1、电机学及拖动基础,重庆大学自动化学院,2,第九章 直流电动机的电力拖动,3,主要内容,第三节 他励直流电动机的制动第四节 直流电机的四象限运行,4,第三节 他励直流电动机的制动,他励直流电动机的两种运转状态：电动运转状态特点：转矩方向与转速方向相同，此时电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负载。 制动运转状态特点：转矩方向与转速方向相反，此时电动机吸收机械能，并转化为电能。,制动：通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反的转矩以阻止系统运动的过程。制动的目的：1）使拖动系统停车；2）使拖动系统的转速降低；3）使位能性负载的工作机构获得稳定的下降速度。（如电梯、起重机械下放重物等）,5,直流电
2、动机正常工作时，出现制动状态的情况分析：停车应拖动系统要求，切断电源，自由停车调速调速幅度较大时，降速过程中要经过制动状态下放提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态反转电动机从正转变为反转过程中，首先要停车，然后才能反向起动可见：制动不能简单地理解为停车，停车只是制动过程中的一种形式。,第三节 他励直流电动机的制动,6,第三节 他励直流电动机的制动,实现制动的方法：自由停车断开电枢电源，自由停车。特点：方法简单，但停车过程较慢，特别是空载更需较长时间电磁制动（抱闸）用磨擦力产生阻转矩实现制动。特点：制动过程加快，但损耗大，多用于停车制动电气制动使电动机变成发电机，将系统的机械能或位能负载的位
3、能转变为电能，消耗在电枢电路电阻中或回馈给电网。特点：制动过程加快，损耗小，能用于多种情况,电气制动分类：能耗制动反接制动回馈制动（或再生制动）,7,实现方法K1、K2断开，K3闭合，电枢脱离电源接到制动电阻Rz过程分析由于惯性，n0，Ea0且与电动时同向；U=0，在Ea作用下产生反向电枢电流Ia=-Ea/(Ra+Rz)，故转矩T也与电动时反向；此时，T与n反向，为制动转矩，电动机较快减速，当n=0时停车。能量转换EaIa0，T-n0）,位能性负载终止在E点,21,5. 两种反接制动的比较,共同点：能量关系相同不同点：电枢反接的反接制动特性位于第二象限，制动转矩大，制动效果好转速反向的反接制动
4、特性位于第四象限，机械能来自负载的位能，不能用于停车,4. 电枢反接的反接制动的特点,制动强烈，可以很快使机组停机需要加入足够大的电阻，限制电枢电流对反作用负载，转速下降至零时，需切断电源，防止反转,第三节 他励直流电动机的制动,22,三、回馈制动（再生制动）,1. 位能性负载反向拖动电动机,实现方法电枢反接，使转速高于理想空载转速过程分析-n-n0，EaU：Ia0，T0此时，T与n反向，是制动状态功率传递电枢将轴上输入的机械功率变为电磁功率EaIa后，小部分变为电枢中铜耗Ia2(Ra+R)，大部分回馈给电网UIa，故称回馈制动,回馈制动可能出现的两种情况： 位能性负载反向拖动电动机 他励电动
5、机改变电枢电压调速,第三节 他励直流电动机的制动,23,机械特性（重物下放速度）：机械特性为位于第四象限的区段（T正n负）为了获得带位能性负载下，较低的稳定下放速度，一般在回馈制动时，将电枢内串联电阻R切除,第三节 他励直流电动机的制动,24,2. 他励电动机改变电枢电压调速,回馈制动的产生在降压调速过程中，突然降低电枢电压，感应电动势还来不及变化时，若发生 的情况，亦即出现了回馈制动状态。,当nNn01时，EaU1，回馈制动；当n=n01 时，若不再降低电压，转速将继续下降到n1；当转速低于n01时，EaU1，恢复到电动状态；要继续保持回馈制动状态，需不断降低电压，实现回馈制动状态下的系统减
6、速。机械特性为位于第二象限的区段（T负n正）,第三节 他励直流电动机的制动,25,转速n高于理想空载转速n0，才能实现回馈制动回馈制动过程中，有功率UIa回馈给电网，是消耗电能最经济的制动方式。,3. 回馈制动的特点,第三节 他励直流电动机的制动,26,例9-4一台他励直流电动机的数据如下：,（1）电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放， ， 求电动机反向下放转速。,（2）电动机带动位能负载，作反接制动下放， 时，转速 ，求串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率。,（3）电动机带动反作用负载，从 进行能耗制动，若其最大制动电流限制在10
7、0A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。,第三节 他励直流电动机的制动,27,解 （1）,电动机反向下放转速,（2）电枢电路总电阻,第三节 他励直流电动机的制动,28,电枢串接电阻,电网输入功率,电枢电路电阻上消耗的功率,第三节 他励直流电动机的制动,29,轴上功率（为负值，表示从轴上输入功率）,（3）能耗制动时最大电流出现在制动开始时，此时感应电动势为,电枢电路总电阻,电枢电路串接电阻,第三节 他励直流电动机的制动,30,第四节 直流电机的四象限运行,电动状态：特性在第一、三象限，其中第一象限是正向电动状态，第三象限是反向电动状态制动状态：特性在第二、四象限，包括能耗制动、反接制动（转速反向、电枢反接）、回馈制动,31,T,n,正向电动,n0,-n0,0,正向能耗制动,电枢反接的反接制动,反向能耗制动,转速反向的反接制动,正向回馈制动,反向电动,反向回馈制动,第四节 直流电机的四象限运行,32,本节要求,掌握直流电动机的三种电气制动方法：实现方法、制动过程及其分析、各种制动的特点制动的机械特性制动的能量转换过程熟练掌握制动电阻和功率的计算电动势平衡方程式（特别注意正负号）熟练掌握直流电动机四象限运行分析,33,第九章（3） 结 束,
