他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)(電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì))

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1、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)引言直流電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、體積較大、維護(hù)較難而使其應(yīng)用受到了影響。隨著交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，在不少應(yīng)用領(lǐng)域中已為交流電動(dòng)機(jī)所取代。但是直流電動(dòng)機(jī)又以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好、制動(dòng)控制方便而著稱(chēng)，因此，在工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域中仍占有一席之地。本課題將討論他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及反接制動(dòng)的原理及機(jī)械制動(dòng)。9他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)1課程設(shè)計(jì)的目的及內(nèi)容電機(jī)與拖動(dòng)是電氣專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)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(guò)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)

2、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。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(guò)完成一定的工程設(shè)計(jì)任務(wù)，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(wèn)題，為學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)課程打好必要的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)主要研究他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)。2他勵(lì)直流電動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)9他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)圖2-1直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.1定子直流電機(jī)的定子由以下幾部分組成：主磁極換向磁極（簡(jiǎn)稱(chēng)換向極）機(jī)座端蓋2.2轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器風(fēng)扇等3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理9他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)3.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖圖3

3、-1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖圖中N和S是一對(duì)固定不動(dòng)的磁極，用以產(chǎn)生所需要的磁場(chǎng)。在N極S極之間有一個(gè)可以繞軸旋轉(zhuǎn)地繞組。直流電機(jī)的這一部分稱(chēng)為電樞。如圖3-1所示將電樞繞組通過(guò)電刷接到直流電源上，繞組的轉(zhuǎn)軸與機(jī)械負(fù)載相連，這是便有電流從電源的正極流出，經(jīng)電刷A流入電樞繞組，然后經(jīng)電刷B流回電源的負(fù)極。載流的轉(zhuǎn)子（即電樞）導(dǎo)體將受到電磁力f的作用。3．2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析圖3-2它勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞電路中它勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞和勵(lì)磁繞組分別由兩個(gè)獨(dú)立的直流電源供電。它勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電路如圖三所示。在勵(lì)磁電壓的作用下，勵(lì)磁繞組中通過(guò)勵(lì)磁電流，從而產(chǎn)生主磁極磁通。在電樞電壓的作用下，電樞繞組中通

4、過(guò)電樞電流9他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)。電樞電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而拖動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械以某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)的方向與電樞電流的方向相反。在勵(lì)磁電路中，勵(lì)磁電流（3-2-1）在電樞電路中，根據(jù)基爾霍夫定律（3-2-2）由此求得電樞電流為(3-2-3)根據(jù)電樞轉(zhuǎn)矩公式，電樞電流還應(yīng)滿(mǎn)足下式(3-2-4)根據(jù)上式可得到轉(zhuǎn)速用下式表示(3-3-5)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為(3-3-6)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，如果勵(lì)磁電路斷電，，主磁極只有很小的剩磁，由于機(jī)械慣性，勵(lì)磁電路斷開(kāi)瞬間，轉(zhuǎn)速尚來(lái)不及變化，將立即劇減，立即劇增。仍有一定數(shù)值。電動(dòng)機(jī)將發(fā)生兩種

5、事故：（1）當(dāng)增加的比例小于減少的比例時(shí)，斷電瞬間，將減小，，電動(dòng)機(jī)不斷減速而至停轉(zhuǎn)，即“悶車(chē)”或“堵轉(zhuǎn)”。這是過(guò)大，換向器和點(diǎn)數(shù)繞組都有被燒壞的危險(xiǎn)。這種情況一般在重載或滿(mǎn)載時(shí)容易發(fā)生。（2）當(dāng)增加的比例大于減少的比例時(shí)，斷電瞬間，將增大，，電動(dòng)機(jī)不斷加速直至超過(guò)允許值，即“飛車(chē)”。這時(shí)不僅使換向器和電樞繞組又被燒壞的危險(xiǎn)，而且還會(huì)使電動(dòng)機(jī)在機(jī)械方面遭受?chē)?yán)重?fù)p傷，甚至危及操作人員的安全。這種情況般在輕載和空載時(shí)容易發(fā)生。4制動(dòng)原理及機(jī)械特性9他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)4.1電壓反向反接制動(dòng)—迅速停機(jī)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4-1所示，為了使工作機(jī)

6、構(gòu)迅速停車(chē)，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4-2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。圖4-1制動(dòng)前的電路圖圖4-2制動(dòng)后的電路圖同時(shí)也可以用機(jī)械特性來(lái)說(shuō)明制動(dòng)過(guò)程。電動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械特性如下圖4-3的特性1，n與T的關(guān)系為(4-1-1)(4-1-2)(4-1-3)(4-1-4)9他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)的設(shè)計(jì)電壓反向反接制動(dòng)時(shí)，n與T的關(guān)系為(4-1-5)其機(jī)械特性如圖4-3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4-3中

7、的特性3。圖4-3反接制動(dòng)迅速停機(jī)過(guò)程制動(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(guò)程開(kāi)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(kāi)電源，使制動(dòng)過(guò)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。電壓反向反接制動(dòng)的效果與制動(dòng)電阻的大小有關(guān)，小，制動(dòng)過(guò)程短，停機(jī)快，但制動(dòng)過(guò)程中的但制動(dòng)過(guò)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(guò)。由圖4-3可知，只考慮絕對(duì)值時(shí)