电动机反接制动讲课教案

电动机反接制动

他励直流电动机反接制动仿真

一、工作原理

直流电动机的反接制动分为电压反向的反接制动和倒拉反接制动。电压反向反接制动作用用于电动机的快速停机，而倒拉反接制动用于低速下放位能负载。反接制动就是通过调换电动机电枢电压方向以改变电枢电流方向，从而使电动机的电磁转矩方向发生改变，最终实现电动机制动。

当电动机在电动运转状态下以稳定的转速n 运行时候，如图1-1所示，为了使工作机构迅速停车，可在维持励磁电流不变的情况下，突然改变电枢两端外施电压的极性，并同时串入电阻，如图1-2所示。由于电枢反接这样操作，制动作用会更加强烈，制动更快。电机反接制动时候，电网供给的能量和生产机械的动能都消耗在电阻Ra+Rb 上面。

E

Uf

( a )电动状态

图1-1 制动前的电路图

E

Uf

(b)制动状态

图1-2 制动后的电路图

同时也可以用机械特性来说明制动过程。电动状态的机械特性如下图三的特性1 n 与T 的关系为

T C C R C U C I R U C E

n I R U E I C T n C T E a E a E a a a E a a a a T E 2

E Φ-Φ=Φ-=Φ=

-=Φ=Φ=

电压反向反接制动时，n 与T 的关系为

其机械特性如图1-3中的特性2。设电动机拖动反抗性恒转矩负载，负载特性如图1-3中的特性3。

)(2

T C C R R C U n T E b

a E a Φ+-Φ-=

T

T L

n

231

b

a

c

o

n o T L

图1-3 反接制动迅速停机过程

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，工作点平移到特性2上的b 点，T 反向，成为制动转矩，制动过程开始。在T 和L T 的共同作用下，转速n 迅速下降，工作点沿特性2由b 移至c 点，这是0=n ，应立即断开电源，使制动过程结束。否则电动机将反向起动，到d 点去反向稳定运行。

电压反向反接制动的效果与制动电阻b R 的大小有关，b R 小，制动过程短，停机快，但制动过程中的但制动过程中的最大电枢电流，即工作于b 点时的电枢电流ab I 不得超过aN a I I )0.25.1(max -=。由图1-3可知，只考虑绝对值时

b

ab I R R E U a b

a ++=

式中，E b =E a 。由此求得电压反接制动的制动电阻为

a a b

a b R I E U R -+≥

max

使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的仿真模型，仿真分析获得转速。电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。

二、电机参数及其计算

电动机： =150kW；

=1200；

=350A；

=0.05。

主回路：

=0.08；

=2。

负载及电动机转动惯量：=125

。计算得到此直流电动机的相关参数如下。

电势常数：

=

=120005 .0

*

350

-

240

=0.185。

转矩常数：

=

= 电磁时间常数：

=

=

=0.025。

机电时间常数：

三、仿真步骤

1.仿真原理图

图1 他励直流电动机反接制动仿真原理图

2.子系统模块

2.1 DC Machine 模块

在对话框中，直流电机模块的具体参数设置如图2-1所示。

图 2-1 DC Machine 模块参数设置

2.2 Series RLC Branch 模块

此模块中，Series RLC Branch模块中，Resistor(Ohms)设置为10000,、Inductance(H)设置为0、Capacitance( Ohms)设置为inf;

Series RLC Branch1模块中，Resistor(Ohms)设置为5,、Inductance(H)设置为0、Capacitance( O hms)设置为inf; 如图2-2所示

图2-2-1 Series RLC Branch模块参数图2-2-2 Series RLC Branch1模块参数

2.3Timer模块

设置参数如图2-3所示

图2-3-1 Timer 模块参数图2-3-2 Timer1 模块参数

2.4Ideal Switch 模块

参数如下图所示

图2-4-1 Ideal Switch 模块参数图2-4-2 Ideal Switch1 模块参数

2.5 XY Graph 模块

参数如下图所示

2.5其他参数设置

直流电压参数设置为240V，constant的值设置为120、. Constant1的值设置为0、Gain 的参数设为9.88.

四、仿真结果分析

1、仿真结果

图4-1 他励直流电动机电压反向反接制动仿真结果

图4-2 他励直流电动机电压反向反接制动时电压的变化

图4-3 他励直流电动机反接制动转速—电流关系仿真结果

3.结果分析

通过图4-1可以看出当在电机的电压反向反接制动时，转速慢慢减小直至零，而回路电流则突变为零。由此可以知道电压反接制动可以实现电机的快速停止。