直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法分析

楊　勇

（吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,吉林 吉林132021）

直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法分析

楊勇

（吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,吉林 吉林132021）

摘要：本文對(duì)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的三種主要電氣制動(dòng)方式的控制原理進(jìn)行了分析和研究，并給出了三種電氣制動(dòng)方式的實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比，為根據(jù)工況選取合理的電氣制動(dòng)方法提供了理論根據(jù)。

關(guān)鍵詞：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)；電氣制動(dòng)；分析

0　引言

電力拖動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)，通常采用機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩種方法進(jìn)行。機(jī)械制動(dòng)是利用摩擦力產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)的，如電磁抱閘，若采用此方法，閘皮磨損嚴(yán)重，維護(hù)工作量增加，所以對(duì)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，一般都不采用機(jī)械制動(dòng)而采用電氣制動(dòng)。電氣制動(dòng)就是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩。電氣制動(dòng)方法便于控制且比較經(jīng)濟(jì)，本文僅對(duì)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方法加以分析和研究。

1　能耗制動(dòng)

所謂能耗制動(dòng)就是將處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)電樞繞組自電網(wǎng)上斷開，并立即與一個(gè)附加制動(dòng)電阻R相連接構(gòu)成閉合電路。能耗制動(dòng)又可分為能耗制動(dòng)停車和能耗制動(dòng)運(yùn)行。

1.1能耗制動(dòng)停車

為實(shí)現(xiàn)快速停車，電動(dòng)機(jī)電樞與電源脫離，電樞通過電阻得以構(gòu)成閉合電路。在電路切換的瞬間，由于機(jī)械的慣性作用，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能突變，轉(zhuǎn)速仍保持原電動(dòng)狀態(tài)的大小和方向，因此電樞電動(dòng)勢(shì)的大小和方向不變，電樞電流為負(fù)，說明電樞電流與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反，因此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩反向，與轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速迅速下降，制動(dòng)過程結(jié)束。

在制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)由生產(chǎn)機(jī)械的慣性作用拖動(dòng)而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械儲(chǔ)存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能消耗在電阻上，直到電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)為止。因此這種制動(dòng)方式被稱作能耗制動(dòng)。

1.2能耗制動(dòng)運(yùn)行

能耗制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的電樞電流和機(jī)械特性方程與能耗制動(dòng)停車時(shí)相同。功率關(guān)系也是完全一樣的，不同的只是在能耗制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)械功率的輸入是靠重物下降時(shí)減少的位能提供的，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，供給電樞電路。能耗制動(dòng)運(yùn)行方法，控制比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，且比較經(jīng)濟(jì)。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的下降而減小，因此制動(dòng)比較平穩(wěn)，便于準(zhǔn)確停車。它適用于要求準(zhǔn)確停車的場(chǎng)合制動(dòng)停車或提升裝置均勻下放重物。

2　反接制動(dòng)

反接制動(dòng)根據(jù)具體的實(shí)現(xiàn)方法，可分為電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)。

2.1電源反接制動(dòng)

為了實(shí)現(xiàn)快速停車，在生產(chǎn)中除采用能耗制動(dòng)外，還采用電源反接制動(dòng)。電源反接制動(dòng)就是在制動(dòng)時(shí)將電源的極性對(duì)調(diào)，同時(shí)反接在電樞兩端，而且還要在電樞電路中串一制動(dòng)電阻，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之變?yōu)樨?fù)值而改變方向，與原轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)的目的就是為了停車時(shí)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，必須立即斷開電源。電源反接制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)仍與電網(wǎng)連接，從電網(wǎng)吸取電能，同時(shí)隨著轉(zhuǎn)速的降低，系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能減少，減少的動(dòng)能從電動(dòng)機(jī)軸上輸入轉(zhuǎn)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(dòng)的特點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。但制動(dòng)過程中能量損耗較大，在快速制動(dòng)停車時(shí)，如不及時(shí)切斷電源可能反轉(zhuǎn)，不易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。電源反接制動(dòng)適用于要求迅速停車的生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)于要求迅速停車并立即反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械更為理想。

2.2倒拉反接制動(dòng)

倒拉反接制動(dòng)的方法適用于電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載，由提升重物轉(zhuǎn)為下放重物的系統(tǒng)中，將重物低速勻速下放，其接線與提升重物時(shí)的電動(dòng)狀態(tài)基本相同，只是在電樞電路串了一個(gè)大的電阻。

倒拉反接制動(dòng)的特點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，電樞電路串人的電阻較大，機(jī)械特性較軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，能量損耗較大。倒拉反接制動(dòng)適用于位能性負(fù)載低速下放重物。

3　回饋制動(dòng)

如果在外部因素的作用下，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)就可以運(yùn)行在回饋制動(dòng)狀態(tài)。

3.1位能性負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)

電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載提升重物時(shí)，將電源反接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入電源反接制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)速降為零時(shí)，不斷開電源，電動(dòng)機(jī)開始反向啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速反向升高，而電動(dòng)機(jī)在位能負(fù)載的作用下轉(zhuǎn)速還要繼續(xù)增加，當(dāng)下放轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，電流方向改變，轉(zhuǎn)矩也變?yōu)檎?，與轉(zhuǎn)速行的方向相反，變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩。于是電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，把系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能回饋電網(wǎng)。所以回饋制動(dòng)狀態(tài)又稱再生制動(dòng)狀態(tài)?；仞佒苿?dòng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)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(wǎng)，因此回饋制動(dòng)能量損耗小，很經(jīng)濟(jì)，但只能高速下放重物，安全性差。

3.2電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)

在電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速過程中，如果突然降低電樞電壓，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)還來不及變化，此時(shí)電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩方向?qū)⑴c正向電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，而轉(zhuǎn)速方向未改變，則會(huì)出現(xiàn)回饋制動(dòng)狀態(tài)。

4　結(jié)語(yǔ)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有三種，即反接制動(dòng)（包括電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)兩種）、能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng)。能耗制動(dòng)的控制設(shè)備簡(jiǎn)單，制動(dòng)平穩(wěn)可靠，制動(dòng)效果不強(qiáng)烈，適于平穩(wěn)、準(zhǔn)確停車的場(chǎng)合和低速勻速下放重物。電源反接制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)強(qiáng)烈，但能量損耗大，轉(zhuǎn)速降為零時(shí)必須及時(shí)切斷電源，否則可能反轉(zhuǎn)，適用于迅速停車并立即反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。倒拉反接制動(dòng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，但機(jī)械特性較軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，能量損耗大，適于低速勻速下放重物?；仞佒苿?dòng)的能量損耗小，比較經(jīng)濟(jì)，但轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，只適于高速下放重物。

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