他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)課程設(shè)計(jì)0430崔善澤(DOC)

1、1 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)課程設(shè)計(jì) 學(xué) 校： 華東交通大學(xué)理工學(xué)院 學(xué)生 姓名： 崔善澤 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電牽 2 班 學(xué) 號(hào)： 20130210470430 指導(dǎo) 教師： 李房云 摘要 本設(shè)計(jì)先介紹了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作方式，是為后面電動(dòng)機(jī)制動(dòng)作鋪墊。 對(duì)于制動(dòng)，直流電機(jī)制動(dòng)有很多種方式, ,一般有大致可分為三類，能 耗制動(dòng)，反接制動(dòng)，回饋制動(dòng)。他勵(lì)直流電機(jī)能耗制動(dòng)在工程上得到 了廣泛的使用，因?yàn)檫@種制動(dòng)方式，簡(jiǎn)單可靠，安全經(jīng)濟(jì)。能耗制動(dòng)原理其實(shí)就 是將電流方向反向，產(chǎn)生相反的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速方向相反的力矩， 達(dá)到減速制動(dòng)的目的。在這

2、次的設(shè)計(jì)中，我們著重討論的是他勵(lì)直流電機(jī)能耗制 動(dòng)。主要討論關(guān)于能耗制動(dòng)一些技術(shù)方面問題的分析與設(shè)計(jì)。 以兩種方式講解：圖示法和公式法。在圖示上直觀的解釋了他勵(lì)直流電動(dòng) 機(jī)的停機(jī)過程，講解了在不同的階段，電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線的變動(dòng)，在關(guān)鍵 點(diǎn)的（電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)態(tài)）講解。在2 公式法中，我們將嚴(yán)格依據(jù)電動(dòng)的工作特性曲線 來(lái)討論不同時(shí)態(tài)的變動(dòng)，并且最重要的是在公式法中我們討論了 RbRb 的電阻要求 并講解了為什么必須要串入電阻 Rb=Rb=在下放重物的過程中方式同迅速停機(jī)一致 重點(diǎn)放在反向啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。并且運(yùn)用之前所介紹的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)解 T T，TLTL, ToTo 之間的關(guān)系。 關(guān)鍵詞

3、 制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)回饋制動(dòng)迅速停機(jī)放下重物 目錄 前言 . 3 3 第 1 1 章 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 . 4 4 第 2 2 章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路模型 . 5 5 第 3 3 章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 . 5 5 3.13.1 機(jī)械特性表達(dá)式 . 5 5 3.23.2 固有機(jī)械特性 . 6 6 3.33.3 人為機(jī)械特性 . 7 7 第 4 4 章他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) . 9 9 4.14.1 能耗制動(dòng) . 9 9 4.24.2 反接制動(dòng) . 1313 3 4.34.3 回饋制動(dòng) . 1717 第 5 5 章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)設(shè)計(jì). 2121 第 6 6 章總結(jié) . 2222

4、 致謝 . 2323 、八 、, 前言 電機(jī)與拖動(dòng)是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。 它主要是研究電機(jī)與電力 拖動(dòng)的基本原理， 以及它與科學(xué)實(shí)驗(yàn)、 生產(chǎn)實(shí)際之間的聯(lián)系。 通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌 握常用交、 直流電機(jī)、變壓器及控制電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理； 掌握電力拖動(dòng) 系統(tǒng)的運(yùn)行性能、分析計(jì)算，電動(dòng)機(jī)選擇及實(shí)驗(yàn)方法等。 電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)是理論教學(xué)之后的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)， 通過完成一定的工程 設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)會(huì)運(yùn)用本課程所學(xué)的基本理論解決工程技術(shù)問題， 為學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān) 課程打好必要的基礎(chǔ)。 電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，有時(shí)候要求從高轉(zhuǎn)速迅速降為低轉(zhuǎn)速，甚至停轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)，就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)采取措施以保證負(fù)載的要求， 這種

5、措施稱為電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。 制動(dòng)的基本原理是使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個(gè)反力矩， 具體有三種方法， 即能耗制 動(dòng)、 反接制動(dòng)、回饋制動(dòng) 。 4 第 1 章 1.1 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 直流的電動(dòng)機(jī)是將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的電氣設(shè)備， 即有直流電能 f機(jī)械能。 在直流電動(dòng)機(jī)中， 為了產(chǎn)生不變的電磁轉(zhuǎn)矩， 盡量減小氣隙， 以達(dá)到最強(qiáng)的 磁場(chǎng)與最高的效率， 就要利用磁場(chǎng)的作用， 由通電導(dǎo)體形成繞組， 由轉(zhuǎn)子鐵心和 定子磁極形成磁場(chǎng)，通過換向器使轉(zhuǎn)子的磁極的極性始終保持和定子的極性相 反，形成旋轉(zhuǎn)的力矩， 從而外部電路中的直流電流通過換向轉(zhuǎn)變成電機(jī)內(nèi)部的交 流電流，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 a a ) b)b

6、) 圖 1-1 直流電動(dòng)機(jī)原理圖 如圖 1 1- -1 1 所示電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的轉(zhuǎn)軸與機(jī)械負(fù)載 相連，這時(shí)便有電流從電源的正極流出，經(jīng)電刷 A A 流入電刷繞組，然后經(jīng)電刷 B B 流回電源的負(fù)極。在圖(a a)所示位置，在 N N 極下面導(dǎo)線電流是由 a a 到 b b,根據(jù)左手 定理可知導(dǎo)線 abab 受力方向向左，而導(dǎo)線 cdcd受力方向向右。當(dāng)兩個(gè)電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸所 形成的電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過 180180 度時(shí)，這是 電流方向已改變?yōu)橛?d d 到 c c 和 b b 到 a a，因此電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍然是逆時(shí)針的， 這樣使 得電機(jī)一直旋

7、轉(zhuǎn)下去。 5 第 2 章 2.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路模型 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)電源供電，如圖 2 2- -1 1 所示，他 勵(lì)電動(dòng)機(jī)由于采用單獨(dú)的勵(lì)磁電源，設(shè)備較復(fù)雜。但這種電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍很寬， 多用于主機(jī)拖動(dòng)中。6 U - E T 電樞電流：U/ERJa 1廠甘=C7 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：n號(hào)-T 第 3 章他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 3.1機(jī)械特性表達(dá)式 在他勵(lì)電動(dòng)機(jī)中，Ua、Ra、If保持不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n n 與電磁轉(zhuǎn)矩 T T 之間的關(guān)系稱為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 根據(jù)公式 T T = CT I Ia E Ea 二 C Ce n u n u 二 E Ea I IaR

8、 R 可得，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間有如下關(guān)系 Ua Ra T C _CECT 2 勵(lì)磁電流: 7 其中稱為理想空載轉(zhuǎn)速 U CT B機(jī)械特傾性的斜率，大小反映軟特性與硬特性，其值為: ：n是轉(zhuǎn)速差，其值為: . .：n n =幾 一 n n = = T T 機(jī)械特性的硬度為： dT 1 Tdn|r 斜率 1 越小，硬度:越大，機(jī)械特性越強(qiáng)。 當(dāng)和保持為額定值，而且電樞電路中無(wú)外接電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有特 性，否則稱為人為特性。 3.2固有機(jī)械特性 由方程式 n n 二出一 Ra 2得到他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有特性，如圖 3 3- -1 1 所示, C C 他 C CeC/C/n 由于電樞電阻Ra

9、很小，所以機(jī)械特性的斜率 很小，硬度：很大，固有特性為 硬特性。固有特性上的 N N 點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的額定狀態(tài)。這是電動(dòng)機(jī)的電壓、電 流、功率和轉(zhuǎn)速都等于額定值。額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)行能力。 圖 3-1 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有特性 8 固有特性上的 M M 點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的臨界狀態(tài)。這時(shí)的電樞電流la等于換 向所允許的最大電樞電流 I I amax二 1.5 1.5 2.0 I 2.0 I aN。對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩TM是電動(dòng)機(jī)所允許的最 大轉(zhuǎn)矩。臨界狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。 3.3人為機(jī)械特性 1、增加電樞串接電阻的人為機(jī)械特性 在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電路中串入外接電阻，根據(jù)公式 U Ra +

10、 Rf T n T CE CECT 2 這時(shí)相當(dāng)于電路電樞電阻Ra增加，理想空載轉(zhuǎn)速n。不變， 增加，機(jī)械特性硬 度減小，機(jī)械特性如圖 3 3- -2 2 所示，串入電阻越大，人為特性斜率 越大，硬度 :越小。9 圖 3-2 增加電樞電路電阻時(shí)的人為特性 2、降低電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性 當(dāng)降低電樞電壓時(shí)，Ua降低時(shí)，n。減小，1不變，：不變，人為特性如圖 3 3- -3 3 所示，機(jī)械特性平行下移。 圖 3 3- -3 3 降低電樞電壓時(shí)的機(jī)械特性 3、減弱勵(lì)磁電流時(shí)的人為機(jī)械特性 減小勵(lì)磁電流 I If，則磁通 減小，no增加，增加，減小，人為特性如 圖 3 3- -4 4 所示。 n 1

11、0 第 4 章他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有：能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)，回饋制動(dòng) 4.1能耗制動(dòng) 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式有多種：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。在此我們 選擇的研究方向是能耗制動(dòng)。 直流電動(dòng)機(jī)開始制動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)姆€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速到零或反向一個(gè)轉(zhuǎn)速值 （下放重物的情況）的過程稱為制動(dòng)過程。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)講，我們有時(shí)候希望它 能迅速制動(dòng)，停止下來(lái)，如在精密儀器的制動(dòng)過程中，液晶顯示屏幕的切割等等， 但有的時(shí)候我們卻希望電機(jī)能夠慢慢地停下來(lái)， 利用慣性來(lái)工作。于是，直流電 動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)又分為迅速停機(jī)和下放重物兩種方式。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的特點(diǎn)是： 將電樞與電源斷開，串聯(lián)一個(gè)

12、制動(dòng)電阻 尺，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電樞回路的電阻上。 能耗制動(dòng)分為兩種，分別用于不同場(chǎng)合。 4.1.1 能耗制動(dòng)過程 - 迅速停機(jī) 制動(dòng)前后如圖 4 4- -1 1 所示，與電動(dòng)狀態(tài)相比，制動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)， n n 方向不變，由于磁場(chǎng)方向不變，故 E E 方向也不變。由于電源被切除，電樞通過 制動(dòng)電阻Rb短接，電動(dòng)勢(shì)將產(chǎn)生與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)方向相反的電樞電流， la反向,11 使得 T T 反向而成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度下降至零。當(dāng) n=0n=0 時(shí)，E=0, E=0, I a=0=0. 圖 4 4- -1 1 能耗制動(dòng)迅速停機(jī)的電路圖 上述制動(dòng)過程也可以

13、通過機(jī)械特性來(lái)說明，電動(dòng)狀態(tài)是的機(jī)械特性如圖 中的特性 1 1，n n 與 T T的關(guān)系為 能耗制動(dòng)時(shí)，Ua=0=0，電樞回路中又增加制動(dòng)電阻 Rb，故 R Ra R Rb 2 C CeC C n 4 4- -2 2 U Un n n = = C Ce n C CeC CT n2 12 機(jī)械特性如圖 4 4- -2 2 中的特性 2 2,它是一條通過原點(diǎn)、位于 2 2、4 4 象限的直線 設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在機(jī)械特性 1 1 與負(fù) 載特性 3 3 的交點(diǎn) a a上。制動(dòng)瞬間，因機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速來(lái)不及變化，工作點(diǎn)由 a a 點(diǎn) 平移到能耗制動(dòng)特性 2 2 上的 b

14、b 點(diǎn)。這是 T T 反向，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)過程開始。 在 T T 和TL的共同作用下，轉(zhuǎn)速 n n 迅速下降，工作點(diǎn)沿特性 2 2 由 b b 點(diǎn)移至 0 0 點(diǎn)。 這時(shí)，n=0n=0，T T 也自動(dòng)變?yōu)榱?，制?dòng)過程結(jié)束。 能耗制動(dòng)過程的效果與制動(dòng)電阻 Rb的大小有關(guān)。Rb小，則la大，T T 大，制 動(dòng)過程短，停機(jī)快。 但制動(dòng)過程中的最大電樞電流， 即工作于 b b 點(diǎn)時(shí)的電樞電流 lab不得超過 l lamax。 由圖 3 3- -1 1 （ b b）可知I ab Eb 式中，E Eb = E&，是工作于 b b Ra Rb 點(diǎn)和 a a 點(diǎn)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。由此可得Ra.-Ra 1

15、 amax 4.1.2 能耗制動(dòng)運(yùn)行 - 下放重物 若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如圖 4 4- -3 3 所示。制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在機(jī)械 特性 1 1 與負(fù)載特性 3 3 的交點(diǎn) a a 上,電動(dòng)機(jī)以一定的速度提升重物。 在需要穩(wěn)定下 放重物時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。 工作點(diǎn)由機(jī)械特性 1 1 上的 a a 點(diǎn)平移到特 性 2 2 上的 b b 點(diǎn)， 并迅速移動(dòng)到 0 0 點(diǎn)， 這一階段，電動(dòng)機(jī)處于能耗制動(dòng)過程中。當(dāng) 1 13 工作點(diǎn)達(dá)到 0 0 點(diǎn)時(shí)，T=0T=0，但TL 0 0,在重物的重力作用下，系統(tǒng)反向啟動(dòng)，工 作點(diǎn)將由 0 0 點(diǎn)下移到 c c 點(diǎn)，T=TL，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行，這

16、時(shí) n n 反向，電動(dòng)機(jī)穩(wěn) 也隨之反向，兩者的不同如圖 4 4- -4 4 所示，在能耗制動(dòng)過程中，n n0 0, T Tv0 0;然而 在能耗制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，n nv0 0，T T0 0。 能耗制動(dòng)運(yùn)行的效果與制動(dòng)電阻 Rb的大小有關(guān)。Rb小，特性 2 2 的斜率小, 轉(zhuǎn)速低，下放重物慢。由圖 4 4- -4 4 (b b)可知，工作在 c c 點(diǎn)時(shí)，只取各量的絕對(duì)值, 而不考慮正、負(fù)，則 下放重物時(shí)，T。與TL方向相反，與 T T 方向相同，故T=TL-T?？梢?，若要以轉(zhuǎn) 速 n n 下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL的重物時(shí)，制動(dòng)電阻應(yīng)為 Rb = CE - Ra TL _TO能耗制動(dòng)運(yùn)行與能耗制動(dòng)過程相比

17、，由于 n n 反向, 引起 E E 反向，使得la和 T T Ra Rb - Ec 1 ac CE n T CT n -T。 O 定下放重物。 14 2 n Rb 二 CECT Ra TL Rb的結(jié)果應(yīng)與式Ra _ 旦 -Ra校驗(yàn)是否合適 1 amax 4.2反接制動(dòng) 4.2.1 電壓反向反接制動(dòng) - 迅速停機(jī) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速 n n 運(yùn)行時(shí)候，如圖 4 4- -5 5 所示，為了使 工作機(jī)構(gòu)迅速停車，可在維持勵(lì)磁電流不變的情況下，突然改變電樞兩端外施電 壓的極性，并同時(shí)串入電阻，如圖 4 4- -6 6 所示。由于電樞反接這樣操作，制動(dòng)作用 會(huì)更加強(qiáng)烈，制動(dòng)更快。電機(jī)

18、反接制動(dòng)時(shí)候，電網(wǎng)供給的能量和生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)能 都消耗在電阻 Ra+RbRa+Rb 上面。 忽略T0，則 a)能耗制動(dòng)過程 (b)能耗制動(dòng)運(yùn)行 圖 4-4 能耗制動(dòng)過程與能耗制動(dòng)運(yùn)行得比較 (a )電動(dòng)狀態(tài) Uf 15 圖 4 4- -5 5 制動(dòng)前的電路圖 圖 4 4- -6 6 制動(dòng)后的電路圖 同時(shí)也可以用機(jī)械特性來(lái)說明制動(dòng)過程。電動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械特性如下圖三的特 性 1 1, n n 與 T T 的關(guān)系為 E = n T da E =Ua -Raia E U a - Ral a U a Ra n 2 CE CE CE CECJ2 電壓反向反接制動(dòng)時(shí)，n n 與 T T 的關(guān)系為 n n （旦

19、亠辱門 CE CECT 其機(jī)械特性如圖 4 4- -7 7 中的特性 2 2。設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載特性如 圖 4 4- -7 7 中的特性3 3。Uf 16 圖 4-7 反接制動(dòng)迅速停機(jī)過程 制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在機(jī)械特性 1 1 與負(fù)載特性 3 3 的交點(diǎn) a a 上，制動(dòng)瞬間，工作點(diǎn) 平移到特性 2 2上的 b b 點(diǎn)，T T 反向，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)過程開始。在 T T 和TL的共 同作用下，轉(zhuǎn)速 n n 迅速下降，工作點(diǎn)沿特性 2 2 由 b b 移至 c c 點(diǎn)，這是n=0，應(yīng)立 即斷開電源，使制動(dòng)過程結(jié)束。否則電動(dòng)機(jī)將反向起動(dòng)，到 d d 點(diǎn)去反向穩(wěn)定運(yùn)行。 電壓反向反接

20、制動(dòng)的效果與制動(dòng)電阻 R Rb的大小有關(guān)，R.R.小，制動(dòng)過程短，停 機(jī)快，但制動(dòng)過程中的但制動(dòng)過程中的最大電樞電流， 即工作于 b b 點(diǎn)時(shí)的電樞電 流 l lab不得超過 l lamax = = (1.5 (1.5 - - 2.0)1 2.0)1 aN。由圖 4 4- -7 7 可知，只考慮絕對(duì)值時(shí) I U Ua E Eb I ab R Ra R Rb 式中，E Eb=E=Eao由此求得電壓反接制動(dòng)的制動(dòng)電阻為 4.2.2 電動(dòng)勢(shì)反向反接制動(dòng) -下方重物 制動(dòng)前的電路如圖 4 4- -8 8 所示，制動(dòng)后的電路如圖 4 4- -9 9 所示。制動(dòng)時(shí)，電樞電壓 不反向，只在電樞電路中串聯(lián)一個(gè)

21、適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)電阻 R Rb o機(jī)械特性方程邊變?yōu)?_ _ U U a _ Ra + + R Rb T 門CE CECT ：2R Rb U Ua E Eb I a max 2 n 1 T 17 (c )電動(dòng)狀態(tài) 圖 4-8 制動(dòng)前的電路圖 圖 4-9 制動(dòng)后的電路圖 若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則如圖 4 4- -1010 所示。制動(dòng)前， 系統(tǒng)工作在固有特性 1 1 與負(fù)載特性 3 3 的交點(diǎn) a a 上。制動(dòng)瞬間，工作點(diǎn)由 a a 平移到 人為特性上的 b b點(diǎn)。由于TTL錯(cuò)誤！未找到引用源。，n n 下降，工作點(diǎn)沿特性 2 2 由 b b 點(diǎn)向 c c 點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá) c

22、c 點(diǎn)時(shí)，T T = =T Tc錯(cuò)誤！未找到引用源。，但TL TC 錯(cuò)誤！未找到引用源。，在重物的重力作用下，系統(tǒng)反向起動(dòng)，工作點(diǎn)由 c c 點(diǎn)下 移到 d d 點(diǎn)，T T 二錯(cuò)誤！未找到引用源。，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行。這是 n n 反向，電 動(dòng)機(jī)處在制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定下放重物。 在這種情況下制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于 n n 反向，E E 也隨之反向，由圖可以看出，這時(shí) E E 與 U Ua的作用方向也變?yōu)橐恢拢e(cuò)誤！未找到引用源。和 T T 的方向不變，T T 與 n n 方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持平衡，穩(wěn)定下放重物。所以這種 反接制動(dòng)稱為電動(dòng)勢(shì)反向的反接制動(dòng)運(yùn)行。 la Ua Uf Ua

23、Uf 18 電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)的效果與制動(dòng)電阻 R Rb的大小有關(guān)。R Rb錯(cuò)誤！未找到引用源。 小，特性 2 2 的斜率小，轉(zhuǎn)速低，下放重物滿。由圖五知，在 d d 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，為簡(jiǎn)化19 分析，只取各量的絕對(duì)值，而不考慮其正負(fù)，則 R Ra R Rb 二Ua E Ed =c“ I I ad T T 可見，若要以轉(zhuǎn)速 n n 下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL的重物，制動(dòng)電阻應(yīng)為 CT TL -TO （U Ua CEn n）- -R Ra 忽略 T To，則 R Rb 二 V （U U a CEn n） - - R Ra 4.3回饋制動(dòng) 4.3.1 正向回饋制動(dòng)一一電車下坡 電車在平地行駛或上坡時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL

24、阻礙電車前往行駛 圖 4 4- -1111 所示: TL 20 系統(tǒng)工作在機(jī)械特性與負(fù)載特性 2 2 的交點(diǎn) a a 上。電車下坡時(shí)，TL反向變成幫 助電車往下行駛，負(fù)載特性變?yōu)樘匦?3 3。在 T T 和一TL的共同作用下， n n 加速， 工作 點(diǎn)由 a a 點(diǎn)沿特性 1 1 向上移動(dòng)。到達(dá)n0時(shí)，T =0，但- -T TL ：0，即- -TL與 n n 方向相 同，在-TL作用下，電機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)越過 no繼續(xù)向上移動(dòng)。這時(shí) T T 反向， 成為阻止電車下坡的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但| TL | a |T |，工作點(diǎn)繼續(xù)上移，直至機(jī)械 特性 1 1 與負(fù)載特性 3 3 的交點(diǎn) b b 為止，T=

25、TL，電車恒速往下行駛。自從工作點(diǎn)越過 no后，n 5，使得E Ua，電動(dòng)機(jī)就進(jìn)入了回饋制動(dòng)過程，到達(dá) b b 點(diǎn)后，電機(jī) 便處于回饋制動(dòng)運(yùn)行。由于這種回饋制動(dòng)，電樞電壓方向沒有改變，故稱正向回 饋制動(dòng)。正向回饋制動(dòng)與電機(jī)狀態(tài)相比，雖然 n、E E、Ua的方向都未改變，但 因E Ua，使得la以及 T T 反向，兩者的區(qū)別如圖 4 4- -1212 所示: 圖 4-12 正向回饋制動(dòng)時(shí)的電路圖二 - L_o (b)制動(dòng)狀態(tài) 圖 4-11 回饋制動(dòng)電車下坡過程 21 正向回饋制動(dòng)在調(diào)速過程中也時(shí)常出現(xiàn)， 當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，若減速后的理想 空載轉(zhuǎn)速低于減速前的轉(zhuǎn)速，電機(jī)便會(huì)在調(diào)速過程的某一階段處于正

26、向回饋制動(dòng) 過程。如圖 4 4- -1313所示： 圖 4-13 調(diào)速是出現(xiàn)的正向回饋制動(dòng) 在改變電樞電壓調(diào)速和改變勵(lì)磁電流調(diào)速時(shí)，工作點(diǎn)都要從 a a 點(diǎn)平移到 b b 點(diǎn)，然后經(jīng) c c 點(diǎn)到達(dá) d d 點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。在 bebe 階段，n n。，電機(jī)處于正向回饋制動(dòng) 過程中。它的存在，有利于縮短 bebe 短的時(shí)間，加快調(diào)速過程。 422 反向回饋制動(dòng)一一下放重物 制動(dòng)時(shí)，將電樞電壓反向，并在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻 Rb。制動(dòng)前 (a )電動(dòng)狀態(tài) 圖 4-14 反向回饋制動(dòng)時(shí)的電路圖 (b)制動(dòng)狀態(tài) (a)改變電樞電壓調(diào)速 后的電路圖如圖 4 4- -1414 所示： o o 0 22

27、 這時(shí)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如圖 4 4- -1515 所示:23 制動(dòng)前，系統(tǒng)運(yùn)行在機(jī)械特性 1 1 與負(fù)載特性 3 3 的交點(diǎn) a a 上。制動(dòng)瞬間，工作點(diǎn) 平移到人為特性 2 2 上的 b b 點(diǎn)，T T 反向，n n 迅速下降。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá) c c 點(diǎn)時(shí)，在 T T 和 TL的共同作用下，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)，工作點(diǎn)沿特性 2 2 繼續(xù)下移。到達(dá) d d 點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn) 矩等于理想空載轉(zhuǎn)矩，T =0,但TL 0，在重物的重力作用下，系統(tǒng)繼續(xù)反向 加速，工作點(diǎn)繼續(xù)下移。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá) e e 點(diǎn)時(shí)，T=TL，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行。這 時(shí)的電動(dòng)機(jī)在比理想空載轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定下放重物。 在上述制

28、動(dòng)過程中，bebe 段電機(jī)處于電壓反向反接制動(dòng)過程， cdcd 段電機(jī)處于 反向起動(dòng)過程，d de e 段電機(jī)處于回饋制動(dòng)過程，在 e e 點(diǎn)電機(jī)處于回饋制動(dòng)運(yùn)行。 由于這種回饋制動(dòng)是在電樞電壓反向后得到的，故稱反向回饋制動(dòng)。 反向回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，與圖 4 4- -4 4 (a a)的電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相比，如圖 4 4- -4 4 (b b)所示, 由于 n n 反向，E E反向，且E Ua，Ia方向不變，T T 方向不變，但與 n n 方向相反， 成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能送回電源。 回饋制動(dòng)的效果也與制動(dòng)電阻 Rb的大小有關(guān)。Rb小，則特性 2 2 的斜率小，轉(zhuǎn) 速低

29、，下放重物慢。 由圖 4 4- -1414( b b)可知，回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，為簡(jiǎn)化分析，只取各量的絕對(duì)值, 而不考慮其正負(fù)，則 CT 可見，若要以轉(zhuǎn)速 n n 下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的重物，制動(dòng)電阻應(yīng)為Ra Rb = E -Ua Ia CE：5 -Ua T 圖 4-15 回饋制動(dòng)下放重物過程 24 CT Ra -(CE：n -Ua) - Ra TL _To 忽略T0，貝 U Ra 二罕(Da) - R 采用回饋制動(dòng)下放重物時(shí)，轉(zhuǎn)速很高，超過了理想空載轉(zhuǎn)矩，要注意轉(zhuǎn)速不 得超過電機(jī)允許的最高轉(zhuǎn)矩（產(chǎn)品目錄或電機(jī)手冊(cè)中可以查到） 。同時(shí)還要注意 有上式求得的Rb還要滿足Rb _ Ua Eb _ Ra的要

30、求。 1 amax 第 5 章他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)設(shè)計(jì) 一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)設(shè) P PN - -22KW, U22KW, UaN =440V=440V，1 1 刑= =65653 3 二，n nN =600r/min=600r/min， 冬=剛從/ |aMIN =2，T T。忽略不計(jì)。拖動(dòng)TL=0.8TN的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，計(jì)算電樞 電路中應(yīng)串入的制動(dòng)電阻值不能小于多少？ 解：由額定數(shù)據(jù)求得： E E 二 U Ua _R_RaI Ia =(440=(440- -1.58 52.24)V = 357.46V1.58 52.24)V = 357.46V & & E E R Ra =(色公

31、6 - -1.58)1.58)門=1.16=1.16 門 I I amax 2 65.32 65.3 CT 門二6 6% % 2 2 二 60 60 PN N = 2 2 二氐 迅速停機(jī)不 6060 E 0.562=5.3650.562=5.365 2 2 3.143.14 60 2200060 22000 N N m =350.32N *mm =350.32N *m 2 2 3.143.14 600600 C CE E“ _“ _ 二 0.5620.562 600600 n n N TL =0.8TN =0.8 350.=0.8 350.32N 32N m=280.256N *mm=280.256N *m aN PN 440440- - 22 1022 103 aN 65.365.3 aN 6565.3.3 = 1.5 8= 1.5 8 PN 22 1022 103 aN 65.365.3 = 336.91/= 336.91/ 336.91336.91 TL CTG 280.256280.256 5.3655.365 二=52.24=52.24 二 25 即電樞電路中應(yīng)串入的 制動(dòng)電阻值不能小于 1.161.161 1的電阻 總結(jié) 一、能耗制動(dòng) 制動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)的繞組中串接電阻， 電