他励直流电动机地能耗制动
直流电动机的能耗制动
1.电动运行状态：当电磁转矩Tem的方向与转速n方向相同时,
电机运行于电动机状态，电磁转矩为驱动转矩。
2. 制动：当电磁转矩Tem的方向与转速n的方向相反时,电机 运行于制动状态，电磁转矩为制动转矩。 3. 制动目的：快速停车；减速；起重机下放重物等。 4. 制动方法：能耗制动、反接制动和回馈制动。
第2章 直流电动机的电力拖动
2.4 他励直流电动机的制动
教学内容： 2.4.1 能耗制动
2.4.2 反接制动 2.4.3 回馈制动 2.4.4 直流电动机的反转
教学目的与要求： 1. 掌握制动的概念
2. 掌握能耗制动和反接制动过程 3. 了解回馈制动的特点 4. 掌握直流电动机的正反转
第2章 直流电动机的电力拖动
0
C
电动机拖动反抗性 负载，电机停转。
TL
Tem
若电动机 带位能性 负载,稳 定工作点
第2章 直流电动机的电力拖动
讨论： n R a R B Tem 0 Tem 2
C E CT N
（1） 改变制动电阻RB的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜 率,从而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。 （2）R B 越小,特性曲线的斜率越小,起始制动转矩越大,而下 放负载的速度越小。 （3）制动电阻越小，制动转矩大，制动时间短，工作效 率高，但 R B过小，使制动电流越大。
U
电动
S
I
Tem
n
If
TemB
第2章 直流电动机的电力拖动
二、能耗制动时的机械特性 n R a R B Tem 0 Tem 2
CE CT N
三、能耗制动过程分析
n
制动瞬间 工作点 电动机状态工 作点
直流电动机能耗制动
直流电动机能耗制动直流电动机能耗制动仿真实验目的:他励直流电动机的制动有三种，能耗制动、反接制动和回馈制动。
实验设备及器件：计算机，一台（MATLAB ）。
实验内容：建立仿真模型；通过图形验证。
实验要求：能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。
1•直流电动机能耗制动仿真模型图图中的模块有电路改变连接控制模块（Vary Connect）和仿真停止控制模块。
仿真停止控制模块包括逻辑比较模块（Relation operator ）和仿真停止模块（Stop simulation ），仿真停止控制部分实现了当转速小于零时将仿真停止的功能，无须等到仿真时间结束，这样使仿真结果符合实际（转速不为负）设计。
其他模块包括：直流电动机、信号发生器（Timer）、增益、电阻（RLC bran ch）、示波器（scope）、信号分离模块（DemuX。
电路改变连接模块:Timerl CF resistance Id胡Switchl对其进行封装：调用子系统(subsystem)，按上述图连接。
然后右键点击edit Mask)如下图设置：设置完成后；双击子模块出现模块参数设置:直流电机模块参数:HSDC n>a. chi ne C n ^sk) (liixk)直流电源模块参数:增益模块Main |lS ■■口m 吕J 口日T JP P O ^ | Harameiter O-ato Ivpes口 HL 上 | ] LJ or ■匸 7 ] H E I pilock Por<imetcrs: £>C M-achincTMi s block ir )p I ^fnari t = u屯i* 电 t 。
】尸 业 nui 韦◎日 DC chiFL# ・ A up© 匕已 i prcvi *& th 由 f i old coiw^ct i Q ^S SQ tth 包 machine gg lb o use 4业匸 口 sliijint — coiLiL^ct s d &ir 0 s if 1 G connaa t ad DC m^uhi n 百. 址flyE lerrwrit-Qsriin f? = K.or m-ciUiK 口运*1 fv ■= or 忖 = u^Kl.G ^in:仿真时间设置10s。
2.7 他励直流电机的制动
电枢反接制动时的机械特性为：
反接制 动过程
n
n0
A
B
C D
TL
Ra
0
TL
Tem
Ra R Z
反向电 动运行
第二象 限BC段 为反接 制动特 性
n0
C 工作点变化为： A B 。
n=0后，如果负载为反抗性恒转矩负
载。 |TC|≤|TL| 时，电动机就停止转动， 制动过程结束； 若|TC|＞|TL|，电动机将反向启动， 并沿特性曲线加速到D点，进入反向 电动状态下稳定运行。 当制动的目的就是为了停车时，在电 动机转速接近于零时，必须立即断开 电源(一般由速度继电器控制)。
他励直流电机的电动与制动运行
◆直流电动机的两种运转状态： （1）电动运转状态：电动机的电磁转矩方 向与旋转方向相同 ，此时电网向电动机输 入电能， 并转变为机械能带动负载。
（2）制动运转状态：电动机的电磁转矩方向与 旋转方向相反，此时电动机吸收机械能转变为 电能。
电动机很快停车，或者由高速运行很快进入低 速， 要求制动运行。
电力拖动系统的制动，通常采用机械制动和电气制动。 机械制动是利用摩擦力产生阻转矩来实现的。 电气制动就是使电动机产生一个与转速方向相反的电磁 转矩。电气制动的方法有三种：能耗制动、反接制动和 回馈制动。
制动方式
◆直流电动机的制动方式： 断开电源
抱闸 能耗制动 反接制动 回馈制动 电气制动
自由停车
机械制动
电枢回路总电阻R＝Ra＋RZ。 UN
☞原理：实际上是一台他励直流
发电机。轴上的机械能转化成电能，
全部消耗于电枢回路的电阻上，
所以称为能耗制动。
Ia n RZ Ea
If
电机与拖动课程设计他励直流电动机的能耗制动
第一天，熟悉题目，查阅有关资料，并进行初步的规划。
第二天，进行设计，并记录有关的数据和过程。
第三天，继续完善设计。
第四天，完成课程设计任务书。
第五天，进行答辩。
课程设计成绩评定表
学期
第四学期
姓名
专业
电气技术
班级
课题名称
《电机与拖动》课程设计
论文题目
他励直流电动机的能耗制动
评定标准
评定指标
由此可以得到他励直流电动机的固有机械特性如图2.1.2所示
图2.1.2
2.2他励直流电动机的制动方法和制动过程
一般来说，他励直流电动机的制动方式有3种：能耗制动、反接制动和回馈制动。在此我们选择的研究方向是能耗制动。
他励直流电动机能耗制动的特点是：将电枢与电源断开，串联一个制动电阻R ，使电机处于发电状态，将系统的动能转换成电能消耗在电枢回路的电阻上。
分值
得分
知识创新性
20
理论正确性
20
内容难易性
15
综合实际性
10
知识掌握程度
15
书写规范性
10
工作量
10
总成绩
100
评语：
任课教师
王巍
时间
年月日
备注
摘要
直流电动机的能耗制动具有制动平稳、准确、能量消耗小等优点，被广泛用于电动绞盘。电动绞盘需要用电，依靠车辆自身的电力系统即电机驱动绞盘，而根据直流电动机能耗制动的平稳性等优点，所以研究直流电动机的能耗制动有很大的实际意义。
（4）端盖等 机座的两边各有一个端盖。端盖的中心处装有轴承，用来支撑转子的转轴。电刷插在电刷架的刷握中，顶上有一个弹簧压板，使电刷在换向器上保持一定的接触压力。电刷架固定在端盖上。
他励直流电动机的能耗制动
课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：他励直流电动机的能耗制动学期：2013-2014学年第2学期专业：班级：姓名：学号：指导教师：课程设计任务书一、设计题目他励直流电动机的能耗制动二、设计任务对一台已知额定参数的他励直流电动机进行能耗制动，设计求出合适的制动电阻Rb，并设计求出在已知制动电阻Rb采用稳定下放重物时的转速n。
已知一台他励直流电动机PN =22kW,UaN=220V，IaN=115A,nN=1500r/min.Iamax=230A,T忽略不计。
（1）拖动TL=120N•m的反抗性恒转矩负载运行，采用能耗制动迅速停机，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻Rb？（2）拖动TL=120N•m的位能性恒转矩负载运行，采用能耗制动以1000r/min的速度稳定下放重物，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻Rb？三、设计计划第一天，熟悉题目，查阅有关资料，并进行初步的规划。
第二天，进行设计，并记录有关的数据和过程。
第三天，继续完善设计。
第四天，完成课程设计任务书。
第五天，进行答辩。
课程设计成绩评定表目录1.直流电动机的基本结构和工作原理 (1)1．1直流电动机的基本结构 (1)1．2直流电动机的工作原理 (3)2.他励直流电动机的制动方法和制动过程 (4)2.1直流电动机之他励直流电动机 (4)2.1.1 电流 (4)2.1.2 转速 (5)2.2他励直流电动机的制动方法和制动过程 (5)2.2.1他励直流电动机能耗制动过程之迅速停机 (6)2.2.2他励直流电动机能耗制动过程之下放重物 (7)3、参数的设定与计算 (9)3.1中间参数的计算 (9)3.2迅速停机时的制动电阻b R (10)3.3下放重物时的制动电阻b R (10)3.4迅速停机过程参数与稳定下放重物过程参数的对比 (11)4．结论 (12)参考文献 (13)摘要直流电动机的能耗制动具有制动平稳、准确、能量消耗小等优点，被广泛用于电动绞盘。
3-3(4)他励直流电动机的制动
直流电动机的电力拖动
3．反接制动－－电动势反接
UN Ra Rbk Ra Rbk n T n0 T 2 2 Ce N CeCT N CeCT N
保持If 及端电压UN 不变， 仅在电枢回路串入足够 大的制动电阻Rbk，使该人为特性与负载转矩特性 的交点处于第四象限。不同的Rbk，可得到不同的 稳定转速。
转速高于理想空载转速是回馈制动运行状态的重要特点。
第三章
要求与作业：
◆ ◆
直流电动机的电力拖动
理解制动的过程及特点 了解四种制动的方程、曲线及相关计算 3-36
作业：3-19
四、他励直流电动机的制动
1．制动的一般概念
• 制动的概念：通过某种方法产生一个与拖动系
统转向相反的阻转矩以阻止系统运动的过程。
T
n
拖 动
T n
制 动
第三章
直流电动机的电力拖动
n
四、他励直流电动机的制动
1．制动的一般概念
从机械特性看两种运动形态：
制动 Ⅱ 电动 Ⅰ
Ⅲ 电动
Ⅳ
T
制动
电动状态
T与n同向
拖动转矩
1
2
机械特性曲线1，U U N ；
★ 当U↓→U2时，特性1→2，
n01 U U2 , nA nB ； 则b点：
E A E B U 2即U 2 E B I B Ra IB U 2 EB 0 T 0 Ra
制动方程：
Ra U n T 2 Ce CeCT
原理
制动状态
T与n反向
制动转矩
第三章
直流电动机的电力拖动
四、他励直流电动机的制动
• 制动情况分析：
他励直流电动机的制动
他励直流电动机的制动电力拖动系统的制动就是产生一个与转速方向相反的制动力矩，使电动机停车或限速运行。
这个制动力矩可由摩擦力产生、可由机械抱闸产生、甚至可用人力产生，但我们现讨论的是电气制动：即制动转矩由电动机本身产生。
因此：电动：电磁转矩T 与n 同向，T 是驱动转矩制动：电磁转矩T 与n 反向，T 是制动转矩1．由直流电动机的机械特性可知，T 与n 同向时，机械特性在Ⅰ、Ⅲ象限。
在第Ⅰ象限：n>0、T>0，称为正向电动。
在第Ⅲ象限：n<0、T<0，称为反向电动。
故电动机制动时，机械特性一定在Ⅱ、Ⅳ象限。
2．由于电力拖动系统的稳定工作点是负载特性与机械特性的交点，而任何负载特性都不会出现在第Ⅱ象限，系统不会在第Ⅱ象限有稳态运行点，因此凡第Ⅱ象限即n>0、T<0时的制动仅是一个过渡过程，称为制动过程。
第Ⅱ象限的制动仅可用于令拖动系统减速停车。
只有位能性负载如起重机拖动的重物，才会出现在第Ⅳ象限，故电动机只有拖动位能性负载才可能以制动状态稳定运行，称为制动运行。
此时n<0、T>0，电机以稳定的速度下降重物。
故第Ⅳ象限的制动用于限速下放重物，阻止重物以自由落体速度下降。
根据电动机制动转矩产生的方法不同，就称为不同的制动方法。
讨论各种不同的制动方法所用的都是同一个公式，只是根据不同的制动情况代入不同的数据就行了，应依靠机械特性曲线帮助判断应代入的数据及其正负。
机械特性公式：a a c e N U I R R n C φ-（＋）＝ 或：n ＝e N U C φ－29.55()a c e N R R T C φ＋ 假设要计算电流或所串电阻的大小，由上式移项即可： a e N a a c a c U E U C n I R R R R φ--==+＋ 其中：由于是他励机，故e N C φ是常数不变。
a e N c a a a a U E U C n R R R I I φ--==-－一． 能耗制动实现：设电动机正在固有机械特性上正向电动运行，工作点A 。
他励直流电动机的电气制动
在由提升重物转为下放重物时，将KM触头断开，电枢电路内串接较大电 阻RF ，这时电动机转速不能突变，工作点从a点瞬间跳至对应的人为机械特性b点 上，由于Tem < TL ，电动机减速沿曲线下降至c点。在c点，n= 0 ，此时仍有Tem < TL ，在负载重物的作用下，电动机被倒拉而反转起来，重物开始下放并稳定运 行在d点。
em L
em
L
2．倒拉反转反接制动
（1）实现方法
如图2.24（a）所示，电动机提升重物时，将接触器KM常开触 头断开，串入较大电阻 RF ，使提升的电磁转矩小于下降的位能转矩， 拖动系统将进入倒拉反转反接制动。
图2.24 倒拉反接制
倒拉反转反接制动（续1）
（2）制动原理
进入倒拉反转反接制动时，转速 n 反向为负值，使反电势 向为负值，电枢电流 U ( E ) U E
N a a em
图2.22 电枢反向反接 制动原理图
电枢电压反向反接制动 (续1）
（2）制动原理
反接制动时，加到电枢两 端的电源电压为反向电压 U ， 同时接入反接制动电阻RF。反 接制动初始瞬间，由于机械惯 性，转速不能突变，仍保持原 来的方向和大小，电枢感应电 动势也保持原来的大小和方向， 而电枢电流变为
em L
a F
电枢电压反向反接制动 （续2）
（3）电枢电压反向反接制动的机械 特性 电枢电压反向反接制动的机械 特性方程式为
n UN R RF a T 2 em Ce N CeCT N
n0 F Tem
F
式中机械特性斜率 由式（2-17）可知，电枢电 压反向反接制动机械特性是一条 过（-n0）点并与电枢回路串入 电阻RF的人为机械特性相平行的 直线，如图2.23所示。
他励直流电动机能耗制动功率流程图
他励直流电动机能耗制动功率流程图下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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直流电机能耗制动原理
直流电机能耗制动原理一、引言直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域。
在实际应用中，经常需要对直流电机进行制动操作，以控制其速度和停止。
其中，能耗制动是一种常用的制动方式，本文将介绍直流电机能耗制动的原理和工作过程。
二、能耗制动原理能耗制动，顾名思义，利用能量的消耗来实现制动效果。
在直流电机中，能耗制动主要通过将电机转子的电能转化为热能来实现。
当需要制动时，直流电机的电源会被关闭，但电机转子的惯性使其继续旋转，而此时没有电源供给，电机无法继续工作，只能通过能耗制动来实现制动效果。
三、能耗制动过程能耗制动的过程可以分为三个阶段：减速阶段、制动阶段和停止阶段。
1. 减速阶段：在减速阶段，电机的电源被关闭，但电机的转子仍然具有一定的转动惯性，继续旋转。
由于没有电源供给，电机转子的速度逐渐减小，实现减速效果。
2. 制动阶段：当电机的转速降至一定程度时，制动器会被激活，将电机的旋转能量转化为热能。
制动器通常采用电阻器或制动电阻器，通过将电机的电能转化为热能来实现制动效果。
制动器的阻值可以调节，以控制制动力的大小。
3. 停止阶段：在制动阶段中，电机的能量逐渐耗尽，直到转速降至零。
当电机停止旋转时，制动器会被关闭，整个制动过程完成。
四、能耗制动的优点能耗制动相比其他制动方式具有以下几个优点：1. 简单可靠：能耗制动不需要额外的制动装置，只需通过控制电源的开关来实现制动效果，因此结构简单，可靠性高。
2. 节能环保：能耗制动将电机的电能转化为热能，实现能量的回收利用，节约能源。
与传统的机械制动方式相比，能耗制动不会产生摩擦磨损，减少了对环境的污染。
3. 控制灵活：能耗制动可以通过调节制动器的阻值来控制制动力的大小，适应不同的制动需求。
五、能耗制动的应用能耗制动广泛应用于直流电机控制系统中，特别是对于需要频繁制动或需要精确控制的场合。
例如，电梯、卷帘门、铁路列车等都采用了能耗制动技术，实现了安全可靠的制动效果。
直流他励电动机的制动特性
1．电源反接制动 设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。
当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为
Ra U n T 2 K e K e K m
当电压的实际方向与参考方向相相反时，电动机的机械特性为
n
R Rad U a T 2 K e K e K m
其特性曲线分别如图（b）中的曲线1和曲线2所示。
（4）额定运行时的效率
额定输出功率 (轴上输出的机械功率 ) N 额定输入功率 (从电源输入的电功率 ) PN PN 2.2 103 100% 100% 100% 82% P1N UNIN 22012.2
例3-5 一台直流他励电动机，其额定数据如下：PN=2.2KW， UN=220V，IN=12.4A，Ra=1.7Ω，nN=1500r/min，如果这台 电动机在额定转矩下运行，试求： （1）电动机的电枢电压降至180V时，电动机的转速是多少？ （2）励磁If=0.8IfN（即磁通Ф=0.8ФN）时，电动机的转速 是多少？ （3）电枢回路串入附加电阻Rad=2Ω时，电动机的转速是多 少？
解：（1）最大励磁电流
IfN
PfN 68 .2 A 0.31 A UN 220
（2）额定运行时的电枢电流
IaN IN IfN (12.2 0.31) A 11.89A
（3）额定转矩
PN 2.22103 TN 9.55 9.55 N m 7N m nN 3000
平衡点D。 在B—C段，转速n与转矩TM的方向相反，运行速度大于空载转
速n02，故为反馈制动状态。
三、能耗制动
当切断电源接入电阻后，工作点由a点转到b点。 b—o段：Tm<0，n>0，能耗制动。 电阻越小，产生的反向电流越大，制动越快。
直流电机能耗制动原理
直流电机能耗制动原理引言：直流电机是一种常用的电动机，其工作原理基于电流通过导线产生的磁场与磁场相互作用。
在一些特定的应用中，需要对直流电机进行制动，以确保它能停止或减速。
本文将介绍直流电机能耗制动的原理和实现方式。
一、直流电机的基本原理直流电机是由电枢和永磁体组成的。
当电流通过电枢时，电枢产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生转矩，从而使电机转动。
当电流停止或减小时，电机的转动速度会逐渐减小，直到停止。
但在某些情况下，需要更快地停止或减速电机，这时就需要使用能耗制动。
二、能耗制动的原理能耗制动是利用电机本身的特性实现的。
当直流电机继续旋转时，电枢产生的电动势会形成一个回路，使电流从电源中返回电机。
由于直流电机的电阻存在，电流在回路中会产生能量损耗，从而将旋转能量转化为热能，实现制动效果。
三、能耗制动的实现方式能耗制动有两种常见的实现方式：电阻制动和逆变器制动。
1. 电阻制动：电阻制动是最简单和常见的能耗制动方式之一。
在电阻制动中，通过在电机电枢回路中串联一个电阻，使电流产生额外的能量损耗。
这样，电机的转动能量转化为热能，实现制动效果。
电阻的大小可以通过调节电阻值来控制制动力度。
2. 逆变器制动：逆变器制动是利用逆变器来改变电机的工作方式，实现能耗制动。
逆变器是一种能够将直流电转换为交流电的装置。
在逆变器制动中，逆变器将直流电机的电枢回路中的电流方向反转，使电机的转动能量转化为电能，然后返回电源，实现制动效果。
逆变器制动具有制动力矩大、响应速度快的优点。
四、直流电机能耗制动的应用直流电机能耗制动广泛应用于各种需要快速停止或减速的场合。
例如，电梯、起重机、制动系统等。
在这些应用中，直流电机能耗制动可以快速减速或停止电机的旋转，保证安全和精确控制。
总结：直流电机能耗制动是利用电机本身的特性实现的一种制动方式。
通过电阻制动或逆变器制动，将直流电机的旋转能量转化为热能或电能，以实现制动效果。
直流电机能耗制动在各种需要快速停止或减速的场合得到广泛应用。
直流电动机能耗制动课程设计
综述能耗制动是一种制动形式。
又分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动。
他励直流电机的能耗制动：电动机在电动状态运行时若把外施电枢电压U突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻R，即将电枢两端从电网断开，并迅速接到一个适当的电阻上。
电动机处于发电机运行状态，将转动部分的动能转换成电能消耗在电阻上。
随着动能的消耗，转速下降，制动转矩也越来越小，因此这种制动方法在转速还比较高时制动作用比较大，随着转速的下降，制动作用也随着减小。
能耗制动又分两种，分别用于不同场合：迅速停机和下放重物。
若电动机拖动的是反抗性恒转矩负载，则通过迅速停机的方法进行能耗制动，若拖动位能性恒转矩负载，则通过下放重物进行能耗制动。
能耗制动是一种常见的制动方法，广泛应用在工业生产中，有优点同时也存在着缺点，在这份课程设计中，我们将会仔细分析能耗制动是怎么实现的，使得我们更好的了解和利用它，同时尽最大努力提出改进。
2 他励直流电动机的基本结构和工作原理直流电动机可分为两部分：定子与转子。
其中定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
如下图所示：图2-1（1）定子定子就是发动机中固定不动的部分，它主要由主磁极、机座和电刷装置组成。
主磁极是由主磁极铁芯（极心和极掌）和励磁绕组组成，其作用是用来产生磁场。
极心上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度分配最为合理，并用来阻挡励磁绕组。
主磁极用硅钢片叠成，固定在机座上。
机座也是磁路的一部分，常用铸钢制成。
电刷是引入电流的装置，其位置固定不变。
它与转动的交换器作滑动连接，将外加的直流电流引入电枢绕组中，使其转化为交流电流。
直流电动机的磁场是一个恒定不变的磁场，是由励志绕组中的直流电流形成的磁场方向和励磁电流的关系确定。
在微型直流电动机中，也有用永久磁铁作磁极的。
（2）转子转子是电动机的转动部分，主要由电枢和换向器组成。
电枢是电动机中产生感应电动势的部分，主要包括电枢铁芯和电枢饶组。
他励直流电动机的制动
他励直流电动机的制动电机有两种运转状态：电动运转与同向。
制动运转与反向。
制动的目的使系统停车或限速。
自由停车法，电气制动，机械制动。
能耗制动；反接制动；回馈制动。
分析每种制动过程产生的条件，机械特性，及特点等。
１、能耗制动：产生条件：电机顺时针方向旋转，与之同方向。
电机在电动状态下运行.各物理量正方向如图所示：电机在电动状态下运行,合上，断开,制动。
不变，U＝0.制动瞬间：励磁不变，因惯性转速不变，不变，但电枢电流与同方向，而转变了方向，使反向，电机处于制动状态。
若带位能性负载最终将稳定在C点，等速下放。
越大，制动越快。
2、反接制动：1)、转速反向的反接制动：正接反转。
产生条件：起重机起吊重物，电机的起动转矩小于重物的负载转矩，电机被负载拖动反向起动，使电机的转速逆电磁转矩的方向旋转，n 与反向，电机处于制动状态。
功率全消耗于上。
2)、电枢反接的反接制动：正转反接。
产生条件：电机在电动状态下运行，突将电枢反接，即U为负，电枢电流转变方向，使转变方向，电机处于制动状态。
在 C 应即时断开电源，否则电机将反转。
3、回馈制动：再生制动。
1)、位能负载拖动电动机，电机运行在反向电动状态，某缘由使电机的转速达到某一数值时，电机的，使电枢电流反向，即T 反向，电机进入发电机运行状态，而起制动作用。
电机将轴上输入的机械功率大部分回馈给电网，小部分消耗在电阻上。
2)、转变电枢电压：电机在正向电动状态运行，突降电枢电压,来不及变化，使,消失回馈制动,特性在其次象限。
同一电动机在相同电枢电阻时各种运行状态：。
他励直流电动机能耗制动设计
辽宁工程技术大学《电机与拖动》课程设计设计题目：他励直流电动机能耗制动设计院（系、部）：电气与控制工程学院专业班级：电技12-2班姓名：纪执轩学号： 1205020206 指导教师：王巍日期： 2014.7.4电气工程系课程设计标准评分模板IIIII摘要本设计先介绍了他励直流电动机的工作方式，是为后面电动机制动作铺垫。
对于制动，直流电机制动有很多种方式,一般有大致可分为三类，能耗制动，反接制动，回馈制动。
他励直流电机能耗制动在工程上得到了广泛的使用，因为这种制动方式，简单可靠，安全经济。
能耗制动原理其实就是将电流方向反向，产生相反的电磁转矩，从而产生一个与转速方向相反的力矩，达到减速制动的目的。
在这次的设计中，我们着重讨论的是他励直流电机能耗制动。
主要讨论关于能耗制动一些技术方面问题的分析与设计。
以两种方式讲解：图示法和公式法。
在图示上直观的解释了他励直流电动机的停机过程，讲解了在不同的阶段，电动机的工作特性曲线的变动，在关键点的(电动机的瞬时态)讲解。
在公式法中，我们将严格依据电动的工作特性曲线来讨论不同时态的变动，并且最重要的是在公式法中我们讨论了Rb的电阻要求，并讲解了为什么必须要串入电阻Rb。
在下放重物的过程中方式同迅速停机一致，重点放在反向启动后，电动机的运行情况。
并且运用之前所介绍的基础知识来讲解T，TL，To之间的关系。
关键词：能耗制动；迅速停机；放下重物；IV目录摘要 (IV)1 他励直流电机 (1)1.1 直流电动机的工作原理 (6)1.2 他励电动机电路模型 (6)2 他励直流电动机的机械特性 (7)2.1 他励直流电动机固有机械特性 (8)2.2 他励直流电动机人为特性 (9)3 他励直流电动机的能耗制动 (11)3.1 能耗制动过程——迅速停机 (11)3.2 能耗制动运行——下放重物 (13)4 能耗制动设计电路与参数确定 (16)4.1 主电路与控制电路 (16)4.2 电路参数确定 (17)5 心得体会 (19)参考文献..................................错误！未定义书签。
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课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：他励直流电动机的能耗制动学期：2013-2014学年第2学期专业：班级：姓名：学号：指导教师：课程设计任务书一、设计题目他励直流电动机的能耗制动二、设计任务对一台已知额定参数的他励直流电动机进行能耗制动，设计求出合适的制动电阻Rb，并设计求出在已知制动电阻Rb采用稳定下放重物时的转速n。
已知一台他励直流电动机PN =22kW,UaN=220V，IaN=115A,nN=1500r/min.Iamax=230A,T忽略不计。
（1）拖动TL=120N•m的反抗性恒转矩负载运行，采用能耗制动迅速停机，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻Rb？（2）拖动TL=120N•m的位能性恒转矩负载运行，采用能耗制动以1000r/min的速度稳定下放重物，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻Rb？三、设计计划第一天，熟悉题目，查阅有关资料，并进行初步的规划。
第二天，进行设计，并记录有关的数据和过程。
第三天，继续完善设计。
第四天，完成课程设计任务书。
第五天，进行答辩。
课程设计成绩评定表目录1.直流电动机的基本结构和工作原理 (1)1．1直流电动机的基本结构 (1)1．2直流电动机的工作原理 (3)2.他励直流电动机的制动方法和制动过程 (4)2.1直流电动机之他励直流电动机 (4)2.1.1 电流 (4)2.1.2 转速 (5)2.2他励直流电动机的制动方法和制动过程 (5)2.2.1他励直流电动机能耗制动过程之迅速停机 (6)2.2.2他励直流电动机能耗制动过程之下放重物 (7)3、参数的设定与计算 (9)3.1中间参数的计算 (9)3.2迅速停机时的制动电阻b R (10)3.3下放重物时的制动电阻b R (10)3.4迅速停机过程参数与稳定下放重物过程参数的对比 (11)4．结论 (12)参考文献 (13)摘要直流电动机的能耗制动具有制动平稳、准确、能量消耗小等优点，被广泛用于电动绞盘。
电动绞盘需要用电，依靠车辆自身的电力系统即电机驱动绞盘，而根据直流电动机能耗制动的平稳性等优点，所以研究直流电动机的能耗制动有很大的实际意义。
本设计主要设计他励直流电动机的能耗制动过程，（包括迅速停机过程和下放重物过程），采用图解法和公式法两种方法结合既直观又严谨的描述他励直流电动机的能耗制动过程。
其中包括对制动电阻的选择等，以便能耗制动更顺利的进行，让我们更加了解能耗制动的全过程。
关键词：他励直流电动机；能耗；制动1.直流电动机的基本结构和工作原理1．1直流电动机的基本结构直流电动机可分为两部分：定子与转子。
其中定子包括：主磁极，换向磁极，机座，端盖等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，风扇等。
如图1.1所示：图1.11、定子直流电机的定子由以下几部分组成：（1）主磁极即原理图中的N和S级。
它由励磁绕组和主磁极铁芯两部分组成，如图1.2（左）所示。
主磁极铁芯通常用1~1.5mm厚的钢板叠压而成。
（2）换向磁极简称换向极。
他是位于主磁极之间的比较小的磁极[图1.2（右）]，也由铁芯和绕组两部分组成。
铁芯一般用整块钢和钢板加工而成。
换向极绕组和电枢绕组串联。
换向极的作用是用来改善换向。
（3）机座用铸钢或厚钢板制成，外形如图 1.2(右)所示。
主磁极与换向极都用螺栓固定在机座的壁上。
机座是构成直流电机磁路的一部分。
（4）端盖等机座的两边各有一个端盖。
端盖的中心处装有轴承，用来支撑转子的转轴。
电刷插在电刷架的刷握中，顶上有一个弹簧压板，使电刷在换向器上保持一定的接触压力。
电刷架固定在端盖上。
图1.22、转子直流电机的转子主体如图1.3（左）所示，它包括以下几部分：(1)电枢铁心由图1.3（右）所示的硅钢片叠成，表面有许多均匀分布的槽。
图1.3(2)电枢绕组实际的电枢绕组并不像原理图那样只有一个线圈，而是由很多线圈按一定规则连接起来的。
绕组嵌放在电枢铁心槽。
(3)换向器由很多换向片组成，外表呈圆柱形，片与片之间用云母绝缘。
(4)风扇等。
图1.4是直流电机组装后的结构图。
图1.41．2直流电动机的工作原理电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。
直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的安培力方向不变，所以电机能保持一个方向转动，产生保持方向不变的转矩。
在电磁转矩的作用下，电机拖动生产机械沿着与电磁转矩相同的方向旋转时，电机向负载输出机械功率。
与此同时，电源却向电机输出电功率。
可见，直流电动机是将直流电能转换为机械能的转动装置。
2.他励直流电动机的制动方法和制动过程2.1直流电动机之他励直流电动机他励直流电动机的电路图如图2.1所示。
励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。
在励磁电压U f 的作用下，励磁绕组过励磁电流I f ,从而产生主磁通 。
在电枢电压U 作用下，电枢绕组过电枢电流I a 。
电枢电流与磁场相互作用产生电磁转矩T ，从而拖动生产机械以某一转速n 运转。
电枢旋转时，切割磁感线产生电动势E a ，电动势的方向与电枢电流的方向相反。
图2.12.1.1 电流在励磁电路中，励磁电流I f =ffR U 式中，f R 是励磁绕组的电阻，f R 一般来说比较大。
在电枢回路中，根据基尔霍夫电压定律U= E a + R a I a由此求得电枢电流I a =aaR E -U式中R a 为电枢电路的电阻，它的数值一般远小于励磁绕组的电阻R f 。
根据电磁转矩公式，电枢电流I a 还满足下式I a =φT C T 2.1.2 转速他励直流电动机的转速可以用下式表示T C C R C U T E aE 2n φφ-=由此可以得到他励直流电动机的固有机械特性如图2.1.2所示图2.1.22.2他励直流电动机的制动方法和制动过程一般来说，他励直流电动机的制动方式有3种：能耗制动、反接制动和回馈制动。
在此我们选择的研究方向是能耗制动。
他励直流电动机能耗制动的特点是：将电枢与电源断开，串联一个制动电阻R b ，使电机处于发电状态，将系统的动能转换成电能消耗在电枢回路的电阻上。
他励直流电动机开始制动后，电动机的转速从稳态转速到零（迅速停机的情况）或反向一个转速值（下放重物的情况）的过程称为制动过程。
对于电动机来讲，我们有时候希望它能迅速制动，停止下来，如在精密仪器的制动过程中，液晶显示屏幕的切割等等，但有的时候我们却希望电机能够慢慢地停下来，利用惯性来工作。
于是，直流电动机能耗制动又分为迅速停机和下放重物两种方式。
2.2.1他励直流电动机能耗制动过程之迅速停机（1）状态分析制动前后的电路如图2.2.1所示。
电动状态如图2.2.1（a ）所示，n 与T 的关系T C C R C U T E aE 2a n φφ-=制动时，如图2.2.1（b ）所示，U a =0，电枢回路中又增加制动电阻b R n 与T 的关系T C C R R T E ba 2-n φ+=（a ）电动状态 （b ）制动状态 图2.2.1（2）机械特性迅速停机的机械特性如图2.2.2中的特性2所示，它是一条通过原点、位于2、4象限的直线。
图2.2.2设电动机拖动的是反抗性恒转矩负载。
制动前，系统工作在机械特性1与负载特性3的交点a 上。
制动瞬间，因机械惯性，转速来不及变化，工作点由a 点平移到能耗制动特性2上的b 点。
这时T 反向，成为制动转矩，制动过程开始。
在T 和T L 的共同作用下，转速n 迅速下降，工作点沿特性2由b 点移至O 点。
这时，n=0，T 也自动变为零，制动过程结束。
能耗制动过程的效果与制动电阻R b 的大小有关。
R b 小，则I a 大，T 大，制动过程短，停机快。
但制动过程的最大电枢电流，即工作于b 点的电枢电流I ab 不得超过I amax 。
由图2.2.1(b)可知maxb ab a ba I R R E I ≤+=式中， E b =E a ，是工作于b 点和a 点时的电动势。
由此求得aa b b R I E R -≥max2.2.2他励直流电动机能耗制动过程之下放重物（1）状态分析能耗制动过程如图2.2.3（a ）所示，n 与T 的关系T C C R R T E ba 2-n φ+=平衡时，即能耗制动运行如图2.2.3（b ）所示，n 与T 的关系L T E ba T C C R R 2-n φ+=（a ）能耗制动过程 （b ）能耗制动运行图2.2.3（2）机械特性下放重物的机械特性如图2.2.4中的特性2所示，它也是一条通过原点、位于2、4象限的直线。
图2.2.4设电动机拖动位能性恒转矩负载，制动前，系统工作在机械特性1与负载特性3的交点a 上，电动机以一定的速度提升重物。
在需要稳定下放重物时，让电动机处于能耗制动状态。
工作点由机械特性1上的a 点平移到特性2上的b 点，并迅速移动到O 点，这一阶段，电动机处于能耗制动过程中。
当工作点到达O 点时，T=0，但是T L >0，在重物的重力作用下，系统反向起动，工作点将由O 点下移到c 点，T= T L ，系统重新稳定运行，这时n 反向，电动机稳定下放重物，即能耗制动运行状态。
同样，能耗制动运行的效果与制动电阻b R 的大小有关，b R 小，特性2 的斜率小，转速低，下放重物慢(b R 在满足要求)。
那么在c 点时：b a R R +==accI E 02T T n C C L T E -φ下放重物时，0T 和L T 方向相反，与T 方向相同，故T= L T -0T .可见，若要以转速下放负载转矩为L T 的重物时，制动电阻应为:=bR 02T T n C C L T E -φ—a R 忽略0T ，则:b R = aL T E R T n C C -2φ3、参数的设定与计算对一台已知额定参数的他励直流电动机进行能耗制动，设计求出合适的制动电阻R b ，并设计求出在已知制动电阻R b 采用稳定下放重物时的转速n 。
已知一台他励直流电动机P N =22kW,U aN =220V ，I aN =115A,n N =1500r/min.I amax =230A,T 0忽略不计。
（1）拖动T L =120N •m 的反抗性恒转矩负载运行，采用能耗制动迅速停机，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻R b ？（2）拖动T L =120N •m 的位能性恒转矩负载运行，采用能耗制动以1000r/min 的速度稳定下放重物，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻R b ？3.1中间参数的计算忽略T 0,则E =V V I P N N 3.19111510223a =⨯= R 1153.191220a a a -=-=N N I E U Ω=0.25Ω1275.015003.191n ===NE EC φ 2182.11275.014.3260260=⨯⨯==φπφE T C C 3.2迅速停机时的制动电阻b RA A C T I T L 51.982182.1120a ===φ V V I R U E E 37.195）51.9825.0-220（-a a a a b =⨯===0.6ΩΩ）25.0-23037.195（-a amax b b ==≥R I E R 由此可知，该他励直流电动机在采用能耗制动的迅速停机时电枢电路应串联的制动电阻b R 至少为0.6Ω。