他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 校： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

2、 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師：

3、 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)先介紹了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作方式，是為后面電動(dòng)機(jī)制動(dòng)作鋪墊。對(duì)于制動(dòng)，直流電機(jī)制動(dòng)有很多種方式,一般有大致可分為三類，能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)，回饋制動(dòng)。他勵(lì)直流電機(jī)能耗制動(dòng)在工程上得到了廣泛的使用，因?yàn)檫@種制動(dòng)方式，簡單可靠，安全經(jīng)濟(jì)。能耗制動(dòng)原理其實(shí)就是將電流方向反向，產(chǎn)生相反的電磁轉(zhuǎn)矩，

4、從而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速方向相反的力矩，達(dá)到減速制動(dòng)的目的。在這次的設(shè)計(jì)中，我們著重討論的是他勵(lì)直流電機(jī)能耗制動(dòng)。主要討論關(guān)于能耗制動(dòng)一些技術(shù)方面問題的分析與設(shè)計(jì)。</p><p>　　以兩種方式講解：圖示法和公式法。在圖示上直觀的解釋了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的停機(jī)過程，講解了在不同的階段，電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線的變動(dòng)，在關(guān)鍵點(diǎn)的(電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)態(tài))講解。在公式法中，我們將嚴(yán)格依據(jù)電動(dòng)的工作特性曲線來討論不同時(shí)態(tài)的變動(dòng)，并且最重要

5、的是在公式法中我們討論了Rb的電阻要求并講解了為什么必須要串入電阻Rb。在下放重物的過程中方式同迅速停機(jī)一致重點(diǎn)放在反向啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。并且運(yùn)用之前所介紹的基礎(chǔ)知識(shí)來解</p><p>　　T，TL，To之間的關(guān)系。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　制動(dòng) 能耗制動(dòng) 反接制動(dòng) 回饋制動(dòng) 迅速停機(jī)

6、 放下重物</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言…………………………………………………………………………… 3</p><p>　　第1章 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理………………………………………………4</p><p>　　第2章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路模型…………………………………………5<

7、;/p><p>　　第3章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性…………………………………………5</p><p>　　3.1 機(jī)械特性表達(dá)式……………………………………………………… 5</p><p>　　3.2 固有機(jī)械特性………………………………………………………… 6</p><p>　　3.3 人為機(jī)械特性……………………………………………………

8、…… 7</p><p>　　第4章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)………………………………………………9</p><p>　　4.1 能耗制動(dòng)……………………………………………………………… 9</p><p>　　4.2 反接制動(dòng)……………………………………………………………… 13</p><p>　　4.3 回饋制動(dòng)……………………………………

9、………………………… 17</p><p>　　第5章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………21</p><p>　　第6章 總結(jié)……………………………………………………………………22</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………… 23</p><p><b>　　前言&l

10、t;/b></p><p>　　電機(jī)與拖動(dòng)是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。它主要是研究電機(jī)與電力拖動(dòng)的基本原理，以及它與科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)際之間的聯(lián)系。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握常用交、直流電機(jī)、變壓器及控制電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能、分析計(jì)算，電動(dòng)機(jī)選擇及實(shí)驗(yàn)方法等。</p><p>　　電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)是理論教學(xué)之后的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過完成一定的工程設(shè)計(jì)任務(wù)，

11、學(xué)會(huì)運(yùn)用本課程所學(xué)的基本理論解決工程技術(shù)問題，為學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)課程打好必要的基礎(chǔ)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，有時(shí)候要求從高轉(zhuǎn)速迅速降為低轉(zhuǎn)速，甚至停轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)采取措施以保證負(fù)載的要求，這種措施稱為電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。制動(dòng)的基本原理是使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個(gè)反力矩，具體有三種方法，即能耗制動(dòng)、 反接制動(dòng)、回饋制動(dòng) 。</p><p><b>　　第1章</

12、b></p><p>　　1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理</p><p>　　直流的電動(dòng)機(jī)是將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的電氣設(shè)備，即有直流電能→機(jī)械能。</p><p>　　在直流電動(dòng)機(jī)中，為了產(chǎn)生不變的電磁轉(zhuǎn)矩，盡量減小氣隙，以達(dá)到最強(qiáng)的磁場與最高的效率，就要利用磁場的作用，由通電導(dǎo)體形成繞組，由轉(zhuǎn)子鐵心和定子磁極形成磁場，通過換向器使轉(zhuǎn)子的磁極的極性始終保持

13、和定子的極性相反，形成旋轉(zhuǎn)的力矩，從而外部電路中的直流電流通過換向轉(zhuǎn)變成電機(jī)內(nèi)部的交流電流，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。</p><p>　　a） b)</p><p>　　圖1-1 直流電動(dòng)機(jī)原理圖</p><p>　　如圖1-1所示電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的轉(zhuǎn)軸與機(jī)械負(fù)載相連，這時(shí)便

14、有電流從電源的正極流出，經(jīng)電刷A流入電刷繞組，然后經(jīng)電刷B流回電源的負(fù)極。在圖（a）所示位置，在N極下面導(dǎo)線電流是由a到b，根據(jù)左手定理可知導(dǎo)線ab受力方向向左，而導(dǎo)線cd受力方向向右。當(dāng)兩個(gè)電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸所形成的電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180度時(shí)，這是電流方向已改變?yōu)橛衐到c和b到a，因此電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍然是逆時(shí)針的，這樣使得電機(jī)一直旋轉(zhuǎn)下去。</p><p><b>　　第2

15、章</b></p><p>　　2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路模型</p><p>　　他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)電源供電，如圖2-1所示，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)由于采用單獨(dú)的勵(lì)磁電源，設(shè)備較復(fù)雜。但這種電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍很寬，多用于主機(jī)拖動(dòng)中。</p><p><b>　　勵(lì)磁電流： </b></p><p&g

16、t;　　電樞電流： </p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　第3章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性</p><p>　　3.1機(jī)械特性表達(dá)式</p><p>　　在他勵(lì)電動(dòng)機(jī)中，、、保持不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系稱為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。</p>

17、;<p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　可得，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間有如下關(guān)系</p><p>　　其中稱為理想空載轉(zhuǎn)速 </p><p>　　β機(jī)械特傾性的斜率，大小反映軟特性與硬特性，其值為：</p><p><b>　　是轉(zhuǎn)速差，其值為：</b></

18、p><p><b>　　機(jī)械特性的硬度為：</b></p><p>　　斜率越小，硬度越大，機(jī)械特性越強(qiáng)。</p><p>　　當(dāng)和保持為額定值，而且電樞電路中無外接電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有特性，否則稱為人為特性。</p><p>　　3.2 固有機(jī)械特性</p><p>　　由方程式得到他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的

19、固有特性，如圖3-1所示，由于電樞電阻很小，所以機(jī)械特性的斜率很小，硬度很大，固有特性為硬特性。固有特性上的N點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的額定狀態(tài)。這是電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、功率和轉(zhuǎn)速都等于額定值。額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的長期運(yùn)行能力。</p><p>　　圖3-1 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有特性</p><p>　　固有特性上的M點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的臨界狀態(tài)。這時(shí)的電樞電流等于換向所允許的最大電樞電流。對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩是電

20、動(dòng)機(jī)所允許的最大轉(zhuǎn)矩。臨界狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。</p><p>　　3.3 人為機(jī)械特性</p><p>　　1、增加電樞串接電阻的人為機(jī)械特性</p><p>　　在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電路中串入外接電阻，根據(jù)公式</p><p>　　這時(shí)相當(dāng)于電路電樞電阻增加，理想空載轉(zhuǎn)速不變，增加，機(jī)械特性硬度減小，機(jī)械特性如圖3-2所示，

21、串入電阻越大，人為特性斜率越大，硬度越小。</p><p>　　圖3-2 增加電樞電路電阻時(shí)的人為特性</p><p>　　降低電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性</p><p>　　當(dāng)降低電樞電壓時(shí)，降低時(shí)，減小，不變，不變，人為特性如圖3-3所示，機(jī)械特性平行下移。</p><p>　　圖3-3 降低電樞電壓時(shí)的機(jī)械特性</p>

22、<p>　　3、減弱勵(lì)磁電流時(shí)的人為機(jī)械特性</p><p>　　減小勵(lì)磁電流，則磁通減小，增加，增加，減小，人為特性如圖3-4所示。 </p><p>　　圖3-4 減弱勵(lì)磁電流時(shí)的機(jī)械特性</p><p>　　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)</p><p>　　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有：能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)，回饋制動(dòng)</p>

23、<p><b>　　4.1 能耗制動(dòng)</b></p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式有多種：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。在此我們選擇的研究方向是能耗制動(dòng)。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)開始制動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速到零或反向一個(gè)轉(zhuǎn)速值（下放重物的情況）的過程稱為制動(dòng)過程。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來講，我們有時(shí)候希望它能迅速制動(dòng)，停止下來，如在精密儀器的制動(dòng)過

24、程中，液晶顯示屏幕的切割等等，但有的時(shí)候我們卻希望電機(jī)能夠慢慢地停下來，利用慣性來工作。于是，直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)又分為迅速停機(jī)和下放重物兩種方式。</p><p>　　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的特點(diǎn)是：將電樞與電源斷開，串聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電樞回路的電阻上。</p><p>　　能耗制動(dòng)分為兩種，分別用于不同場合。</p><

25、p>　　4.1.1 能耗制動(dòng)過程——迅速停機(jī)</p><p>　　制動(dòng)前后如圖4-1所示，與電動(dòng)狀態(tài)相比，制動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，n方向不變，由于磁場方向不變，故E方向也不變。由于電源被切除，電樞通過制動(dòng)電阻短接，電動(dòng)勢將產(chǎn)生與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)方向相反的電樞電流，反向，使得T反向而成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度下降至零。當(dāng)n=0時(shí)，E=0，=0，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T自動(dòng)消失。</p><p>&

26、lt;b>　　a）電動(dòng)狀態(tài)</b></p><p><b>　　b）制動(dòng)狀態(tài)</b></p><p>　　圖4-1 能耗制動(dòng)迅速停機(jī)的電路圖</p><p>　　上述制動(dòng)過程也可以通過機(jī)械特性來說明，電動(dòng)狀態(tài)是的機(jī)械特性如圖4-2中的特性1，n與T的關(guān)系為</p><p>　　能耗制動(dòng)時(shí)，=0，電樞回

27、路中又增加制動(dòng)電阻，故</p><p>　　機(jī)械特性如圖4-2中的特性2，它是一條通過原點(diǎn)、位于2、4象限的直線。</p><p>　　圖4-2 能耗制動(dòng)迅速停機(jī)過程</p><p>　　設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在機(jī)械特性1與負(fù)載特性3的交點(diǎn)a上。制動(dòng)瞬間，因機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速來不及變化，工作點(diǎn)由a點(diǎn)平移到能耗制動(dòng)特性2上的b點(diǎn)。這是T反向，

28、成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)過程開始。在T和的共同作用下，轉(zhuǎn)速n迅速下降，工作點(diǎn)沿特性2由b點(diǎn)移至0點(diǎn)。這時(shí)，n=0，T也自動(dòng)變?yōu)榱?，制?dòng)過程結(jié)束。</p><p>　　能耗制動(dòng)過程的效果與制動(dòng)電阻的大小有關(guān)。小，則大，T大，制動(dòng)過程短，停機(jī)快。但制動(dòng)過程中的最大電樞電流，即工作于b點(diǎn)時(shí)的電樞電流不得超過。由圖3-1（b）可知式中，，是工作于b點(diǎn)和a點(diǎn)時(shí)的電動(dòng)勢。由此可得</p><p>　　4.1

29、.2 能耗制動(dòng)運(yùn)行——下放重物</p><p>　　若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如圖4-3所示。制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在機(jī)械特性1與負(fù)載特性3的交點(diǎn)a上，電動(dòng)機(jī)以一定的速度提升重物。在需要穩(wěn)定下放重物時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。工作點(diǎn)由機(jī)械特性1上的a點(diǎn)平移到特性2上的b點(diǎn)，并迅速移動(dòng)到0點(diǎn)，這一階段，電動(dòng)機(jī)處于能耗制動(dòng)過程中。當(dāng)工作點(diǎn)達(dá)到0點(diǎn)時(shí)，T=0，但＞0，在重物的重力作用下，系統(tǒng)反向啟動(dòng)，工作點(diǎn)將由0點(diǎn)下移

30、到c點(diǎn)，T=，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行，這時(shí)n反向，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定下放重物。由于下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)是穩(wěn)定運(yùn)行在能耗制動(dòng)狀態(tài)。</p><p>　　圖4-3 能耗制動(dòng)下放重物過程</p><p>　　能耗制動(dòng)運(yùn)行與能耗制動(dòng)過程相比，由于n反向，引起E反向，使得和T也隨之反向，兩者的不同如圖4-4所示，在能耗制動(dòng)過程中，n＞0，T＜0；然而在能耗制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，n＜0，T＞0。</p><

31、;p>　　能耗制動(dòng)運(yùn)行的效果與制動(dòng)電阻的大小有關(guān)。小，特性2的斜率小，轉(zhuǎn)速低，下放重物慢。由圖4-4（b）可知，工作在c點(diǎn)時(shí)，只取各量的絕對(duì)值，而不考慮正、負(fù)，則</p><p>　　下放重物時(shí)，與方向相反，與T方向相同，故T=-?？梢姡粢赞D(zhuǎn)速n下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩為的重物時(shí)，制動(dòng)電阻應(yīng)為</p><p>　　忽略，則 </p><p&

32、gt;　　的結(jié)果應(yīng)與式校驗(yàn)是否合適。</p><p>　　a）能耗制動(dòng)過程 （b）能耗制動(dòng)運(yùn)行</p><p>　　圖4-4 能耗制動(dòng)過程與能耗制動(dòng)運(yùn)行得比較</p><p><b>　　4.2 反接制動(dòng)</b></p><p>　　4.2.1 電壓反向反接制動(dòng)——迅速

33、停機(jī)</p><p>　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速n運(yùn)行時(shí)候，如圖4-5所示，為了使工作機(jī)構(gòu)迅速停車，可在維持勵(lì)磁電流不變的情況下，突然改變電樞兩端外施電壓的極性，并同時(shí)串入電阻，如圖4-6所示。由于電樞反接這樣操作，制動(dòng)作用會(huì)更加強(qiáng)烈，制動(dòng)更快。電機(jī)反接制動(dòng)時(shí)候，電網(wǎng)供給的能量和生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)能都消耗在電阻Ra+Rb上面。</p><p>　　圖4-5 制動(dòng)前的電路圖</

34、p><p>　　圖4-6 制動(dòng)后的電路圖</p><p>　　同時(shí)也可以用機(jī)械特性來說明制動(dòng)過程。電動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械特性如下圖三的特性1，n與T的關(guān)系為</p><p>　　電壓反向反接制動(dòng)時(shí)，n與T的關(guān)系為</p><p>　　其機(jī)械特性如圖4-7中的特性2。設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載特性如圖4-7中的特性3。</p>&l

35、t;p>　　圖4-7 反接制動(dòng)迅速停機(jī)過程</p><p>　　制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在機(jī)械特性1與負(fù)載特性3的交點(diǎn)a上，制動(dòng)瞬間，工作點(diǎn)平移到特性2上的b點(diǎn)，T反向，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)過程開始。在T和的共同作用下，轉(zhuǎn)速n迅速下降，工作點(diǎn)沿特性2由b移至c點(diǎn)，這是，應(yīng)立即斷開電源，使制動(dòng)過程結(jié)束。否則電動(dòng)機(jī)將反向起動(dòng)，到d點(diǎn)去反向穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　電壓反向反接制動(dòng)的效果與制動(dòng)

36、電阻的大小有關(guān)，小，制動(dòng)過程短，停機(jī)快，但制動(dòng)過程中的但制動(dòng)過程中的最大電樞電流，即工作于b點(diǎn)時(shí)的電樞電流不得超過。由圖4-7可知，只考慮絕對(duì)值時(shí)</p><p>　　式中，Eb=Ea。由此求得電壓反接制動(dòng)的制動(dòng)電阻為</p><p>　　4.2.2 電動(dòng)勢反向反接制動(dòng)——下方重物</p><p>　　制動(dòng)前的電路如圖4-8所示，制動(dòng)后的電路如圖4-9所示。制動(dòng)時(shí)，

37、電樞電壓不反向，只在電樞電路中串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)電阻。機(jī)械特性方程邊變?yōu)?lt;/p><p>　　圖4-8制動(dòng)前的電路圖 </p><p>　　圖4-9 制動(dòng)后的電路圖</p><p>　　若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則如圖4-10所示。制動(dòng)前，系統(tǒng)工作在固有特性1與負(fù)載特性3的交點(diǎn)a上。制動(dòng)瞬間，工作點(diǎn)由a平移到人為特性上的b點(diǎn)。由于 ，n下降，工作點(diǎn)

38、沿特性2由b點(diǎn)向c點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)， ，但 ，在重物的重力作用下，系統(tǒng)反向起動(dòng)，工作點(diǎn)由c點(diǎn)下移到d點(diǎn)， ，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行。這是n反向，電動(dòng)機(jī)處在制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定下放重物。</p><p>　　在這種情況下制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于n反向，E也隨之反向，由圖可以看出，這時(shí)E與Ua的作用方向也變?yōu)橐恢?，?和T的方向不變，T與n方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持平衡，穩(wěn)定下放重物。所以這種反接制動(dòng)稱為電動(dòng)勢反

39、向的反接制動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　電動(dòng)勢反接制動(dòng)的效果與制動(dòng)電阻的大小有關(guān)。 小，特性2的斜率小，轉(zhuǎn)速低，下放重物滿。由圖五知，在d點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，為簡化分析，只取各量的絕對(duì)值，而不考慮其正負(fù)，則</p><p>　　可見，若要以轉(zhuǎn)速n下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩為的重物，制動(dòng)電阻應(yīng)為</p><p><b>　　忽略，則</b></p><

40、;p>　　圖4-10反接制動(dòng)下放重物過程</p><p><b>　　4.3 回饋制動(dòng)</b></p><p>　　4.3.1 正向回饋制動(dòng)——電車下坡</p><p>　　電車在平地行駛或上坡時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩阻礙電車前往行駛。如圖4-11所示：</p><p>　　圖4-11 回饋制動(dòng)電車下坡過程</p>

41、;<p>　　系統(tǒng)工作在機(jī)械特性與負(fù)載特性2的交點(diǎn)a上。電車下坡時(shí)，反向變成幫助電車往下行駛，負(fù)載特性變?yōu)樘匦?。在和的共同作用下，n加速，工作點(diǎn)由a點(diǎn)沿特性1向上移動(dòng)。到達(dá)時(shí)，，但，即-與n方向相同，在作用下，電機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)越過繼續(xù)向上移動(dòng)。這時(shí)反向，成為阻止電車下坡的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但，工作點(diǎn)繼續(xù)上移，直至機(jī)械特性1與負(fù)載特性3的交點(diǎn)b為止，，電車恒速往下行駛。自從工作點(diǎn)越過后，，使得，電動(dòng)機(jī)就進(jìn)入了回饋制動(dòng)過程，到達(dá)

42、b點(diǎn)后，電機(jī)便處于回饋制動(dòng)運(yùn)行。由于這種回饋制動(dòng)，電樞電壓方向沒有改變，故稱正向回饋制動(dòng)。正向回饋制動(dòng)與電機(jī)狀態(tài)相比，雖然、、的方向都未改變，但因，使得以及反向，兩者的區(qū)別如圖4-12所示：</p><p>　?。╝）電動(dòng)狀態(tài) （b）制動(dòng)狀態(tài)</p><p>　　圖4-12 正向回饋制動(dòng)時(shí)的電路圖</p><

43、p>　　正向回饋制動(dòng)在調(diào)速過程中也時(shí)常出現(xiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，若減速后的理想空載轉(zhuǎn)速低于減速前的轉(zhuǎn)速，電機(jī)便會(huì)在調(diào)速過程的某一階段處于正向回饋制動(dòng)過程。如圖4-13所示：</p><p>　?。╝）改變電樞電壓調(diào)速 （ b）改變勵(lì)磁電流調(diào)速</p><p>　　圖4-13 調(diào)速是出現(xiàn)的正向回饋制動(dòng)</p><p>　

44、　在改變電樞電壓調(diào)速和改變勵(lì)磁電流調(diào)速時(shí)，工作點(diǎn)都要從a點(diǎn)平移到b點(diǎn)，然后經(jīng)c點(diǎn)到達(dá)d點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。在階段，，電機(jī)處于正向回饋制動(dòng)過程中。它的存在，有利于縮短短的時(shí)間，加快調(diào)速過程。</p><p>　　4.2.2 反向回饋制動(dòng)——下放重物</p><p>　　制動(dòng)時(shí)，將電樞電壓反向，并在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻。制動(dòng)前后的電路圖如圖4-14所示：</p><p>

45、;　　（a）電動(dòng)狀態(tài) （b）制動(dòng)狀態(tài)</p><p>　　圖4-14 反向回饋制動(dòng)時(shí)的電路圖</p><p>　　這時(shí)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如圖4-15所示：</p><p>　　圖4-15 回饋制動(dòng)下放重物過程</p><p>　　制動(dòng)前，系統(tǒng)運(yùn)行在機(jī)械特性1與負(fù)載特性3

46、的交點(diǎn)a上。制動(dòng)瞬間，工作點(diǎn)平移到人為特性2上的b點(diǎn)，反向，n迅速下降。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，在和的共同作用下，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)，工作點(diǎn)沿特性2繼續(xù)下移。到達(dá)d點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩等于理想空載轉(zhuǎn)矩，，但，在重物的重力作用下，系統(tǒng)繼續(xù)反向加速，工作點(diǎn)繼續(xù)下移。當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)e點(diǎn)時(shí)，，系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行。這時(shí)的電動(dòng)機(jī)在比理想空載轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定下放重物。</p><p>　　在上述制動(dòng)過程中，段電機(jī)處于電壓反向反接制動(dòng)過程，段電機(jī)處

47、于反向起動(dòng)過程，段電機(jī)處于回饋制動(dòng)過程，在e點(diǎn)電機(jī)處于回饋制動(dòng)運(yùn)行。由于這種回饋制動(dòng)是在電樞電壓反向后得到的，故稱反向回饋制動(dòng)。</p><p>　　反向回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，與圖4-4（a）的電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相比，如圖4-4（b）所示，由于n反向，反向，且，方向不變，方向不變，但與n方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能送回電源。</p><p>　　回饋制動(dòng)的效果也與制動(dòng)

48、電阻的大小有關(guān)。小，則特性2的斜率小，轉(zhuǎn)速低，下放重物慢。</p><p>　　由圖4-14（b）可知，回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，為簡化分析，只取各量的絕對(duì)值，而不考慮其正負(fù)，則</p><p>　　可見，若要以轉(zhuǎn)速n下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩的重物，制動(dòng)電阻應(yīng)為</p><p><b>　　忽略，則</b></p><p>　　采用回饋制動(dòng)下

49、放重物時(shí)，轉(zhuǎn)速很高，超過了理想空載轉(zhuǎn)矩，要注意轉(zhuǎn)速不得超過電機(jī)允許的最高轉(zhuǎn)矩（產(chǎn)品目錄或電機(jī)手冊(cè)中可以查到）。同時(shí)還要注意有上式求得的還要滿足的要求。</p><p>　　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)設(shè),，,，，忽略不計(jì)。拖動(dòng)TL=0.8TN的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，計(jì)算電樞電路中應(yīng)串入的制動(dòng)電阻值不能小于多少？</p><p>　　解：由

50、額定數(shù)據(jù)求得：</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　能耗制動(dòng)</b></p><p>　　制動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)的繞組中串接電阻，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，將擁有的的能量轉(zhuǎn)換成電能消耗在所串聯(lián)的電阻上。這種方法在各種電機(jī)制動(dòng)中廣泛應(yīng)用，變頻控制也用到了。從高速到低速，這是電氣的頻率變化的很快，但電動(dòng)機(jī)的

51、轉(zhuǎn)子帶著負(fù)載有較大的機(jī)械慣性，不可能很快的停止，這樣就產(chǎn)生反電動(dòng)勢電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，其產(chǎn)生反向電壓轉(zhuǎn)矩與原電動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)矩相反，而使電動(dòng)機(jī)具有較強(qiáng)的制動(dòng)力矩，迫使轉(zhuǎn)子較快停下來但由于通常變頻器是交→直→交整流電路是不可逆的，因此無法回饋到電網(wǎng)上去，結(jié)果造成主電路電容器二端電壓升高，稱崩升電壓，當(dāng)超過設(shè)定上限值電壓時(shí)，制動(dòng)回路導(dǎo)通，這就是制動(dòng)單元的工作過程，制動(dòng)電阻流過電源，從而將動(dòng)能邊熱能消耗電壓隨之下降，待到設(shè)定下限時(shí)即斷。這種制動(dòng)方法

52、屬不可控，制動(dòng)力矩有波動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間是人為設(shè)定的。</p><p>　　制動(dòng)電阻的選取經(jīng)驗(yàn)：</p><p>　　<一>電阻值越小，制動(dòng)力矩越大，流過制動(dòng)單元的電流越大；</p><p>　　<二>不可以使制動(dòng)單元的工作電流大于其允許最大電流，否則要損壞器件；</p><p>　　<三>制動(dòng)時(shí)間可認(rèn)為選擇；&

53、lt;/p><p>　　<四>小容量變頻器（7.5Kw）一般是內(nèi)接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的；</p><p>　　<五>當(dāng)在快速制動(dòng)出現(xiàn)過電壓時(shí)說明電阻值過大來不及放電，應(yīng)減少電阻值</p><p><b>　　反接制動(dòng)</b></p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)，將電機(jī)的電源正負(fù)反接，改變電樞電流的方向，這

54、樣轉(zhuǎn)矩的方向也改變，使得轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的方向相反交流電機(jī)制動(dòng)采用改變相序的方法產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，原理類似。反接制動(dòng)力強(qiáng)，制動(dòng)迅速，控制電路簡單，設(shè)備投資少，但制動(dòng)準(zhǔn)確性差，制動(dòng)過程中沖擊力強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)部件。</p><p><b>　　回饋制動(dòng)</b></p><p>　　當(dāng)采用有源逆變技術(shù)控制電機(jī)時(shí)，將制動(dòng)時(shí)再發(fā)生 電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，并將電能

55、消耗在電網(wǎng)上從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　感謝指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和解惑，還有同學(xué)間的團(tuán)結(jié)協(xié)作，密切配合，各抒己見使我的這次課程設(shè)計(jì)圓滿成功。另外，在設(shè)計(jì)過程中，也進(jìn)一步礪練了自己，增強(qiáng)了獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、思考并解決問題的能力，相信這些能力對(duì)于將來走進(jìn)就業(yè)崗位都會(huì)有極大地益處。 </p><p>

56、　　通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更進(jìn)一步了解了直流電動(dòng)機(jī)的工作原理及其起動(dòng)過程，讓我深刻地了解到前人在科學(xué)研究上態(tài)度和方法，而且也讓我懂得任何的創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)都不是一時(shí)一刻可以得到的，必須具有深厚的知識(shí)功底，敏銳的洞察力才能告破事情的真相，從根本上理解它，應(yīng)用它。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳勇 羅萍 向敏 電力拖動(dòng)與控制 北