****學(xué)院?jiǎn)卧虒W(xué)設(shè)計(jì)****學(xué)年第**學(xué)期課程名稱：電機(jī)與電氣控制技術(shù)授課班級(jí)：****任課教師：所在系部及教研室：研室

第22講標(biāo)題：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)及其控制電路（2學(xué)時(shí)）授課班級(jí)上課時(shí)間上課地點(diǎn)多媒體教室教學(xué)目的掌握直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及其控制電路工作原理。教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能正確分析直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路的工作原理；能正確對(duì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路的電氣故障進(jìn)行分析和判斷，并排除其故障。了解直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性；掌握直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電路的工作原理。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決方法重點(diǎn)：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及其控制電路工作原理。難點(diǎn)：同上。解決方法：逐步分析工作原理。參考資料【步驟一】說(shuō)明主要教學(xué)內(nèi)容、目的（時(shí)間：3分鐘）直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及其控制電路工作原理?！静襟E二】新知識(shí)講解（時(shí)間：82分鐘）一、能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性及其控制電路直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)，其電樞繞組要短接，并在電樞繞組中串入電阻，以限制制動(dòng)電流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而將制動(dòng)強(qiáng)度限制在合理范圍內(nèi)。直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)，其勵(lì)磁繞組保持不變，使電動(dòng)機(jī)每極下的主磁通不變。當(dāng)把電動(dòng)機(jī)電樞繞組短接后，可以認(rèn)為電樞電源電壓為0，故其理想空載轉(zhuǎn)速為0，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性過(guò)0點(diǎn)；又由于電樞繞組串入一定的電阻，其機(jī)械特性變軟，故能耗制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性如圖4-14所示。制動(dòng)開始時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在A點(diǎn)，制動(dòng)開始后，工作點(diǎn)平移至B點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為正，由于電樞電壓為0，在電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)的作用下，電樞電流方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，而此時(shí)每極下的主磁通方向不變，故電磁轉(zhuǎn)矩方向和正向電動(dòng)時(shí)相反，變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將從B點(diǎn)沿特性曲線下降。在制動(dòng)過(guò)程中，將系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉。圖4-15是直流電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)、串二級(jí)電阻起動(dòng)、能耗制動(dòng)的控制電路。電路的動(dòng)作過(guò)程如下：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，先合上電源開關(guān)QS1和QS2，按下起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，接觸器KM1得電吸合，主觸頭閉合，使電動(dòng)機(jī)M串電阻R1和R2起動(dòng)，同時(shí)KT1斷電釋放開始延時(shí)，由于起動(dòng)電阻R1上有壓降，使KT2通電吸合，使其常閉點(diǎn)斷開。KT1延時(shí)到，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，接通KM2的線圈回路，KM2的常開觸頭閉合，切除起動(dòng)電阻R1，電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步加速，同時(shí)KT2線圈被短接，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，接通接觸器KM3的線圈回路，KM3的常開主觸頭閉合，切除最后一段電阻R2，電動(dòng)機(jī)再一次加速，進(jìn)入全電壓運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。停車時(shí)，按下停止按鈕SB1，KM1線圈斷電釋放，其主觸頭斷開電動(dòng)機(jī)電樞電源，但電動(dòng)機(jī)因慣性仍按原方向旋轉(zhuǎn)，在保持勵(lì)磁不變的情況下，電樞導(dǎo)體切割磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電壓繼電器KA3經(jīng)自鎖觸頭仍保持通電。KA3常開觸頭閉合，使KM4線圈通電吸合，其常開主觸頭將電阻R4并接在電樞兩端，電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，電樞電動(dòng)勢(shì)也隨之下降，當(dāng)降至一定值時(shí)，KA3釋放，KM4線圈斷電，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)結(jié)束。二、電源時(shí)的機(jī)械特性及其控制電路當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓反向時(shí)（即正、負(fù)極調(diào)換時(shí)），電動(dòng)機(jī)的電樞電流將反向，在勵(lì)磁電流不變的情況下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將反向，從而產(chǎn)生制動(dòng)效果。如圖4-16所示，電動(dòng)機(jī)在正向電動(dòng)時(shí)工作在A點(diǎn)，制動(dòng)開始后工作點(diǎn)平移至B點(diǎn)，轉(zhuǎn)速?gòu)腂點(diǎn)沿制動(dòng)特性下降，待轉(zhuǎn)速較低時(shí)應(yīng)切斷電源，否則會(huì)出現(xiàn)反向電動(dòng)的情況。反接制動(dòng)時(shí)電樞回路要串入電阻，使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，從而限制制動(dòng)強(qiáng)度。圖4-17為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)可逆旋轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)控制電路。其動(dòng)作原理如下：合上電源開關(guān)QS，勵(lì)磁繞組得電并開始勵(lì)磁，同時(shí)時(shí)間繼電器KT1和KT2線圈得電吸合，它們的延時(shí)閉合的常閉觸頭瞬時(shí)斷開，接觸器KM4和KM5線圈處于斷電狀態(tài)，時(shí)間繼電器KT2的延時(shí)時(shí)間大于KT1的延時(shí)時(shí)間，此時(shí)電路處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。按下正向起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KML線圈得電吸合，其主觸頭閉合，直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串入電阻R1和R2而減壓起動(dòng)，KML它的常閉觸頭（1-16）斷開，時(shí)間繼電器KT1和KT2斷電，經(jīng)一定的延時(shí)時(shí)間后，KT1延時(shí)閉合的常閉觸頭先閉合，然后KT2延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，接觸器KM4和KM5先后得電吸合，先后切除電阻R1和R2，直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。由于起動(dòng)開始時(shí)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為零，電壓繼電器KV不會(huì)動(dòng)作，所以接觸器KM1、KM2（或KM3）都不會(huì)動(dòng)作，當(dāng)電動(dòng)機(jī)建立起反電動(dòng)勢(shì)后，電壓繼電器KV吸合，其常開觸頭閉合，接觸器KM2得電吸合并自鎖，其常開觸頭（7-9）的閉合，為反接制動(dòng)作好準(zhǔn)備。圖中R3為反接制動(dòng)限流電阻，R為電動(dòng)機(jī)停車時(shí)勵(lì)磁繞組的放電電阻。假設(shè)電動(dòng)機(jī)原來(lái)正轉(zhuǎn)，按下停止按鈕SB1，則正向接觸器KML線圈斷電釋放，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)由于慣性仍按原方向高速旋轉(zhuǎn)，反電動(dòng)勢(shì)仍較高，電壓繼電器KV不會(huì)釋放，因而KML釋放后，KM1線圈得電吸合并自鎖，同時(shí)KM1觸頭（6-7）閉合，使接觸器KMR瞬時(shí)得電吸合，電樞通以反向電流，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，在R3上的常閉觸頭斷開，使電動(dòng)機(jī)在串入R3（R1、R2）的情況下進(jìn)行反接制動(dòng)。待轉(zhuǎn)速降低到KV釋放電壓時(shí)，KV釋放，斷開接觸器KM1的線圈通電回路，使KM1的常閉觸頭又恢復(fù)閉合而短接R3，同時(shí)，反接制動(dòng)接觸器KM2和反向接觸器KMR線圈也斷電釋放，為下次起動(dòng)作好準(zhǔn)備。圖中KM2、KM3觸電上的電流較小，使用中間繼電器替代也可以。三、倒拉反接制動(dòng)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞繞組加正向電壓時(shí)，如果在電樞繞組中串入較大的電阻，則其機(jī)械特性變得較軟，在提升位能性負(fù)責(zé)時(shí)，其提升力矩不足，電動(dòng)機(jī)會(huì)被迫反轉(zhuǎn)，如圖4-18所示，即出現(xiàn)倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)。所串電樞電阻較小時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能工作在正向電動(dòng)狀態(tài)。其控制電路與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)一樣，只是所串電阻阻值更大。四、回饋制動(dòng)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電力機(jī)車一樣，在下坡時(shí)由于重力產(chǎn)生的力矩促使電動(dòng)機(jī)加速可能出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于理性空載轉(zhuǎn)速的情況，如圖4-19所示。電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)由A點(diǎn)上升至B點(diǎn)，在B點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力矩和阻力矩一起與重力產(chǎn)生的力矩平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定，同時(shí)電樞電動(dòng)勢(shì)高于電樞電源電壓，繞組內(nèi)的電流與正向電動(dòng)時(shí)相反，電動(dòng)機(jī)把系統(tǒng)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能回饋給電網(wǎng)。下坡結(jié)束后，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)自動(dòng)回到A點(diǎn)。此時(shí)的控制電路與正向電動(dòng)的控制電路完全一致，其制動(dòng)過(guò)程是電動(dòng)機(jī)自動(dòng)完成的。如果突然降低直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞繞組的電壓，則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性向下平移，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)由A點(diǎn)平移至C點(diǎn)，在C點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流反向，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也由A點(diǎn)時(shí)的拖動(dòng)力矩轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿?dòng)力矩，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將下降，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，最后工作在D點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的減速過(guò)程結(jié)束，同時(shí)把系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能回饋給電網(wǎng)。降低電壓常常通過(guò)電源控制電路實(shí)現(xiàn)，這里不再講述?！静襟E三】知識(shí)和能力的歸納