他励直流电动机的反接制动电机与拖动课程设计报告.docx
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他励直流电动机的反接制动电机与拖动课程设计报告
直流电动机以其结构复杂.价格较贵.体积较大.维护较难而使其应用受列了影响。
随着交流电动机变频调速糸统的发展，准.不少应用领城中已为交浇电动机所取代。
但是直流勒动机又以起动转矩大、调速性能好、制动控制方便而箸称，因此，在工业等应用领城中俗占有一席之地。
本课題将讨论他励削动机的基本结构.工作原理以及反接制动的療理及机械制动。
・资料.
1课程设计的目的及內彖
亀机与拖动是电％专业的一门重要专业基础课。
它主要是研丸电机匀电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生庐实际之间的联糸。
通过学习使学生拿握常用交、直流电机.变庄麥及控制赵机的基本结构和工作療理；拿握电力拖动糸统的运行性能、分析计算，电动机选择及卖殴方法等。
电机与拖动课程设计是理怡教学之后的一个实跋环节，通过屯成一定的工程设计任务，学会运用本谍程所学的基本理论解决工程技术问題，为学习后续有关谍程村好必要的基
本役计主要研克他励jl流电动机的反搖制动。
2他励直流色动的基本结构
国2他励直浇电动机的基本结构
2.1定子
直流电机的岌孑由以下几部分组成：
主滋圾换尙滋圾（简称換向翹J机座端盖
2.2转子
电枢铁心电枢统组換向麥风扇等
3他励直流色动机的工作原理
3.1直流色动机的工作原理图
图3」直流电动机的工作虑理图
图中N和S是一对固是不动的盛圾，用以尹生所需要的该场。
连.N极S钗之间有一个可以统轴炎转地统组。
直流色机的这一部分称为电枢。
如图3-1所示将电枢统俎通过电刷揍列直流屯源上,统俎的转柚与机械负栽和连，这是便有电流从电源的正圾流岀，经电刷A流入电枢纯组，然后经电刷B流回勒源的负极。
我流的转子（即电相J导体将受到电该力f的作用f=BUa。
3.2他励直流亀动机的运行分析
图3-2它励屯动机
电相电路中它励电动机的电枢和励滋统组分别由两个独立的直流电源供电。
乞励电动机的电路如图三所示。
在励该虬压Uf的作用下，励该统组中通过励滋•輕流仃，从而尹生主啟极嵐通①。
＞4电枢电压匕的作用下，勒枢统组中通过电枢电流匚。
色枢亀流与嵐场
和互作用尹生削该转矩从而拖动尹生机械以芷一转速料运转。
电枢炎转肘，切刮嵐威线*生电动势E。
电动势的方向与电枢亀流的方向和反。
征励滋电路中，励滋电流
症电枢电路中，根据基余餐夫定律
由此求得电相•电沆为
根据电枢转矩公式，电相•电流还应满足下式
抿据上式可得列转速用下式在示
If=5
R「
（3-2-1；
"严+「
R1
<3-2-2；
7—比-
E
（3-2-3）
°R.
1=丁
aC74>
（3-2-4）
E
H—
/-也
（3-3-5）
q①
c魯
n_/
-心T
（3-3-6）
4
cect^
转速与转矩之间的关糸为他励电动机在运行肘.如果励滋电路斯电，1（=0F主啟极只有很小的剥该，由于机械惯
性，励滋电路新开瞬间，转速囱来不及变化，将立即剧减，人立即剧增。
仍有一定数值。
电动机将发生两种事故:
（]）生人增加的比例小于①减少的比例肘’断色瞬间，丁将减小’T斯减速而至停转’即“闷车”无“堵转”。
这是匚过大，换向容和点教统组都有彼烧坏的危险。
这种情况一般庇重我无满我肘家易发生。
（2）增加的比例大于①减少的比例肘，飾电瞻问，T将增大，T>Tl,电动机
不斯加速直至超过允许值，即“飞车”。
这肘不仅使换向器和电枢统纽又彼烧坏的危险，而且还会使电动机在机械方面連受严重损伤，甚至危及操作人员的安全。
这种情况般>4轻我和空我肘家易发生。
图4・1制动前的色路图
图4・2制动后的电路图
4制动原理及机械特性
4.1削压反向反接制动一迅速存机
当电动机在电动运转状态下以稔走的转速n运行肘候，如图牛1所示，为了使工作机构灵速停车，可在维持励该电流不变的情况下，突然改变电枢两端外施电庄的圾性，并同肘串入电阻，如图4-2所示。
由于电枢反接这样棘作，制动作用会更加強怒，制动更快。
电机反接制动肘候，电网供给的能量和生尹机械的动能都荫耗在电阻Ra+Rb上面。
Ua
（a）电动状态
同肘也可以用机械特性来说朗制动过程。
电动状态的机械特性如下图4必的特性1,n
与T的关糸为
（4-1-2）
（4-1-3）
E=Uf
E_UfUaRa
（4-1-4）
亀压反向反棲制动肘，n与T的关糸为
（415）
其机械特性如图4・3中的特性2。
设色动机拖动反抗性恒转矩负栽，负栽特性如图4必中的特性3<>
图牛3反接制动迅速停机过程
制动前，糸统工作在机械特性1与负我特性3的交点8上，制动瞬间.工作点平移到特性2上的b点，T反向，成为制动转矩，制动过程开始。
征T和7；的共同作用下，转速n迅速下障，工作点沿特性2由b移至c点，这是//=0,应立即新开电源，使制动过程结束。
否则电动机将反向起动，fldA去反向稔主运行。
电压反向反棲制动的效果占制动电阻他的丸小有关，心卜制动过程短，停机快，
但制动过程中的但制动过程中的最大电相•电流，即工作于b点肘的电枢电流/血不得超过
4nua=（l・5-2・0）/水。
由图4・3可知，只考虑绝对值肘
（415）
式中，Eb=Eao由此求得色压反接制动的制动色阻为
（4-1-6）
匕+瓦
'amax
4.2辿速停机串朕亀阻的计算
由于/.max取值的不同，导玫串入亀阻心的不同。
一般的取值口不得超过/flmax=（1.5
-2.0）laNo取lamax=1.5laN,Pv=22KW.UaN=440V,IaN=65.3A,niV=600r/nin,To忽略不计。
拖动Tl=0.8Tn的反抗性恒桔矩负载.计算勒枢色路中应串入的制动色阻值不能小于多少?
解:
由额定数据求得
%-字440一込
R.=归=-=1.580
65.3
JaN
E=^=-22x1（）-=336.91V
I°n65.3
c&E336.91cs
C.0=——==0.562
niV600
6060
C?
①=——C,.2”2x3.14
丁60Px6022000v
2u2x3.14600
N
迅速停机时
Tl=0.8Tn=0.8x350.32N•m=280.256/V•m
rT.280.256A““a
I=」一=A=52.24A
flC?
①5.365
E=Ua-RaIa=（440-1.58x52.24）V=357.46V
瓦=-R。
=（44?
+3^46-1.58）0=4.526。
2x65.3
flmax
即电枢电路中应串入的M动电阻值不能于4.526C的电阻。
4.3亀动势反向反接制动一下放重物
制动前的电路如图牛4所示，制动后的色路如图牛5所示。
制动时，色枢色压不反向,
只在电枢电路中串联一个适当的制动电阻心。
机械特性方程边变为
團4・4制动询的电路国
图4・5制动后的电珞图
若电动机拖动若电动机拖动佞能性恒转矩负戟，则如国4・6所示。
制动前，糸统工作在固有特性1与负栽特性3的交点8上。
制动陳间，工作点由8平移到人为特性上的b6。
由于Tgn下舉，工作点沿特性2由b点向c点移动。
生工作点到达c点肘，T=Tc,但Tl}Tc,蛊重杨的重力作用下，糸统反向起.动，工作点由c点下移列d点，T=TC,糸统重新稳岌运行。
这是n反向，电动机处淮.制动运行状恚稔主下放重场。
征这种情况下制动运行肘，由于n反向，E迄随之反向，由图可以看出，这肘E£6的作用方尙也变为一致,但和T的方向不变.T与n方尙和反，成为制动转矩，£负栽转
矩保持平衡，稳主下放重杨。
所以这种反搖制动称为电动势反向的反搖制动运行。
电动势反摟制动的赦果与制动电阻他的大小有关。
他小，特性2的斜率小，转速低,
下放重杨满。
由图五知，在d点运行肘，为简化分析.只取各量的绝对值，而不考虑其正
负，则
图4・6反接制动下放重场过程
4.4下放重物串朕色阻的计算
由于下放速度n取值的不同，导玫串入电阻心的不同。
取=300r/min恒速下敖重物,
W=600r/nin,T°忽略不计。
拖动TL=O.8TV的位能性恒转矩负我，计算电相电路中应串入多大的制动电Ett?
解：
根据上一计算的数据，求得
5结论
他励电动机反接制动的特点是：
使与E的作用方向变为一致，共同产生电枢电流
Ia,于是由动能转化而来电功率Ela和輕源输入的輕功率（/詁°—起•谄耗A电枢电路中。
症电压反向制动肘，强迪电动机朝相反的方向转动而促进电动机立印停转。
制动肘，在保持励该电浇条件（方向和值的大小）不的情况下，利用例向开关将电枢两羯反摟A电源
U七E
上，此肘电枢电流将变成负值，且色流和丸匚=,随之K生很大的制动性勒嵐转
巴+心
矩使电动机停转。
电动势反向反接制动在保持励瑞•电流条件（方向和值的大小）不的情况下，在电路中串联一个适方的制动电阻，使转速典速下吟至零后再反转，此肘方旬改雯E和同向，两者共同擬供电流厶=匕二£凹，并以速度料下敖重杨。
这里的心是制动肘为限
Ra+Rb
制电流太丸而串人电枢回路的电阻。
反接制动的优点是:
很快能使电动机迅速停转；缺点是:
电枢电流可能过大。
为此反接肘须接人足够的电阻，将电枢电流限制柱一龙允许值恋國内；此外，当转速下降肘，必须及切浙电源，否则电动机将反转O
注惫事项：
jt流电动机反接制动肘由于色涼电压U反向，匀反色势E的方向一玫导玫
他励直流电动机的反接制动的设计
电枢电流过大，
因此反接制动肘，必须＞4制动回路里串入适当丸小的附加色阻以限制色枢
电流的大小。
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