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。

图4-2可以知道他励直流电动机电压反向反接制动时电压的变化，在制动的一瞬间减小然后在很短的时间内变大，但是低于原来回路的电压，之后慢慢减小。

图4-3 表示的是转速与电流的关系，制动前转速保持不变，制动后转速慢慢的减小，直至电动机停止。

通过此次的Matlab 的仿真，我学会了怎么样去设置参数和调节参数，对图中所表达的含义有了更深一步的理解，希望在以后的日子里更加刻苦的学习知识。