电机制动技术

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1、专业资料第5章电机制动技术电动机的制动特性是衡量电动机运行性能的一项重要指标。特别是有些生产机械，例如可逆式轧钢机、高炉进料的卷扬机，龙门刨床等，工作时经常需要减速或停车，拖动这些生产机械的电动机也就需要频繁的制动。因此了解电动机的制动特性是十分必要的。要评价电动机的制动性能，首先要对电动机制动的物理过程进行分析，以便了解制动过程中电流和转矩的变化规律，然后才能正确的选择制动方法。5.1电动机的电动与制动运行状态从前面各章节分析中，我们知道：(1)电动机稳态工作点是指满足稳定运行条件的那些电动机机械特性与负载转矩特性的交点，电动机在工作点恒速运行。(2)电动机运行在工作点之外的机

2、械特性上时，电磁转矩与负载转矩不相等系统处于加速或减速的过渡过程。(3)他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特性，分布在机械特性的四个象限内。(4)生产机械的负载转矩特性，有反抗性恒转矩、位能性恒转矩、泵类等典型负载转矩特性，也有由几种典型负载同时存在的各种负载转矩特性，他们分布在四个象限之内。综合考虑以上四点，不难想象，它励直流电动机拖动各种类型负载运行时，若改变电源电压、磁通及电枢回路所串电阻，电动机的机械特性和工作点就会分布在四个象限之内，也就是说电动机会在四个象限之内运行（包括稳态与过渡过程），即处于各种不同的运行状态。交流电动机由于结构简单、可通过改变电源电压、电

3、流频率、定子极对数、定子及转子电路的电阻和电抗来改变机械特性，方法简单，使用方便，生产机械中能使用交流电动机拖动时，就不必用直流电动机。5.1.1电动机的电动运行状态1．正向电动运行状态他励直流电动机工作点在第Ⅰ象限时，如图5-1所示的A点（他励直流电动机）和B点（交流电动机），电动机电磁转矩T﹥0，转速n﹥0，这种运行状态称为正向电动运行，由于T与n同方向，T为拖动性转矩。学习资料专业资料图5-1电动机的电动运行电动机电动运行时，电动机把电源送进电动机的电功率通过电磁作用转换为机械功率，再从轴上输出给负载。他励直流电动机电动运行状态的功率流程图如图5-2所示。图5-2他励直流电

4、动机电动状态功率流程图交流电动机电动运行状态的功率流程图如图5-3所示。图5-3交流电动机电动状态功率流程图若电机运行于升速或降速过渡过程中，轴上输出转矩应包括负载转矩和动转矩两部分。学习资料专业资料2．反向电动运行状态若拖动反抗性负载，正转时电动机工作点在第Ⅰ象限，反转时，电动机工作点则在第Ⅲ象限，如图5-1所示的C点（他励直流电动机）及D点（交流电动机），这时电动机电源电压为负值。在第Ⅲ象限运行时，电磁转矩T<0，转速n<0,T与n仍同方向，T仍为拖动性转矩，其功率关系与正向电动运行时完全相同，这种运行状态称为反向电动运行。正向电动运行与反向电动运行是电动机运行时最基本的运行

5、状态。实际运行的电动机除了运行于T与n同方向的电动运行状态之外，经常还运行在T与n反方向的运行状态。T与n反方向意味着电动机的电磁转矩不是拖动性转矩，而是制动性阻转矩了，这种运行状态称为制动状态，工作点显然是在第Ⅱ、Ⅳ象限里。5.1.2电动机的制动运行状态所谓制动，就是在电动机转轴上施加一个和电动机旋转方向相反的转矩，使拖动系统从某一稳定转速很快减速停车（如可逆式轧钢机），或是为了限制电动机转速的升高（如起重机下方重物、电机车下坡等），使其在某一转速下稳定运行，以确保设备和人身安全。1．制动运行的基本特征(1)产生与电动机旋转方向相反的电磁转矩；（2）电机的作用为：用电动机吸收系

6、统贮存的机械能并转化为电能，实现能量的迅速转移。结论：制动运行状态本质上为发电机运行状态。2．制动运行与发电机运行的差异(1)输入能量有限；(2)机电能量转换不是目的，而是一种能量转移的手段。3．制动方法与原理制动的方法有以下几种：自由停车；机械制动；电气制动。电动机运行时，如果切断电源，靠系统运行部件的摩擦转矩和静负载转矩的作用使电动机减速或停车，这种制动方法一般称为自由停车，但采用这种方法减速或停车过程往往进行的较慢，满足不了生产效率的要求，因此需要用制动转矩来加快减速或停车的过程。机械制动是采用机械抱闸获得摩擦制动转矩，这种制动虽然可以加快制动过程，但闸皮磨损严重，增加了维

7、修工作量。对频繁快速制动的生产机械，一般不采用这两种制动方法，而采用电气制动的方法，就是让电动机转子带电导体与磁场相互作用，学习资料专业资料产生一个与旋转方向相反的电磁转矩来实现制动，由于电气制动无机械磨损、容易控制以及在某些情况下可将输入的机械能转变为电能回送给电网等优点，因而得到广泛的应用。电气制动方法分能耗制动；反接制动（转速反向和电源反接）；回馈制动三种。电动状态各量方向如图5-4所示，他励直流电动机，＞，＞0，＞0，和方向相同，如图5-4a所示。交流异步电动机，与的方向