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他励直流电动机的制动

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1 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：aaceNUIRRnC（＋）＝ 或：n＝eNUC－29.55()aceNRRTC＋

假设要计算电流或所串电阻的大小，由上式移项即可： aeNaacacUEUCnIRRRR＋

其中：由于是他励机，故eNC是常数不变。 aeNcaaaaUEUCnRRRII－ 2 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。把电枢从电网上拉下，通过电阻Rc自成回路，

如图。此时，由于U＝0机械特性方程变为：n＝－2aceTNRRTCC＋

可见，是过原点的直线。电机由于惯性n>0不变、Ea>0

不变，由电流方程可知aaacEIRR＋<0，即电流由Ea产生，

电流反向，T＝TCNaI<0，故工作点以转速nA进入第Ⅱ象

限B点，即进入制动过程。在制动过程：EaIa＝PM＝TΩ<0,

由电流方程可知，其大小EaIa＝2()aacIRR，即电磁功率由转

子动能输入，全部消耗在电枢回路电阻上，故称为能耗制动。

假设电机所带为反抗性机械负载，则系统沿着机械

特性降速，当转速降到0动能消耗完毕，拖动系统停

转，这就是利用能耗制动过程实现拖动系统快速停车。

假设电机带位能性负载，当转速降到0时，重物会

拖着电机反转，Ia、T也同时反向，进入第Ⅳ象限制动

运行，最后稳定运行在负载特性和机械特性的交点C，

以nc速度稳态下放重物。

电枢回路串Rc的目的是为了限制制动开始时即B点的电流，把规定的限制电流及U＝0代入电阻方程可计算应外串的电阻值：0eNBcaBCnRRI。

直流电动机的能耗制动从概念、实现到用途都跟异步电动机的能耗制动一样，所不同的是异步电动机没有一个固定的直流他励磁场，只好在把电枢从电网上拉下来、串进一个大电阻的同时，要接到一个直流电源上。由下面的讨论可以看到，其它各种制动方法也都是与异步电动机的制动方法一一对应的。 3 二．反接制动

〔一〕。电压反接制动

实现：电动机正在固有特性正向电动运行，工作点

A，把电枢两端通过电阻Rc反接到电源电压上，如图。

此时，由于U＝－UN<0，机械特性方程变为：

n＝NeNUC－－29.55()aceNRRTC＋，电机由于惯性n>0不变、

Ea>0不变，由电流方程可知NaaacUEIRR－＋<0，即电流

反向，T＝TCNaI<0，故以nA点转速进入第Ⅱ象限

B点，即进入制动过程。由于这种制动是由电源电

压极性反接实现的，故称为电压反接制动。

在制动过程：EaIa＝PM＝TΩ<0，但P1＝UNIa>0，

由电流方程可知，其大小UNIa＋EaIa＝2()aacIRR，即

由转子动能输入的电磁功率和由定子输入的电功率，

全部消耗在电枢回路电阻上了。其功率流程如图示。

假设电机所带为反抗性机械负载，则系统从B点沿着

机械特性降速，当转速降到零时必须把电枢从电网上撤下

来，这就是利用电压反接制动过程实现拖动系统快速停车。

如果在n＝0点LTT，假设不马上切除电源，电机就会反向

起动，进入反向电动状态，稳态工作点为D。

电枢回路串Rc的目的也是为了限制制动开始时即B点的电流，把规定的限制电流及U＝－UN代入电阻方程可计算应外串的电阻值：NeNBcaBUCnRRI－，显然，在限制电流IB相同的情况下，电压反接制动需串的电阻比能耗制动几乎大一倍。

4 〔二〕电势〔转速反向〕反接制动

由Ea＝eCn可知，由于他励机eNC是常数，故转速反向就是电势反向。

实现：设电动机拖动位能性负载正在固有特性正向电

动运行，即以速度nA提升重物。现在电枢回路串入电

阻Rc，则机械特性n0不变、斜率增大，稳态工作点变

为B，提升重物速度下降，如图。假设令电枢回路所串的

电阻使负载特性与机械特性的交点为C，则可使重物停

在空中。假设继续增大所串的电阻，电机就会被重物拖着

反转，由机械特性方程n＝NeNUC－29.55()aceNRRTC＋可知，假设

所串Rc足够大，则n<0，稳态工作点进入第Ⅳ象限如D

点，进入制动运行状态，由于这种制动是T方向不变，

n、Ea反向，故称电势反向或转速反向的反接制动。

电势反接制动与电压反接制动的功率传递情况是相同的，由于n<0、Ea<0，由电流方程可知： NaaacUEIRR（－）＋>0，T＝TCNaI>0，故EaIa＝PM＝TΩ<0，但P1＝UNIa>0，据电流方程：UNIa＋EaIa＝2()aacIRR，即由转子动能输入的电磁功率和由定子输入的电功率，全部消耗在电枢回路电阻上了，与电压反接制动功率流程图完全一样，它们的共同之处都是n与n0反向，故都称为反接制动。只不过电势反接是n<0、n0>0；而电压反接n>0、n0<0(n0=NeNUC－)；且电势反接是制动运行，而电压反接只能是制动过程。

三．回馈制动

当电动机拖着位能性负载进行电压反接制动，假设转速制动到零时不切断电枢电源，则电时机反向起动，进入反向电动运行，即电机以电动状态下放重物。但负载特性在第Ⅲ象限与机械特性没有交点，电机转速在电磁转矩和重物转矩共同作用下迅速升高，直至n>n0，进入第Ⅳ象限制动运行，稳态工作点为C。此时，由于Ea＝eCNn>UN=eCN0n， 5 电流及转矩再次反向，NaaacUEIRR－（－）＋>0、T>0，

由于U＝－UN<0、n<0、Ea<0，故EaIa＝PM＝TΩ<0，

P1＝UNIa<0，功率流程图如图。可见是从转子输入电

磁功率、从定子回馈电功率给电网，故这种制动称为

〔反向〕回馈制动运行，用于以较高的速度下放重物。

由机械特性曲线可见：电枢外串电阻越大转速越高，故

通常不外串电阻，令电机在固有机械特性曲线下放重物。

当电机运行在第Ⅱ象限n>0、n0>0，且n>n0时，称为

正向回馈制动，它出现在降压调速的过渡过程。如图：

电动机原工作在机械特性1的A点，突然降压时机械特性

变为2，但转速来不及变，故工作点以转速nA进入第Ⅱ象

限B点，此时nB>n02，进入回馈制动过程，再沿着特性2

过渡到稳态工作点D。

无论正向、反向回馈制动，其特点都是：0nn。

四．他励直流电动机的四象限运行

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他励直流电动机的制动方法

他励直流电动机的制动方法

他励直流电动机的制动方法

他励直流电动机的制动方法1、回馈制动

回馈制动有两种方式可以实现，即位能负载拖动电动机或降低电压减速的过程，都会产生回馈制动。

在具有位能负载的拖动系统中，如提升机下放重物，电车下坡，当转速增大并超过理想空载转速时，电动机就由电动状态转变为回馈制动状态。

当突然降低电枢两端的电压时，在这瞬间，由于转速来不及变化，电枢电势也来不及变化，电枢电流反向，转矩也反向，使电机进入回馈制动状态。在制动转矩作用下，电机迅速减速。

2、能耗制动

设电动机原处于电动状态运行，制动时，励磁绕组仍接于电源，但将电枢两端从电源断开，并立即把它接到一个附加的制动电阻上。在这一瞬间，由于磁通与转速都未变，因此电动势没有变，但电枢已切断电源，电流方向改变，转矩方向也改变，成为制动转矩。在制动过程中，电机由生产机械的惯性作用带动发电，把系统的动能变为电能消耗在电枢回路的电阻上，故称能耗制动，又叫动力制动。

3、反接制动

反接制动可以用两种方法实现，即转速反向与电枢反接。

他励直流电动机制动的特点1、能耗制动

停止时，切断供电，在保持有磁场的状态，把电枢经负载电阻接成闭合回路，此时电机处于发电状态，把电机的动能转化为电能，消耗在电枢和负载电阻的回路。特点：线路简单，制动时间一般，需加制动接触器、制动电阻、和制动时间继电器。

2、反接制动

停止时，切断供电，经限流电阻改变电枢供电极性，使电枢产生反转力矩，在反转力矩的作用下，使电枢快速停止转动，当转速为零时立即切除反转供电。特点：制动速度快，需

直流电动机能耗制动

直流电动机能耗制动

直流电动机能耗制动仿真

实验目的:

他励直流电动机的制动有三种，能耗制动、反接制动和回馈制动。

实验设备及器件：

计算机，一台（MATLAB ）。

实验内容：

建立仿真模型；通过图形验证。

实验要求：

能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。

1•直流电动机能耗制动仿真模型图

图中的模块有电路改变连接控制模块 （Vary Connect）和仿真停止控制模块。

仿真停止控制模块包括逻辑比较模块（Relation operator ）和仿真停止模块

（Stop simulation ），仿真停止控制部分实现了当转速小于零时将仿真停止的 功能，无须等到仿真时间结束，这样使仿真结果符合实际（转速不为负）设计。 其他模块包括：直流电动机、信号发生器 （Timer）、增益、电阻（RLC bran ch）、 示波器（scope）、信号分离模块（DemuX。

电路改变连接模块:

Timerl CF resistance Id胡 Switchl

对其进行封装：调用子系统(subsystem)，按上述图连接。然后右键点击 edit Mask)如下图设置：

设置完成后；双击子模块出现

模块参数设置:

直流电机模块参数: HS

DC

n>a. chi ne Cn^sk) (liixk)

直流电源模块参数:

增益模块

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他励直流电动机三种制动原理

他励直流电动机三种制动原理

他励直流电动机三种制动原理

直流电动机是一种常用的电动机类型，广泛应用于工业生产和日常生活中。在使用直流电动机时，为了确保其安全性和可靠性，制动是非常重要的一部分。本文将介绍以他励直流电动机的三种制动原理。

一、电阻制动原理

电阻制动是以他励直流电动机常用的制动方法之一，其原理是通过与电动机并联连接的可调电阻来降低电动机的转速。当制动命令下达时，电路会将电源与电阻并联连接，形成一个回路，电动机的电流将通过电阻流过，由于电阻的存在，电动机的转矩减小，转速逐渐降低，从而实现制动的效果。

电阻制动的优点是制动效果稳定可靠，缺点是制动时会产生大量的热量，需要散热设备来降低温度。

二、反接电动势制动原理

反接电动势制动是以他励直流电动机常用的制动方法之二，其原理是通过改变电动机的接线方式，使其产生反向电动势，从而实现制动的效果。当制动命令下达时，电路会将电源的正极与电动机的负极相连，电源的负极与电动机的正极相连，从而改变了电动机的电流方向，使电动机产生反向电动势，电动机的转速逐渐减小，实现制动。

反接电动势制动的优点是制动效果快速，缺点是制动时会产生较大的电流，可能对电路和电动机产生冲击。

三、短路制动原理

短路制动是以他励直流电动机常用的制动方法之三，其原理是通过将电动机的两端短路连接，使电动机产生较大的电流，从而实现制动的效果。当制动命令下达时，电路会将电动机的两端通过一个接触器或开关短路连接，电流会在电动机内部形成一个闭环，电动机的转速逐渐减小，实现制动。

短路制动的优点是制动效果快速，制动力度大，缺点是制动时会产生较大的电流，可能对电路和电动机产生冲击。

以他励直流电动机的三种制动原理分别为电阻制动、反接电动势制动和短路制动。这三种制动方法各有优缺点，根据实际需求选择合适的制动方式能够确保电动机的安全可靠运行。在实际应用中，需要根据具体情况选择适当的制动方法，并合理设计制动电路，以达到预期的制动效果。同时，也需要注意制动过程中产生的热量和电流对电路和电动机的影响，采取相应的措施进行散热和保护。最后，为了确保制动效果和系统的稳定性，还需要定期检查和维护电动机及其制动系统。

他励直流电动机的制动

他励直流电动机的制动

1 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：aaceNUIRRnC（＋）＝ 或：n＝eNUC－29.55()aceNRRTC＋

假设要计算电流或所串电阻的大小，由上式移项即可： aeNaacacUEUCnIRRRR＋

其中：由于是他励机，故eNC是常数不变。 aeNcaaaaUEUCnRRRII－ 2 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。把电枢从电网上拉下，通过电阻Rc自成回路，