1、 1 电机拖动课程实践电机拖动课程实践 设计题目：设计题目：直流电动机的制动设计直流电动机的制动设计 班级：班级：1111级自动化一班级自动化一班 姓名：姓名： 学号：学号： 指导老师：指导老师： 时间：时间：20122012年年6 6月月2525日日 2 综述综述 能耗制动是一种制动形式。又分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动。他励 直流电机的能耗制动：电动机在电动状态运行时若把外施电枢电压U突然降为零，而将电 枢串接一个附加电阻R，即将电枢两端从电网断开，并迅速接到一个适当的电阻上。电动 机处于发电机运行状态，将转动部分的动能转换成电能消耗在电阻上。随着动能的消耗， 转速下降，制动转
2、矩也越来越小，因此这种制动方法在转速还比较高时制动作用比较大， 随着转速的下降，制动作用也随着减小。 能耗制动又分两种，分别用于不同场合：迅速停机和下放重物。若电动机拖动的是反 抗性恒转矩负载，则通过迅速停机的方法进行能耗制动，若拖动位能性恒转矩负载，则通 过下放重物进行能耗制动。 能耗制动是一种常见的制动方法， 广泛应用在工业生产中， 有优点同时也存在着缺点， 在这份课程设计中，我们将会仔细分析能耗制动是怎么实现的，使得我们更好的了解和利 用它，同时尽最大努力提出改进。 1 1、他励直流电动机的基本结构和工作原理他励直流电动机的基本结构和工作原理 直流电动机可分为两部分：定子与转子。其中定子
3、包括：主磁极，机座，换向极， 电刷装置等。转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。如下图所示： 图2-1（1）定子 3 定子就是发动机中固定不动的部分，它主要由主磁极、机座和电刷装置组成。主 磁极是由主磁极铁芯（极心和极掌）和励磁绕组组成，其作用是用来产生磁场。极心 上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度分配最为合理，并用来 阻挡励磁绕组。主磁极用硅钢片叠成，固定在机座上。机座也是磁路的一部分，常用 铸钢制成。 电刷是引入电流的装置， 其位置固定不变。 它与转动的交换器作滑动连接， 将外加的直流电流引入电枢绕组中，使其转化为交流电流。 直流电动机的磁场是一个恒定不变的
4、磁场， 是由励志绕组中的直流电流形成的磁 场方向和励磁电流的关系确定。 在微型直流电动机中， 也有用永久磁铁作磁极的。 （2） 转子 转子是电动机的转动部分，主要由电枢和换向器组成。电枢是电动机中产生感应 电动势的部分，主要包括电枢铁芯和电枢饶组。电枢铁芯成圆柱形，由硅钢片叠成， 表面冲有槽，槽中放电枢绕组。通有电流的电枢绕组在磁场中受到电磁力矩的作用， 驱动转子旋转，起了能量转换的枢纽作用，故称“电枢”。 换向器又称整流子，是直流电动机的一种特殊装置。它是由楔形铜片叠成，片间用 云母垫片绝缘。换向片嵌放在套筒上，用压圈固定后成为换向器再压装，在转轴上电 枢绕组的导线按一定的规则焊接在换向片突
5、出的叉口中。 在换向器表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接起来， 并实现将外部直流电流转化为电枢绕组内的交流电流。 2 2、制动方法制动和制动过程制动方法制动和制动过程 直流电动机的制动方式有多种：能耗制动、反接制动和回馈制动。在此我们选择的研 究方向是能耗制动。 直流电动机开始制动后，电动机的转速从稳态转速到零或反向一个转速值（下放重物 的情况）的过程称为制动过程。对于电动机来讲，我们有时候希望它能迅速制动，停止下 来，如在精密仪器的制动过程中，液晶显示屏幕的切割等等，但有的时候我们却希望电机 能够慢慢地停下来，利用惯性来工作。于是，直流电动机能耗制动又分为迅速停机和下
6、放 重物两种方式。 2 2.1.1能耗制动之迅速停机能耗制动之迅速停机 2 2.1.1.1.1迅速停机之机械特性迅速停机之机械特性 如图2-1-1所示，制动之前，转速n不为零，甚至相对较大，电动机平稳的运行。此时直 4 流电动机的反电动势(E=Ce*n)存在甚至在某些场合很大，由于电枢电阻Ra较小，Ia= （U-E）Ra。当我们开始制动瞬间，电动机系统因为惯性继续旋转，n的方向不变，由于 磁场方向不变，故E的方向也不变。由于电源被瞬间切除，此时相对于之前正常运转状态， 电流方向Ia改变，而磁场方向不变，使得T反向成为制动转矩。此时电动的转速就迅速下降 至零（在T和TL的共同作用下）。当n=0时，E=0;Ia=0;制动转矩和负载转矩都消失，电动 机自动停机。图 2-1-1 2 2.1.2.1.2迅速停机之状态分迅速停机之状态分析析 上述过程我们也可以用公式来说明，电动状态时，如图 5 2-1-2: 图2-1-1 n与T关系如下： 能耗制动时，如图2-1-2： 图2-1-
