他励直流电动机的电气制动.

2010 -2011学年第一学期《 电机与电力拖动》课程期末复习资料1、直流电机的基本结构：直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。

定子部分包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装置；转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等部件。

1.2 直流电机的电枢绕组简介电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有单匝、多匝之分。

不论单匝或多匝线圈，它的两个边分别安放在不同的槽中。

1.3 直流电机的电枢反应 直流电机磁场组成：励磁磁场、电枢磁场合成。

1.4.1 电枢电动势电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每条支路里的感应电动势。

每条支路所串联的元件数是相等的，只要求出一根导体的感应电动势，再乘上一条支路里总的导体数，就是电枢电动势。

1.5 直流电机的换向什么是换向：绕组元件从一个支路经电刷，进入另一个支路时，电流方向改变。

换向的影响：换向会使电刷和换向器之间产生火花，严重时会烧坏换向器与电刷，使电机不能正常工作和寿命缩短。

1.6.1 直流电动机的励磁方式根据直流电动机励磁绕组和电枢绕组与电源连接关系的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励、复励电动机等类型。

2、电力拖动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源5部分组成。

2.3 他励直流电动机的机械特性机械特性：在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下，电动机转速n 与电磁转矩的关系曲线。

机械特性的作用：确定稳定运行转速；分析转速、转矩及电流随时间的变化规律。

2.4.4 他励直流电动机的反转改变电磁转矩的方向即可实现反转。

方法：（1）改变励磁电流方向：保持电枢两端电压极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，磁通即改变方向。

2）改变电枢电压极性：保持励磁绕组两端的电压极性不变，将电枢绕组反接，电枢电流即改变方向。

他励直流电动机的电气制动： 能耗制动； 反接制动； 回馈制动。

1、变压器空载运行时，空载电流就是励磁电流。

2、三相异步电动机的电气制动方法有能耗制动；反接制动和回馈制动。

3、同步发电机并网的条件是：（1）与电网电压大小、相位相同；（ 2）与电网频率相同；（3）与电网相序相同。

4、电流互感器副边绝对不允许短路，电压互感器副边绝对不允许开路。

5、感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为定子电流频率。

6、串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向反向，磁通方向反向，转速 n的方向不变。

7、现代电力网中巨大的电能几乎全部由同步电机提供。

8、他励直流电动机的机械特性为硬特性，当电枢串电阻之后，机械特性将变软。

9、一台异步电动机接在恒频电源上运行，当电机转速下降时，定子电流频率将不变；（变低，不变，变高）转子电流频率将 _变高_（变低，不变，变高）；转子漏抗将变大 _（变小，不变，变大）。

10、单相绕组的磁动势是脉振磁动势；对称三相绕组的磁动势为旋转磁动势磁动势。

1.一台三相两极汽轮发电机: Q1=60,yI=5/6 τ, 采用60°相带双层叠绕组，该绕组的每极每相槽数q= Q/（2PM）=10 , 槽距角α= （P*360 °）/Q = 6 ° 电角度，线圈节距Y1= 25 槽。

2.一台三相变压器的额定电压U1N/U2N=10000/400V绕, 组为Y/Δ-11 接法，则其变比为14.43 。

3.交流电机采用分布绕组目的是改善磁动势波形和电动势波形。

4.变压器负载运行时，若负载增大，其铁损为不变，铜损为增大。

5.三相异步电动机拖动恒转矩负载从基频向下的变频调速时，为了保持磁通不变，应保持Ux/F1 为定值的条件。

6.三相异步电动机运行于转差率s=0.02 时，电磁功率为10kw，其转子铜损耗应为0.2 kw ，机械功率应为9.8 kw7.直流电机电枢绕组元件流过的电流是交流电流，流过正负电刷的电流是：直流电流。

8.频率为50Hz的二十四极交流电机，其旋转磁势的同步转速为250 r/min ，如果频率降为40Hz，同步转速为200 r/min 。

他励直流电动机的制动电力拖动系统的制动就是产生一个与转速方向相反的制动力矩，使电动机停车或限速运行。

这个制动力矩可由摩擦力产生、可由机械抱闸产生、甚至可用人力产生，但我们现讨论的是电气制动：即制动转矩由电动机本身产生。

因此：电动：电磁转矩T 与n 同向，T 是驱动转矩制动：电磁转矩T 与n 反向，T 是制动转矩1．由直流电动机的机械特性可知，T 与n 同向时，机械特性在Ⅰ、Ⅲ象限。

在第Ⅰ象限：n>0、T>0，称为正向电动。

在第Ⅲ象限：n<0、T<0，称为反向电动。

故电动机制动时，机械特性一定在Ⅱ、Ⅳ象限。

2．由于电力拖动系统的稳定工作点是负载特性与机械特性的交点，而任何负载特性都不会出现在第Ⅱ象限，系统不会在第Ⅱ象限有稳态运行点，因此凡第Ⅱ象限即n>0、T<0时的制动仅是一个过渡过程，称为制动过程。

第Ⅱ象限的制动仅可用于令拖动系统减速停车。

只有位能性负载如起重机拖动的重物，才会出现在第Ⅳ象限，故电动机只有拖动位能性负载才可能以制动状态稳定运行，称为制动运行。

此时n<0、T>0，电机以稳定的速度下降重物。

故第Ⅳ象限的制动用于限速下放重物，阻止重物以自由落体速度下降。

根据电动机制动转矩产生的方法不同，就称为不同的制动方法。

讨论各种不同的制动方法所用的都是同一个公式，只是根据不同的制动情况代入不同的数据就行了，应依靠机械特性曲线帮助判断应代入的数据及其正负。

机械特性公式：a a c e N U I R R n C φ-（＋）＝ 或：n ＝e N U C φ－29.55()a c e N R R T C φ＋ 假设要计算电流或所串电阻的大小，由上式移项即可： a e N a a c a c U E U C n I R R R R φ--==+＋ 其中：由于是他励机，故e N C φ是常数不变。

a e N c a a a a U E U C n R R R I I φ--==-－一． 能耗制动实现：设电动机正在固有机械特性上正向电动运行，工作点A 。

大工14春《电机与拖动》在线作业3
单选题判断题
一、单选题（共10 道试题，共60 分。

）
1. 同步电动机只能采用()来快速停机。

A. 回馈制动
B. 反接制动
C. 全制动
D. 能耗制动
-----------------选择：D
2. 三相笼型异步电动机可以直接起动的前提是供电变压器容量较()，电动机功率较()。

A. 大，小
B. 大，大
C. 小，大
D. 小，小
-----------------选择：A
3. 电动机输出功率的大小由()决定。

A. 电压
B. 电流
C. 负载
D. 电源
-----------------选择：C
4. 同步电动机异步起动时，可以采用()的方法来限制起动电流。

A. 直接起动
B. 减压起动
C. 变频起动
D. 软起动
-----------------选择：B
5. 通常说来，异步电动机有()种电气制动方法。

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
-----------------选择：D
6. 他励直流电动机的起动方法有()种。

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
-----------------选择：C
7. 他励直流电动机的电气制动有()种方式。

第三章直流电机3-l．直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？答：在换向器的表面压着电刷，使旋转的电枢绕组与静止的外电路相通，其作用是将直流电动机输人的直流电流转换成电枢绕组的交变电流，进而产生恒定方向的电磁转矩，或是将直流发电机电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。

3-2．简述直流电动机的工作原理。

答：工作原理：当直流电动机电枢绕组接至电源上时，根据电磁力定律，载流导体在磁场中受电磁力的作用，产生了一个转矩，在转矩的作用下，电枢便按逆时针方向旋转起来。

3-3．直流电动机的励磁方式有哪几种？画出其电路。

按励磁方式分为有（1）他励；（2）并励；（3）串励；（4）复励等四种，如图3－7所示。

3-4．阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T＝Ct φIa、Ea＝Ceφn中各物理量的函义。

答：T＝Ct φIa式中 CT—与电动机结构有关的常数；φ一每极磁通（Wb）Ia一电枢电流（A）；T一电磁转矩（N·m）。

E a ＝Ceφn式中 P一电动机轴上输出功率（kw）；n一电动机转速（r／min）；T—电动机电磁转矩（N·m）。

3-5．直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？答：直流电动机电枢电动势的方向与电枢电流的方向相反，因而称为反电动势。

3-6．试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么？答：U=Ea +IaRa（3－4）式中 U—电枢电压（V）Ia—电枢电流（A）Ra—电枢电阻（Ω）3-7．何为直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。

答：直流电动机的机械特性：是在稳定运行情况下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。

机械特性方程式3-8．何为直流电动机的固有机械特性与人为机械特性？答：当他励直流电动机的电源电压、磁通为额定值，电枢回路未接附加电阻Rpa 时的机械特性称为固有机械特性。

人为机械特性：人为地改变电动机气隙磁通φ、电源电压U和电枢回路串联电阻Rpa等参数，获得的机械特性。

《电机与电气控制技术》第2版习题解答第三章直流电机3—1直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？答:直流发电机与直流电动机的电刷是直流电压、电流引出与引入的装置.在发电机中换向器是将电枢元件中的交变电势度换为电刷向直流电势；在电动机中换向器使外加直流电流变为电枢元件中的交流电流,产生恒定方向的转矩，使电枢旋转。

3—4阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T=C tφI a1，E a=C eφn中各物理量的涵义。

答：直流电动机电磁转矩T=C TφI a式中C T：与电动机结构有关的常数，称转矩系数;φ:每极磁通；I a：电枢电流、T:电磁转矩。

直流电动机电枢电动势公式E a=C eφn式中:C e:与电动机结构有关的另一常数，称电动势系数；φ:每极磁通；n：电动机转速；E a：电枢电动势。

3-5直流电动机电枢电动势为何称为反电动势?答：直流电动机电枢转动时，电枢绕组导体切割磁力线，产生感应电动势,由于该电动势方向与电枢电流的方向相反，故称为反电动势。

3-6试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么?答:直流电动机的基本方程式有电动势平衡方程式、功率平衡方程式和转矩平衡方程式.1）电动势平衡方程式：U=E a+I a R a式中U：电枢电压;E a：电枢电动势；I a:电枢电流；R a:电枢回路中内电阻.2)功率平衡方程式：电动机的输入电功率P1=P em+P cua式中P em：电磁功率P cua：电枢绕组的铜损电动机输出的机械功率:P2=P em-P Fe-P m=P1-P cua-P Fe-P m式中P Fe：电枢铁心损耗；P m：机械损耗;P1：电动机输入的电功率.3）转矩平衡方程式：T2=T-T0式中T2:电动机轴上输出的机械转矩；T：电动机电磁转矩;T0：空载转矩.3。

7。

何谓直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。

答：直流电动机的机械特性是在稳定运行情况下,电动机的转速n与机械负载转矩T L之间的关系，即n=f（T L).机械特性表明电动机转速因外部负载变化而变化的情况,由于电动机电磁转矩T近似等于910负载转矩T L ，故n=f(T L )常写成n=f(T)。

他励直流电动机的制动电机有两种运转状态：电动运转与同向。

制动运转与反向。

制动的目的使系统停车或限速。

自由停车法，电气制动，机械制动。

能耗制动；反接制动；回馈制动。

分析每种制动过程产生的条件，机械特性，及特点等。

１、能耗制动：产生条件：电机顺时针方向旋转，与之同方向。

电机在电动状态下运行.各物理量正方向如图所示：电机在电动状态下运行,合上，断开,制动。

不变，U＝0.制动瞬间：励磁不变，因惯性转速不变，不变，但电枢电流与同方向，而转变了方向，使反向，电机处于制动状态。

若带位能性负载最终将稳定在C点，等速下放。

越大，制动越快。

2、反接制动：1)、转速反向的反接制动：正接反转。

产生条件：起重机起吊重物，电机的起动转矩小于重物的负载转矩，电机被负载拖动反向起动，使电机的转速逆电磁转矩的方向旋转，n 与反向，电机处于制动状态。

功率全消耗于上。

2)、电枢反接的反接制动：正转反接。

产生条件：电机在电动状态下运行，突将电枢反接，即U为负，电枢电流转变方向，使转变方向，电机处于制动状态。

在 C 应即时断开电源，否则电机将反转。

3、回馈制动：再生制动。

1)、位能负载拖动电动机，电机运行在反向电动状态，某缘由使电机的转速达到某一数值时，电机的，使电枢电流反向，即T 反向，电机进入发电机运行状态，而起制动作用。

电机将轴上输入的机械功率大部分回馈给电网，小部分消耗在电阻上。

2)、转变电枢电压：电机在正向电动状态运行，突降电枢电压,来不及变化，使,消失回馈制动,特性在其次象限。

同一电动机在相同电枢电阻时各种运行状态：。

辽宁工程技术大学《电机与拖动》课程设计设计题目：他励直流电动机能耗制动设计院（系、部）：电气与控制工程学院专业班级：电技12-2班姓名：纪执轩学号： 1205020206 指导教师：王巍日期： 2014.7.4电气工程系课程设计标准评分模板IIIII摘要本设计先介绍了他励直流电动机的工作方式，是为后面电动机制动作铺垫。

对于制动，直流电机制动有很多种方式,一般有大致可分为三类，能耗制动，反接制动，回馈制动。

他励直流电机能耗制动在工程上得到了广泛的使用，因为这种制动方式，简单可靠，安全经济。

能耗制动原理其实就是将电流方向反向，产生相反的电磁转矩，从而产生一个与转速方向相反的力矩，达到减速制动的目的。

在这次的设计中，我们着重讨论的是他励直流电机能耗制动。

主要讨论关于能耗制动一些技术方面问题的分析与设计。

以两种方式讲解：图示法和公式法。

在图示上直观的解释了他励直流电动机的停机过程，讲解了在不同的阶段，电动机的工作特性曲线的变动，在关键点的(电动机的瞬时态)讲解。

在公式法中，我们将严格依据电动的工作特性曲线来讨论不同时态的变动，并且最重要的是在公式法中我们讨论了Rb的电阻要求，并讲解了为什么必须要串入电阻Rb。

在下放重物的过程中方式同迅速停机一致，重点放在反向启动后，电动机的运行情况。

并且运用之前所介绍的基础知识来讲解T，TL，To之间的关系。

关键词：能耗制动；迅速停机；放下重物；IV目录摘要 (IV)1 他励直流电机 (1)1.1 直流电动机的工作原理 (6)1.2 他励电动机电路模型 (6)2 他励直流电动机的机械特性 (7)2.1 他励直流电动机固有机械特性 (8)2.2 他励直流电动机人为特性 (9)3 他励直流电动机的能耗制动 (11)3.1 能耗制动过程——迅速停机 (11)3.2 能耗制动运行——下放重物 (13)4 能耗制动设计电路与参数确定 (16)4.1 主电路与控制电路 (16)4.2 电路参数确定 (17)5 心得体会 (19)参考文献..................................错误！未定义书签。