直流他勵電動機的制動方法分析

楊　勇

（吉林電子信息職業技術學院機電工程學院,吉林 吉林132021）

直流他勵電動機的制動方法分析

楊勇

（吉林電子信息職業技術學院機電工程學院,吉林 吉林132021）

摘要：本文對直流他勵電動機的三種主要電氣制動方式的控制原理進行了分析和研究，并給出了三種電氣制動方式的實現方法，同時對其經濟性進行了對比，為根據工況選取合理的電氣制動方法提供了理論根據。

關鍵詞：直流他勵電動機；電氣制動；分析

0　引言

電力拖動系統的制動，通常采用機械制動和電氣制動兩種方法進行。機械制動是利用摩擦力產生阻轉矩來實現的，如電磁抱閘，若采用此方法，閘皮磨損嚴重，維護工作量增加，所以對頻繁啟動、制動和反轉的生產機械，一般都不采用機械制動而采用電氣制動。電氣制動就是使電動機產生一個與轉速方向相反的電磁轉矩。電氣制動方法便于控制且比較經濟，本文僅對直流他勵電動機的電氣制動方法加以分析和研究。

1　能耗制動

所謂能耗制動就是將處于電動運行狀態的電動機電樞繞組自電網上斷開，并立即與一個附加制動電阻R相連接構成閉合電路。能耗制動又可分為能耗制動停車和能耗制動運行。

1.1能耗制動停車

為實現快速停車，電動機電樞與電源脫離，電樞通過電阻得以構成閉合電路。在電路切換的瞬間，由于機械的慣性作用，電動機轉速不能突變，轉速仍保持原電動狀態的大小和方向，因此電樞電動勢的大小和方向不變，電樞電流為負，說明電樞電流與電動狀態時的方向相反，因此產生的電磁轉矩反向，與轉速方向相反，成為制動轉矩，在制動轉矩的作用下，轉速迅速下降，制動過程結束。

在制動過程中，電動機由生產機械的慣性作用拖動而發電，將生產機械儲存的動能轉換為電能消耗在電阻上，直到電動機停止轉動為止。因此這種制動方式被稱作能耗制動。

1.2能耗制動運行

能耗制動運行狀態時的電樞電流和機械特性方程與能耗制動停車時相同。功率關系也是完全一樣的，不同的只是在能耗制動運行狀態下，機械功率的輸入是靠重物下降時減少的位能提供的，將機械能轉換為電能，供給電樞電路。能耗制動運行方法，控制比較簡單，運行可靠，且比較經濟。制動轉矩隨轉速的下降而減小，因此制動比較平穩，便于準確停車。它適用于要求準確停車的場合制動停車或提升裝置均勻下放重物。

2　反接制動

反接制動根據具體的實現方法，可分為電源反接制動和倒拉反接制動。

2.1電源反接制動

為了實現快速停車，在生產中除采用能耗制動外，還采用電源反接制動。電源反接制動就是在制動時將電源的極性對調，同時反接在電樞兩端，而且還要在電樞電路中串一制動電阻，電磁轉矩也隨之變為負值而改變方向，與原轉速方向相反，成為制動轉矩，使電動機處于制動狀態。當制動的目的就是為了停車時，在電動機轉速接近于零時，必須立即斷開電源。電源反接制動過程中，電動機仍與電網連接，從電網吸取電能，同時隨著轉速的降低，系統儲存的動能減少，減少的動能從電動機軸上輸入轉換為電能，這些電能全部消耗在電樞電路的電阻上。

電源反接制動的特點是：設備簡單，操作方便，制動轉矩較大。但制動過程中能量損耗較大，在快速制動停車時，如不及時切斷電源可能反轉，不易實現準確停車。電源反接制動適用于要求迅速停車的生產機械，對于要求迅速停車并立即反轉的生產機械更為理想。

2.2倒拉反接制動

倒拉反接制動的方法適用于電動機拖動位能性負載，由提升重物轉為下放重物的系統中，將重物低速勻速下放，其接線與提升重物時的電動狀態基本相同，只是在電樞電路串了一個大的電阻。

倒拉反接制動的特點是：設備簡單，操作方便，電樞電路串人的電阻較大，機械特性較軟，轉速穩定性差，能量損耗較大。倒拉反接制動適用于位能性負載低速下放重物。

3　回饋制動

如果在外部因素的作用下，電動機的實際轉速高于理想空載轉速時，電動機就可以運行在回饋制動狀態。

3.1位能性負載拖動電動機時

電動機拖動位能性負載提升重物時，將電源反接，電動機進入電源反接制動狀態，當轉速降為零時，不斷開電源，電動機開始反向啟動，轉速反向升高，而電動機在位能負載的作用下轉速還要繼續增加，當下放轉速超過理想空載轉速時，電流方向改變，轉矩也變為正值，與轉速行的方向相反，變為制動轉矩。于是電動機變為發電狀態，把系統的動能轉變成電能回饋電網。所以回饋制動狀態又稱再生制動狀態。回饋制動穩定運行時系統減少的位能變換為電能，除電樞電路電阻消耗一小部分外，大部分電能回饋給電網，因此回饋制動能量損耗小，很經濟，但只能高速下放重物，安全性差。

3.2電動機降壓調速時

在電動機降壓調速過程中，如果突然降低電樞電壓，感應電動勢還來不及變化，此時電樞電流及電磁轉矩方向將與正向電動狀態時相反，而轉速方向未改變，則會出現回饋制動狀態。

4　結語

他勵直流電動機的制動方法有三種，即反接制動（包括電源反接制動和倒拉反接制動兩種）、能耗制動和回饋制動。能耗制動的控制設備簡單，制動平穩可靠，制動效果不強烈，適于平穩、準確停車的場合和低速勻速下放重物。電源反接制動的制動轉矩大，制動強烈，但能量損耗大，轉速降為零時必須及時切斷電源，否則可能反轉，適用于迅速停車并立即反轉的場合。倒拉反接制動，設備簡單，操作方便，但機械特性較軟，轉速穩定性差，能量損耗大，適于低速勻速下放重物。回饋制動的能量損耗小，比較經濟，但轉速高于理想空載轉速，只適于高速下放重物。

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