任务四  直流电动机制动与方案设计

                                       直流电机制动

一、能耗制动

1．能耗制动的方法及原理

如图所示为直流他励电动机能耗制动原理图。图中已标明各参量的正方向。制动前，接触器KM的常开触头闭合，常闭触头断开，电动机处于某一稳定运状态。n，Tem，Ia，Ea的实际方向与规定的正方向相同，因此，各量均为正。电动机处于正向电动状态运行，即Tem与n同向。

2．能耗制动电阻的计算 

由于  Ia=-Ea/Ra+Rz ，Rz越小，则Ia越大，制动转矩越大，制动越快。但若Rz太小，Ia的数值可能超过电动机的最大允许电流Iamax。因此，需要选择合适的择Rz。选择Rz的原则是：

3．能耗制动的机械特性

能耗制动的特点是：U=0，F=常数，R=Ra+Rz，因此，电动机的机械特性为：

二、反接制动 

1．电压反接制动

改变电枢绕组上的电压方向（使Ia反向）或改变励磁电流的方向（使F反向），可以使电动机得到反力矩，产生制动作用。当电动机速度接近0时，迅速脱离电源，实现直流电动机的反接制动。

反接制动时，接触器KM1常开触头断开，接触器KM2常开触头闭合，使电枢电压反接，同时，串联反接制动电阻RF。此时U为负，制动电流为：

电动机在电压刚反接的瞬间，电枢的转动速度并未改变，反电动势Ea也未改变，而外接电压UN的方向变成与Ea相同，故在该瞬间加在电枢绕组上的电压为Un+Ea=2 Un，将产生很大的冲击电流，使电刷与换向器表面产生强烈的电火花而被损坏；而且机械冲击力太大，容易损坏转轴。因此，反接制动时一定要在电枢回路中串接电阻以限制电枢电流Ia的数值。为了限制电流不超过电动机的最大允许电流值Iamax，则串联的反接制动电阻RF应满足：

电压反接制动的机械特性方程为

2．倒拉反转反接制动

倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载，现以起重机下放重物为例进行说明。如图（a）所示，电动机处于正向稳定运转状态，其工作点为图（b）中的点a，此时，起重机以某一稳定转速na提升重物。

三、回馈制动

1．位能性负载拖动时的回馈制动

电车下坡时的回馈制动就属于位能性负载拖动时的回馈制动。当电车在平路上行驶时，如图（a）所示，其负载转矩TL为摩擦转矩TLf，即T=TLf。这时，系统在机械特性的点a（参见图（c））上稳定运行，n=na，n0>n，U>Ea，Tem为正（电动机转矩为拖动性质的），Ia为正，电流由电源流向电动机。当电车下坡时，如图（b）所示，虽然摩擦转矩TLf仍存在，而且它始终是阻碍运动的，但车重产生一个帮助运动的位能性负载转矩（与转速正方向相同的负载转矩为负），因此，总的负载转矩TL= -TLW +TLf= -(TLW-TLf  )。

2．改变电枢电压过程中的回馈制动  

直流他励电动机改变电枢电压时的人为机械特性为一组平行直线，如图所示。设电动机两端加上额定电压UN时，在点a运行。当电压下降到U1时，工作点由a→b，电动机转矩变为负则  -Tem-Tl<0  ，dn/dt<0下降。这样系统减速，工作点由b→c。过点c以后，电动机的转矩虽然变为正，但因 Tem-Tl<0  ，系统继续减速，直到点d稳定运行。在机械特性的bc段，  n01<n   ,   Tem<0      ，电动机转矩起制动作用，电流由电动机流向电源，电动机处于回馈制动过程。此时的回馈制动起加快降速作用。