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直流他励电动机的电气制动

时间:2015-08-25 13:46来源:未知 编辑:自动控制网
电动机的制动分机械制动和电气制动两种,这里只讨论电气制动。所谓电气制动,就是指使电动机产生一个与转速方向相反的电磁转矩起到阻碍运动的作用。 电动机的制动有两方面的意义:一是使拖动系统迅速减速停车,这时的制动是指电动机从某一转速迅速减速到零的

    电动机的制动分机械制动和电气制动两种,这里只讨论电气制动。所谓电气制动,就是指使电动机产生一个与转速方向相反的电磁转矩起到阻碍运动的作用。

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    电动机的制动有两方面的意义:一是使拖动系统迅速减速停车,这时的制动是指电动机从某一转速迅速减速到零的过程(包括只降低一段转速的过程),在制动过程中电动机的电磁转矩起着制动的作用,从而缩短停车时间,以提高生产率;二是限制位能性负载的下降速度。这时的制动是指电动机处于某一稳定的制动运行状态,此时电动机的电磁转矩起到与负载转矩相平衡的作用。 本文来自www.eadianqi.com

    (1)能耗制动

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    如图所示,为能耗制动原理图。制动前接触器KM的常开触头闭合,常闭触头断开,电动机有励磁将处于正向电动稳定运行状态,即电动机电磁转矩与转速n的方向相同(均为顺时针方向),为拖动性转矩。在电动运行中保持励磁,断开常开触头KM使电枢电源断开,闭合常闭触头KM用电阻将电枢回路闭合,则进入能耗制动。

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    图 能耗制动原理图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    能耗制动时,电动机励磁不变,电枢电源电压U=0,由于机械惯性,制动初始瞬间转速n不能突变,仍保持原来的方向和大小,电枢感应电动势也保持原来的大小和方向,而电枢电流变为负,说明其方向与原来电动运行时相反,因此电磁转矩也变负,表明此时的方向与转速的方向相反,起制动作用,称为制动性转矩。在制动转矩的作用下,拖动系统减速。直到n=0。如果电动机拖动的是反抗性恒转矩负载,系统就在-+=0时停车。从能耗制动开始到拖动系统迅速减速及停车的过渡过程就叫做“能耗制动过程”。

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    在能耗制动过程中,电动机靠惯性旋转,电枢通过切割磁场将机械能转变成电能,再消耗在电枢回路电阻上,因而称能耗制动。 本文来自www.eadianqi.com

    由机械特性方程可做出能耗制动的机械特性是一条通过坐标原点并与电枢回路串接电的人为机械特性平行的直线,如图所示。

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    图 能耗制动机械特性

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    (2)反接制动

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    反接制动分为电枢电压反向反接制动和倒拉反接制动。

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    a)电枢电压反向反接制动 本文来自www.eadianqi.com

    
如图所示,制动前,接触器的常开触头KM1闭合,另一个接触器的常开触头KM2断开,假设此时电动机处于正向电动运行状态,电磁转矩与转速n的方向相同,即电动机的.均为正值。在电动运行中,断开KM1,闭合KM2使电枢电压反向并串入电图电枢反向反接制动原理图

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    阻,则进入制动。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    反接制动时,加到电枢两端的电源电压为反向电压-,同时接入反接制动电阻RF。反接制动初始瞬间,由于机械惯性,转速不能突变,仍保持原来的方向和大小,电枢感应电动势也保持原来的大小和方向,而电枢电流变为-电枢电流变负,电磁转矩也随之变负,说明反接制动时与n的方向相反,为制动性转矩。

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由机械特性方程式可以作出,电枢电压反向反接制动机械特性是一条过(-n0)点并与电枢回路串入电阻RF的人为机械特性相平行的直线,如图所示 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    图 电枢电压反向

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    反接制动适合于要求频繁正.反转的电力拖动系统,先用反接制动达到迅速停车,然后接着反向启动并进入反向稳态运行,反之亦然。若只要求准确停车的系统,反接制动不如能耗制动方便。

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    b)倒拉反转反接制动

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    如图(a)所示,电动机提升重物时,将接触器KM常开触头断开,串入较大电阻RF,使提升的电磁转矩小于下降的位能转矩,拖动系统将进入倒拉反转反接制动。进入倒拉反转反接制动时,转速n反向为负值,使反电势e也反向为负值,电枢电流是正值,所以电磁转矩也应为正值(保持原方向),与转速n方向相反,电动机运行在制动状态。此运行状态是由于位能负载转矩拖动电动机反转而形成的,所以称为倒拉反接制动。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    
在倒拉反转反接制动运行状态下,.为正,电源输入功率>0,而电磁功率<0,表明从电源输入的电功率和机械转换的电功率都消耗在电枢回路电 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    图 他励电动机倒拉反接制动时的机械特性

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阻(Rf+Ra)上,其功率关系与电枢电压反向反接制动时相似。 本文来自www.eadianqi.com

    倒拉反转反接制动的机械特性就是电枢回路串电阻的人为机械特性,如图(b)所示。

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    电动机进入倒拉反接制动状态必须有位能负载反拖电动机,同时电枢回路要串入较大的电阻。在此状态中,位能负载转矩是拖动转矩,而电动机的电磁转矩是制动转矩,它抑制重物下放的速度,使之限制在安全范围之内,图3.38回馈制动机械特性 本文来自www.eadianqi.com

    这种制动方式不能用于停车,只可以用于下放重物。

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    (3)回馈制动

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    电动机在电动运行状态下,由于某种条件的变化(如带位能性负载下降.降压调速等),使电枢转速n超过理想空载转速n0,则进入回馈制动。回馈制动时,转速方向并未改变,而n>n0,使Ea>U,电枢电流<0反向,电磁转矩<0也反向,为制动转矩。制动时n未改变方向,而已反向为负,电源输入功率为负;而电磁功率亦小于零,表明电机处于发电状态,将电枢转动的机械能变为电能并回馈到电网,故称回馈制动。

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    图是带位能负载下降时的回馈制动机械特性,电动机电动运行带动位能性负载下降,在电磁转矩和负载转矩的共同驱动下,转速沿特性曲线1逐渐升高,进入回馈制动后将稳定运行在a点上。需要指出的是,此时电枢回路不允许串入电阻,否则将会稳定运行在很高转速的b点上。 本文来自www.eadianqi.com

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