电器自动化-直流电动机回馈制动原理及应用(编辑修改稿)

电器自动化-直流电动机回馈制动原理及应用(编辑修改稿)内容摘要：

可靠性差。 随着近年电力电子学和微电子学的迅速发展，在很多领域内，直流电动机将逐步为交流调速电动机所取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所 取代。 不过在今后一个相当长的时期内，直流电机仍将在许多场合继续发挥作用。 电 动机的工作状态按拖动性能可分为电动及制动两大类 当电动机在外加电源的作用下，产生与系统运动方向一致的转矩，并通过传动机构拖动生产机械工作时，即为电动工作状态。 在电动工作状态下，电动机的电磁转矩 T方向与转速n的方向相同，为拖动性质的转矩，电动机把由电网取得的电能变成机械能输出。 通常情况下，电动机都是工作在电动状态下。 在某些情况下，也需要电动机工作在制动状态下。 制动是指电动机从某一稳定的转速开始减速到停止或限制位能负载的下降速度时的 一种运转过程。 在制动工作状态下，电动机的电磁转矩 T方向与转速 n的方向相反，为制动性质的转矩，电动机把系统的机械能变成为电能输出。 由此可见，制动工作状态的实质是，电动机成为发电动机，消耗机械能。 电力拖动系统之所以需要工作在制动状态，是生产机械提出的要求，主要有以下 3种情况： (1) 生产机械为加快起动和制动过程，提高生产效率； (2) 当生产机械在高速工作过程中时，根据需要迅速降为低速或者迅速由正转变为反转； (3) 有些位能负载为获得稳定的下放速度。 因此，制动工作状态在生产实际中有着很重要的意义 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 6 、制动与电动的本质区别 制动与电动的本质区别是， T与 n方向相同， 为电动机运行，机械特性位于一、三象限； T与 n方向相反，为制动状态， 机械特性位于二、四象限 、 制动的概括 制动是指 通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反的阻转矩以阻止系统运动的过程。 它可以维持受位能转矩作用的拖动系统恒速运动，如起重类机械等速下放重物。 列车等速下坡等。 也可以用于使拖动系统减速或停车。 当电动机功率较大（ ≥100KW 以上），设备转动惯性 GD2较大，且是反复短时连续工作制从高速到低速的降速幅度较大，且制动时间亦较 短，在这样使用过程中，为减少制动过程的能量损耗，将动能变为电能回馈到电网去，以达到节能功效，只要使用 能量回馈装置 就可。 直流电机正常工作时，出现制动状态情况分析如下： (1)要求停车：切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断电源，机械抱闸，帮助停车。 (2)降速过程中：在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制动状态。 (3)提升机构下放重物：提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。 (4)反转：电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后才能反向起动，从上面分析可见，制动不能简单地理解为停车，停车只是制动 过程中的一种形式而以。 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 7 、 制动的 分类 比较 常用的制动方法有 3种：能耗制动、电源电压反接制动和回馈制动。 能耗制动：能耗制动过程中电动机与电网隔开，所以不需要从电网输入电功率，而拖动系统产生制动转矩的电功率完全由拖动系统动能转换而来，即完全消耗系统本身的动能，能耗制动的名称就是由此而来。 这种制动方法的特点是比较经济，简单；在零速时没有转矩，可以准确停车。 制动过程中与电源隔离，当电源断电时也可以通过保护线路换接到制动状态进行安全停车，所以在不反转以及要求准确停车的拖动系统中多采用能耗制动。 能耗制动方法的缺点是其制动转矩随转速降低而减小，因而拖长了制动时间。 为了克服这个缺点，在有些生产机械中采用二级能耗制动的线路。 反接制动：反接制动方法在制动过程中要消耗较大的能量，因而从经济的观点来看不够经济。 但从技术的观点来看，制动效果较好，在整个制动过程中制动转矩都很大，制动时间安较短，并且在转速为零时仍有很大的制动转矩，当不需要停车时，还可以自动反转，再反向起动。 因而这种制动方法经常用于反转拖动系统，以及作为位能负载下放重物，以获得稳定的下放速度。 回馈 (再生发电 )制动：回馈制动时，由于位能负载的作用，使电 动机的转速超过理想空载转速，从而使系统把机械能变为电能，其中一部分消耗在电枢回路的电阻上，另一部分电能回馈到电网去。 同时，再生发电制动的名称也是由此而来。 回馈制动把能量送回电网，是经济的制动手段，但是由于只能在 时才有制动作用，所以应用范围受到限制。 本课题重点对电动机的回馈制动方式进行研究。 0nn淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 8 第 2 章 回馈制动 、回馈制动条件 FH到低速 FL减速过程时，频率可突减，但因电动机的机械惯性影响使转差S0，电动机处于发电状态，这时的反电势 EU（端电 压）。 fN运行 ,需要停车至 fN=0,在这个过程电动机同样出现发电运行状态 ,这进反动势 EU端电压。 (或势能 )负载 ,如起重机吊了重物下降时 ,出现实际转速 nn0同步转速 ,这时也出现电动机发电运行状态 ,当然 EU是必然的。 、电动机回馈制动 (如右图所示 ) 、回馈制动的原理 nn 02T0n 01 n1n 2TT b Ln n 0 回馈T 反号 制动制动初转矩＝ T b T L降压调速时的回馈制动（最终稳定运行在电动状态）0caNaa RR UEI淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 9 、 回馈制动的机械特性 、 回馈制动实现的条件 保持电机电动状态接线不变，由于外界的原因，如电车下坡，使 电动机的转速 n高于理想空 载转速 n0，电动机处于回馈制动状态。 、位能负载下放重物时回馈制动 回馈制动多用于电力机车高速下坡或起重类机械高速下放重物的场合。 在调速的过程中也会出现回馈制动。 注意：回馈制动只有在 |n||n0| 时才会出现，故不能用于停车制动中。 nn 0 AB0T B C T L T n 0位能。