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4 制动原理及机械特性
4.1电压反向反接制动—迅速停机
当电动机在电动运转状态下以稳定的转速n运行时候，如图4-1所示，为了使工作机构迅速停车，可在维持励磁电流不变的情况下，突然改变电枢两端外施电压的极性，并同时串入电阻，如图4-2所示。由于电枢反接这样操作，制动作用会更加强烈，制动更快。电机反接制动时候，电网供给的能量和生产机械的动能都消耗在电阻Ra+Rb上面。
IaTUan+MEUf-( a )电动状态
图4-1 制动前的电路图
RbIaTUaMn+EUf-(b)制动状态
图4-2 制动后的电路图
同时也可以用机械特性来说明制动过程。电动状态的机械特性如下图4-3的特性1，n与T的关系为
E?CE?n ( 4-1-1)
(4-1-2)
T?CT?Ia
E?Ua?RaIa
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(4-1-3)
n? (4-1-4)
U?RaIaURaE?a?a?T2CE?CE?CE?CECT?
电压反向反接制动时，n与T的关系为
n??(UaR?Rb?aT)2CE?CECT?
(4-1-5)
其机械特性如图4-3中的特性2。设电动机拖动反抗性恒转矩负载，负载特性如图4-3中
的特性3。
2n no 3a1bTLcoTLT
图4-3 反接制动迅速停机过程
制动前，系统工作在机械特性1与负载特性3的交点a上，制动瞬间，工作点平移到特性2上的b点，T反向，成为制动转矩，制动过程开始。在T和TL的共同作用下，转速n迅速下降，工作点沿特性2由b移至c点，这是n?0，应立即断开电源，使制动过程结束。否则电动机将反向起动，到d点去反向稳定运行。
电压反向反接制动的效果与制动电阻Rb的大小有关，Rb小，制动过程短，停机快，但制动过程中的但制动过程中的最大电枢电流，即工作于b点时的电枢电流Iab不得超过
Iamax?(1.5?2.0)IaN。由图4-3可知，只考虑绝对值时
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Iab?Ua?Eb (4-1-5)
Ra?Rb式中，Eb=Ea。由此求得电压反接制动的制动电阻为 Rb?Ua?Eb?Ra (4-1-6) Iamax4.2迅速停机串联电阻的计算
由于Iamax取值的不同，导致串入电阻Rb的不同。一般的取值Iab不得超过Iamax=(1.5‐2.0)IaN。取Iamax=1.5 IaN，设PN?22KW,UaN?440V，IaN?65.3?,nN?600r/min，T0忽略不计。拖动TL=0.8TN的反抗性恒转矩负载，计算电枢电路中应串入的制动电阻值不能小于多少？
解：由额定数据求得
UaNRa?P?NIaN22?103440?65.3?1.58??65.3IaNPN22?103E???336.91VIaN65.3CE??CT??E336.91??0.562nN6006060CE???0.562?5.3652?2?3.1460PN6022000TN???N?m?350.32N?m2?nN2?3.14600迅速停机时TL?0.8TN?0.8?350.32N?m?280.256N?mIa?TL280.256???52.24?CT?5.365Ua?Eb440?357.46?Ra?(?1.58)??4.526?Iamax2?65.3E?Ua?RaIa?(440?1.58?52.24)V?357.46VRb?即电枢电路中应串入的制动电阻值不能于4.526?的电阻。
4.3电动势反向反接制动—下放重物
制动前的电路如图4-4所示，制动后的电路如图4-5所示。制动时，电枢电压不反向，只在电枢电路中串联一个适当的制动电阻Rb。机械特性方程边变为
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n?
IaUaR?Rb?aT (4-3-1) CE?CECT?2IUan+MEUf-( c )电动状态
图4-4制动前的电路图 RbIaIUaMn-EUf+(d)制动状态
图4-5 制动后的电路图
若电动机拖动若电动机拖动位能性恒转矩负载，则如图4-6所示。制动前，系统工作在固有特性1与负载特性3的交点a上。制动瞬间，工作点由a平移到人为特性上的b点。由于T?TL，n下降，工作点沿特性2由b点向c点移动。当工作点到达c点时，T?Tc，但TL?Tc，在重物的重力作用下，系统反向起动，工作点由c点下移到d点，T?Tc，系统重新稳定运行。这是n反向，电动机处在制动运行状态稳定下放重物。
在这种情况下制动运行时，由于n反向，E也随之反向，由图可以看出，这时E与Ua
的作用方向也变为一致，但和T的方向不变，T与n方向相反，成为制动转矩，与负载转矩保持平衡，稳定下放重物。所以这种反接制动称为电动势反向的反接制动运行。
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电动势反接制动的效果与制动电阻Rb的大小有关。Rb小，特性2的斜率小，转速低，下放重物满。由图五知，在d点运行时，为简化分析，只取各量的绝对值，而不考虑其正负，则
Ra?Rb?Ua?EdCT??(Ua?CE?n) IadT(4-3-2)
可见，若要以转速n下放负载转矩为TL的重物，制动电阻应为
Rb?CT?(Ua?CE?n)?Ra
TL?To(4-3-3)
忽略To，则
Rb?(4-3-4)
n3n0abCT?(Ua?CE?n)?Ra TLocTCTLTd2
图4-6反接制动下放重物过程
4.4下放重物串联电阻的计算
由于下放速度n取值的不同，导致串入电阻Rb的不同。取n?300r/min恒速下放重物，
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他励直流电动机的反接制动(电机与拖动课程设计)
