-直流电动机制动

电枢电路的电压平衡方程式变为
Ia (R a R Ω ) U ( E a ) U E a
转速反向的反接制动特性方程式为
nn0 CReaCTRΩ2 T <0
(n为负） 电动机带位能负载时
.
的能耗制动电路图
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转速反向的反接制动的机械特性曲线就是电动状态时电枢串
电阻时的人为特性在第四象限的部分。 正向电动状态 提升重物(A点)
.
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大小有关。
外接制动电阻越大，制动转矩越小，制动过程越缓慢，但电 机不易过热；
反之外接电阻越小，则制动转矩越大，制动过程越快。
但制动电阻的最小值受到电动机过载能力的限制，因此在能
耗制动过程中， 应将制动瞬间的电流 （即最大制动电流Imax） 限
制在允许的范围内， 即应按下式选择电阻
如果按最大制动电流不超 2 I N倍来选择
.
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二、反接制动
反接制动可用两种方法实现，即转速反向（用于位能负载）与 电枢反接（一般用于反抗性负载）。
（一）转速反向的反接制动
他励直流电动机拖动位能性负载，如起重机下放重物时，若在电 枢回路串入大电阻，致使电磁转矩小于负载转矩，这样电机将被 制动减速，并被负载反拖进入第Ⅳ象限运行。
特点：RΩ 较大，使 Tst TZ
转矩； Ia 与Ea 方向相同，机械能转化为电能，
该电能消耗在电阻上，或回馈电网； 机械特性在直角坐标的第二、四象限。
复习前一堂课的起动（列出运动方程）
.
2
3.制动作用（目的）： 它可以维持恒速运动（对位能性恒转矩负载），如起重
类机械等速下放重物。列车等速下坡等。 也可以用于使拖动系统减速或停车。
(3) 提升机构下放重物 提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。
(4) 反转 电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后才能反向起动
.
4
二、制动方法（广义）
• 1）自由停车法：
• 2）机械制动法（即刹车）
• 3）电气制动
• 是使电动机变发电机将系统的机械能或位 能负载的位能转变为电能，消耗在电枢电 路的总电阻或回馈电网。
2）由于 UEa可达 2U N 到 ,R 必须较大，限制 I a ， 同时保证Tst TZ
3）由 Ia 2(R aR Ω )U a IE aIa
上式表明，UI a 与 EI a 两者之和消耗在电枢电路的电阻 Ra RΩ 上。
电网输入功率
电磁功率
.
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（二）电枢反接的反接制动
1）方法：将正在运行的电机电枢绕组两端换接到电源上
共同点：能量关系相同。
不同点：电枢反接制动特性位于第二象限，制动转矩大，制 动效果好；
转速反向反接制动特性位于第四象限，机械能来自负 载的位能，不能用于停车。
应用：
转速反向的反接制动，只应用于位能负载，一般可在 n n0
的条件下稳速下降。
电枢反接制动，宜用于要求迅速停车和反转，要求较强烈制动
的场合，如反抗性负载，但采用电枢反接制动停车时，当制 动到n=0 时，应迅速切断电源，否则有反向起动的可能性。
4.制动定义（原理）：
指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。
实现制动的方法？
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3
制动的需求因素分析
直流电机正常工作时，出现制动状态情况分析如下： (1)要求停车
切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断电源，机械抱闸 ，帮助停车。
(2) 降速过程中： 在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制动状态。
，同时串入制动电阻 R。
断开 K 1 和 K 2 ， 接通 K 3 和 K 4
U<0
IaRU aR EΩ a
UEa RaRΩ
<0
(T反向） 电枢反接的反
接制动电路图
2)特点：U<0
RRa RΩ
.
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3）机械特性：
nn0 CReaCTRΩ2T
电枢反接的反接制动机械特性是一条过-n0 的直线，在第二象
EaIaIa 2(RaRz)
9) 能耗制动的应用既优缺点 ➢ 能耗制动的线路简单、经济、安全； ➢ 用于反抗性负载可实现准确停车； ➢ 用于位能性负载，可下放重物。 ➢ 但在制动过程中，随着转速的下降，制动转矩随之减小， 制动效果变差，为使电机更快停车，可在转速降到一定程度时 ，切除一部分电阻，使制动转矩增大，从而加强制动作用。
限部分(BC段)。（n为正，T为负）
n
说明：
B
n0 A
若制动到0后，不切断电源 ，则电机进入反向电动。
对反抗性负载稳定运行于D点
TZ
C D
0
TZ
Ra T
对位能性负载稳定运行于E点
n0
Ra R
E
.
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4)电枢反接制动电阻 R 的计算
一般要求最大制动电流也不超过 2 I N
IaRU aR EΩ a
CeΦN
Ia
可见，能耗制动时的机械特性是一条经过原点、位于第二、
四象限的直线。
n
电动机状态工
制动瞬间 工作点
作点
B
n0
A
n1
Ra
制动过程 工作段
Ra RZ
若电动机
电动机拖动反抗性 负载，电机停转。
0
带位能性
TZ
T em
负载,稳定
工作点
C
.
8
6）参数计算：（电阻Rz） 能耗制动过程中，起始制动转矩的大小与外接制动电阻Rz的
n
RZ1 RZ2
Ra Rz≥
EN UN 2IN 2IN
则
Rz ≥
UN 2IN
Ra
. T2
T1
Ra Rz1 Ra Rz2
9T
电动机带位能负载时
7)若他励直流电动机拖动恒转矩位能性负载 的能耗制动电路图
原运行于电动状态的A点 ，以转速nA提升重物。现 采用能耗制动，如右图.
n
B
n0
2
A 1
电动机的运行点从 A→B→O，其中B→O是能 耗制动过程（与拖动反抗 性负载时完全一样）。 在O点（T =0，n=0）时， 停止提升。
n
电枢回路串入较大电 n 0 B 阻 R后特性曲线
A Ra
负载作用下电 机反向旋转(
下放重物)
电机以稳定 的转速下放
重物D点
0TB
C
T st T Z
T
D Ra R
只适用于位能性恒转矩负载。
.
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说明：
1）由曲线知，因 Tst TZ 重物加速下放，直到D点 T TZ 时，获得稳速下放（一般 n n0）
3)过程 开始制动时，由于惯性，n的方向不变 Ea方向不变
分析 U=0 Ia反向（由Ea产生），而磁通方向不变
T反向，使T与n方向相反
制动
4)特点： U=0,R=Ra+RZ
思考：电阻Rz的作用？电阻阻
值.对系统的影响？
源自文库
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5）能耗制动时的机械特性为： nRa Rz
nC Rea C T Rz2 NT0T
UEa RaRΩ
≤
2IN
RΩ≥
UN IN
Ra
n
能耗制动中
Rz ≥
UN 2IN
Ra
R ＞
R
-Tz
T
电枢反接制动比能耗制动陡得多，制
动转矩比较大,比能耗更强烈，更快。
在频繁正、反转的电力拖动自动控制系统中,常采用这种先反接制动
停车,接着自动反向起动的运行方式,以达到迅速制动并反转的目的。
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(三)两种反接制动的异同点
• ------------重点内容.
5
三、直流电动机的电气制动
直流电动机 的制动方式
A、能耗制动
能耗制动 反接制动 回馈制动
定义（方法）: 能耗制动是指将机械轴上的动能或势能转换而来的电能通过电枢
回路的外串电阻发热消耗的一种制动方式。
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能耗制动
电动状态
能耗制动
1)电路图
2)制动操作：切除电源，同时在电枢回路中串入电阻Rz。
此时如果不采用其他办法 停车，则系统将在位能性 负载转矩Tz作用下开始反 转（即下放重物），系统 进入四象限。
TL
O
E
Te
D4
C
3
图4-16 能耗制动运行状态
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8）能耗制动的能量关系
制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将
生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机
停止转动。
第三节 他励直流电动机的制动
一、概述
直流电动机的运行状态可分为电动状态及制动状态。
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1
1.电动状态（电动机运行时的基本工作状态） 特点：转矩T与转速n方向相同，T为拖动转矩； 输入电能，输出机械能（Ia 与Ea 方向相反）；
机械特性在直角坐标的第一、 三象限。 2.制动状态 特点：转矩T与转速n方向相反， T为制动性阻