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)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)就是產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速方向相反的制動(dòng)力矩，使電動(dòng)機(jī)停車或限速運(yùn)行。這個(gè)制動(dòng)力矩可由摩擦力產(chǎn)生、可由機(jī)械抱閘產(chǎn)生、甚至可用人力產(chǎn)生，但我們現(xiàn)討論的是電氣制動(dòng)：即制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由電動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生。因此：電動(dòng)：電磁轉(zhuǎn)矩T與n同向，T是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)：電磁轉(zhuǎn)矩T與n反向，T是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可知，T與n同向時(shí)，機(jī)械特性在1、111象限。在第1象限：n>0、T>0，稱為正向電動(dòng)。在第111象限：n<0、T<0，稱為反向電動(dòng)。故電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，機(jī)械特性一定在II、W象限。由于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作點(diǎn)是負(fù)載特性與機(jī)械特性的交點(diǎn)，而任何負(fù)載特性都不會(huì)出現(xiàn)在第11象限，系統(tǒng)不會(huì)在第11象限有穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)，因此凡第11象限即n>0、T<0時(shí)的制動(dòng)僅是一個(gè)過渡過程，稱為制動(dòng)過程。第11象限的制動(dòng)僅可用于令拖動(dòng)系統(tǒng)減速停車。只有位能性負(fù)載如起重機(jī)拖動(dòng)的重物，才會(huì)出現(xiàn)在第^象限，故電動(dòng)機(jī)只有拖動(dòng)位能性負(fù)載才可能以制動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，稱為制動(dòng)運(yùn)行。此時(shí)n<0、T>0，電機(jī)以穩(wěn)定的速度下降重物。故第^象限的制動(dòng)用于限速下放重物，阻止重物以自由落體速度下降。根據(jù)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的方法不同，就稱為不同的制動(dòng)方法。討論各種不同的制動(dòng)方法所用的都是同一個(gè)公式，只是根據(jù)不同的制動(dòng)情況代入不同的數(shù)據(jù)就行了，應(yīng)依靠機(jī)械特性曲線幫助判斷應(yīng)代入的數(shù)據(jù)及其正負(fù)?；颍簄=4—"Rt

或：n=4—"Rt

C4N 9.55(C4n)2,U-EUCnI— a,U-EUCnI— a— e NaR+R R+ Rac acr-Uz￡-r—U-C、n-rcI a I a若要計(jì)算電流或所串電阻的大小，由上式移項(xiàng)即可:其中：由于是他勵(lì)機(jī)，故c、是常數(shù)不變。

能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)：設(shè)電動(dòng)機(jī)正在固有機(jī)械特性上正向電動(dòng)運(yùn)行，工作點(diǎn)A。把電樞從電網(wǎng)上拉下，通過電阻Rc自成回路，可見，是過原點(diǎn)的直線。如圖。此時(shí)，由于U=0機(jī)械特性方程變?yōu)椋簄=-Ra+Rctcc/N可見，是過原點(diǎn)的直線。電機(jī)由于慣性n>0不變、E>0a不變，由電流方程可知/a電流反向，T=c^I不變，由電流方程可知/a電流反向，T=c^I<0故工作點(diǎn)以轉(zhuǎn)速nA進(jìn)入第11象限B點(diǎn)，即進(jìn)入制動(dòng)過程。在制動(dòng)過程：EI=P=TQ<0,aaM由電流方程可知，其大小EI=12(R+R)，即電磁功率由轉(zhuǎn)aaaac子動(dòng)能輸入，全部消耗在電樞回路電阻上，故稱為能耗制動(dòng)。若電機(jī)所帶為反抗性機(jī)械負(fù)載，則系統(tǒng)沿著機(jī)械特性降速，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到0動(dòng)能消耗完畢，拖動(dòng)系統(tǒng)停轉(zhuǎn)，這就是利用能耗制動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)系統(tǒng)快速停車。若電機(jī)帶位能性負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到0時(shí)，重物會(huì)拖著電機(jī)反轉(zhuǎn)，Ia、T也同時(shí)反向，進(jìn)入第^象限制動(dòng)運(yùn)行，最后穩(wěn)定運(yùn)行在負(fù)載特性和機(jī)械特性的交點(diǎn)C，以nc速度穩(wěn)態(tài)下放重物。電樞回路串Rc的目的是為了限制制動(dòng)開始時(shí)即B點(diǎn)的電流，把規(guī)定的限制電流及U=0代入電阻方程可計(jì)算應(yīng)外串的電阻值：R=0—NnB-R。B直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)從概念、實(shí)現(xiàn)到用途都跟異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)一樣，所不同的是異步電動(dòng)機(jī)沒有一個(gè)固定的直流他勵(lì)磁場，只好在把電樞從電網(wǎng)上拉下來、串進(jìn)一個(gè)大電阻的同時(shí)，要接到一個(gè)直流電源上。由下面的討論可以看到，其它各種制動(dòng)方法也都是與異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法一一對(duì)應(yīng)的。

反接制動(dòng)(一)。電壓反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)：電動(dòng)機(jī)正在固有特性正向電動(dòng)運(yùn)行，工作點(diǎn)A,把電樞兩端通過電阻Rc反接到電源電壓上，如圖。此時(shí)，由于u=—UN<0,機(jī)械特性方程變?yōu)椋簄=』一少T，電機(jī)由于慣性n>0不變、C4 9.55(C4)2eN eNE>0不變，由電流方程可知I=—?dú)鈅氣<0，即電流3 a R+R反向，T=Ct4NI<0，故以nA點(diǎn)轉(zhuǎn)速進(jìn)入第11象限B點(diǎn)，即進(jìn)入制動(dòng)過程。由于這種制動(dòng)是由電源電壓極性反接實(shí)現(xiàn)的，故稱為電壓反接制動(dòng)。在制動(dòng)過程：EaIa=PM=TQ<0，但Pi=UNIa>0，由轉(zhuǎn)子動(dòng)能輸入的電磁功率和由定子輸入的電功率，全部消耗在電樞回路電阻上了。其功率流程如圖示。由電流方程可知，其大小U由電流方程可知，其大小UNIa+EaIa=12(R+R)aac若電機(jī)所帶為反抗性機(jī)械負(fù)載，則系統(tǒng)從B點(diǎn)沿著機(jī)械特性降速，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時(shí)必須把電樞從電網(wǎng)上撤下來，這就是利用電壓反接制動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)系統(tǒng)快速停車。如果在n=0點(diǎn)|t|>町，若不馬上切除電源，電機(jī)就會(huì)反向起動(dòng)，進(jìn)入反向電動(dòng)狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)為D。電樞回路串Rc的目的也是為了限制制動(dòng)開始時(shí)即B點(diǎn)的電流，把規(guī)定的限制電流及U=—U代入電阻方程可計(jì)算應(yīng)外串的電阻值：R=—?dú)鈅C4n%-R，顯然，在限制電流N c -I aBIB相同的情況下，電壓反接制動(dòng)需串的電阻比能耗制動(dòng)幾乎大一倍。（二）電勢（轉(zhuǎn)速反向）反接制動(dòng)由鳥=C^n可知，由于他勵(lì)機(jī)C、是常數(shù)，故轉(zhuǎn)速反向就是電勢反向。實(shí)現(xiàn)：設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載正在固有特性正向電動(dòng)運(yùn)行，即以速度nA提升重物?，F(xiàn)在電樞回路串入電阻Rc，則機(jī)械特性n0不變、斜率增大，穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)變?yōu)锽，提升重物速度下降，如圖。若令電樞回路所串的電阻使負(fù)載特性與機(jī)械特性的交點(diǎn)為C，則可使重物停在空中。若繼續(xù)增大所串的電阻，電機(jī)就會(huì)被重物拖著反轉(zhuǎn)，由機(jī)械特性方程n=UN-R+R t可知，若C% 9.55（C、）2所串Rc足夠大，則n<0,穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入第^象限如D點(diǎn)，進(jìn)入制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，由于這種制動(dòng)是T方向不變，n、Ea反向，故稱電勢反向或轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)。電勢反接制動(dòng)與電壓反接制動(dòng)的功率傳遞情況是相同的，由于n<0、E<0,由電流方a程可知：I=Un（-E）>0,T=c4I>0，故EI=P=TQ<0，但P=UI>0，據(jù)電流

aR+R TNa aaM 1Na方程：UNI+EI=12（R+R），即由轉(zhuǎn)子動(dòng)能輸入的電磁功率和由定子輸入的電功率，全aac部消耗在電樞回路電阻上了，與電壓反接制動(dòng)功率流程圖完全一樣，它們的共同之處都是n與n0反向，故都稱為反接制動(dòng)。只不過電勢反接是n<0、n°>0；而電壓反接n>0、n0<0（n0=上）；且電勢反接是制動(dòng)運(yùn)行，而電壓反接只能是制動(dòng)過程。N回饋制動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖著位能性負(fù)載進(jìn)行電壓反接制動(dòng)，若轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零時(shí)不切斷電樞電源，則電機(jī)會(huì)反向起動(dòng)，進(jìn)入反向電動(dòng)運(yùn)行，即電機(jī)以電動(dòng)狀態(tài)下放重物。但負(fù)載特性在第III象限與機(jī)械特性沒有交點(diǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)速在電磁轉(zhuǎn)矩和重物轉(zhuǎn)矩共同作用下迅速升高，直至n>n，進(jìn)入第^象限制動(dòng)運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)為C。此時(shí)，由于E=jn>U=c4n，0 a疽NN疽N0電流及轉(zhuǎn)矩再次反向，I=「UR:;氣）乂、T>0,ac由于u=—UN<0、n<0、Ea/