直流電動機回饋制動原理及應用電器自動化(編輯修改稿)
2025-01-11 00:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 例如大型機床，電力機車，軋鋼機，礦井卷揚機，船舶機械，造紙機和紡織機等都廣泛采用直流電動機作為原動機。 直流發(fā)電機主要用作直流電源，供給直流電動機，電解，電鍍等所需的直流電能。 直 流電動機的主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜，使用有色金屬多，生產(chǎn)工藝復雜，價格昂貴，運行可靠性差。隨著近年電力電子學和微電子學的迅速發(fā)展，在很多領域內(nèi)，直流電動機將逐步為交流調(diào)速電動機所取代，直流發(fā)電機則正在被電力電子器件整流裝置所取代。不過在今后一個相當長的時期內(nèi)，直流電機仍將在許多場合繼續(xù)發(fā)揮作用。 電 動機的工作狀態(tài)按拖動性能可分為電動及制動兩大類 當電動機在外加電源的作用下，產(chǎn)生與系統(tǒng)運動方向一致的轉(zhuǎn)矩，并通過傳動機構(gòu)拖動生產(chǎn)機械工作時，即為電動工作狀態(tài)。在電動工作狀態(tài)下，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 T方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同 ，為拖動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電動機把由電網(wǎng)取得的電能變成機械能輸出。通常情況下，電動機都是工作在電動狀態(tài)下。 在某些情況下，也需要電動機工作在制動狀態(tài)下。制動是指電動機從某一穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速開始減速到停止或限制位能負載的下降速度時的一種運轉(zhuǎn)過程。在制動工作狀態(tài)下，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 T方向與轉(zhuǎn)速 n的方向相反，為制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電動機把系統(tǒng)的機械能變成為電能輸出。由此可見，制動工作狀態(tài)的實質(zhì)是，電動機成為發(fā)電動機，消耗機械能。 電力拖動系統(tǒng)之所以需要工作在制動狀態(tài)，是生產(chǎn)機械提出的要求，主要有以下 3種情況： (1) 生產(chǎn)機械為 加快起動和制動過程，提高生產(chǎn)效率； (2) 當生產(chǎn)機械在高速工作過程中時，根據(jù)需要迅速降為低速或者迅速由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)； (3) 有些位能負載為獲得穩(wěn)定的下放速度。 因此，制動工作狀態(tài)在生產(chǎn)實際中有著很重要的意義 5 、制動與電動的本質(zhì)區(qū)別 制動與電動的本質(zhì)區(qū)別是， T與 n方向相同， 為電動機運行，機械特性位于一、三象限； T與 n方向相反，為制動狀態(tài)， 機械特性位于二、四象限 、 制動的概括 制動是指 通過某種方法產(chǎn)生一個與拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向相反的阻轉(zhuǎn)矩以阻止系統(tǒng)運動的過程。它可以維持受位能轉(zhuǎn)矩作用的 拖動系統(tǒng)恒速運動，如起重類機械等速下放重物。列車等速下坡等。也可以用于使拖動系統(tǒng)減速或停車。 當電動機功率較大（ ≥100KW 以上），設備轉(zhuǎn)動慣性 GD2較大，且是反復短時連續(xù)工作制從高速到低速的降速幅度較大，且制動時間亦較短，在這樣使用過程中，為減少制動過程的能量損耗，將動能變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)去，以達到節(jié)能功效，只要使用 能量回饋裝置 就可。 直流電機正常工作時，出現(xiàn)制動狀態(tài)情況分析如下： (1)要求停車：切斷電樞電源，自由停車，或小容量電機切斷電源，機械抱閘，幫助停車。 (2)降速過程中：在降壓調(diào)速幅度比較大時， 降速過程中要經(jīng)過制動狀態(tài)。 (3)提升機構(gòu)下放重物：提升機構(gòu)下放重物時，電動機要處于制動狀態(tài)。 (4)反轉(zhuǎn)：電動機從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，首先要制動停車，然后才能反向起動，從上面分析可見，制動不能簡單地理解為停車，停車只是制動過程中的一種形式而以。 6 、 制動的 分類 比較 常用的制動方法有 3種：能耗制動、電源電壓反接制動和回饋制動。 能耗制動：能耗制動過程中電動機與電網(wǎng)隔開，所以不需要從電網(wǎng)輸入電功率，而拖動系統(tǒng)產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的電功率完全由拖動系統(tǒng)動能轉(zhuǎn)換而來，即完全消耗系統(tǒng)本身的動能，能耗制動的名稱就是由此而來 。這種制動方法的特點是比較經(jīng)濟，簡單；在零速時沒有轉(zhuǎn)矩，可以準確停車。制動過程中與電源隔離，當電源斷電時也可以通過保護線路換接到制動狀態(tài)進行安全停車，所以在不反轉(zhuǎn)以及要求準確停車的拖動系統(tǒng)中多采用能耗制動。 能耗制動方法的缺點是其制動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小，因而拖長了制動時間。為了克服這個缺點，在有些生產(chǎn)機械中采用二級能耗制動的線路。 反接制動：反接制動方法在制動過程中要消耗較大的能量，因而從經(jīng)濟的觀點來看不夠經(jīng)濟。但從技術(shù)的觀點來看，制動效果較好，在整個制動過程中制動轉(zhuǎn)矩都很大，制動時間安較短，并且在轉(zhuǎn)速為 零時仍有很大的制動轉(zhuǎn)矩，當不需要停車時，還可以自動反轉(zhuǎn)，再反向起動。因而這種制動方法經(jīng)常用于反轉(zhuǎn)拖動系統(tǒng)，以及作為位能負載下放重物，以獲得穩(wěn)定的下放速度。 回饋 (再生發(fā)電 )制動：回饋制動時，由于位能負載的作用，使電動機的轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速，從而使系統(tǒng)把機械能變?yōu)殡娔埽渲幸徊糠窒脑陔姌谢芈返碾娮枭?，另一部分電能回饋到電網(wǎng)去。同時，再生發(fā)電制動的名稱也是由此而來?；仞佒苿影涯芰克突仉娋W(wǎng)，是經(jīng)濟的制動手段，但是由于只能在 時才有制動作用，所以應用范圍受到限制。 本課題重點對電動 機的回饋制動方式進行研究。 0nn? 7 第 2 章 回饋制動 、回饋制動條件 FH到低速 FL減速過程時，頻率可突減，但因電動機的機械慣性影響使轉(zhuǎn)差S0，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，這時的反電勢 EU（端電壓）。 fN運行 ,需要停車至 fN=0,在這個過程電動機同樣出現(xiàn)發(fā)電運行狀態(tài) ,這進反動勢 EU端電壓。 (或勢能 )負載 ,如起重機吊了重物下降時 ,出現(xiàn)實際轉(zhuǎn)速 nn0同步轉(zhuǎn)速 ,這時也出現(xiàn)電動機發(fā)電運行狀態(tài) ,當然 EU是必然的。 、電動機回饋制動 (如右圖所 示 ) 、回饋制動的原理 nn 02T0n 01 n1n 2TT b Ln n 0 回饋T 反號 制動制動初轉(zhuǎn)矩＝ T b T L降壓調(diào)速時的回饋制動（最終穩(wěn)定運行在電動狀態(tài)）0????caNaa RR UEI 8 、 回饋制動的機械特性 、 回饋
研究報告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1