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他励直流电动机反接制动仿真
一、 工作原理
直流电动机的反接制动分为电压反向的反接制动和倒拉反接制动。电压反向反接制动作用用于电动机的快速停机，而倒拉反接制动用于低速下放位能负载。反接制动就是通过调换电动机电枢电压方向以改变电枢电流方向，从而使电动机的电磁转矩方向发生改变，最终实现电动机制动。 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1-1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1-2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1-1 制动前的电路图
RbIaTUaMn+EUf-(b)制动状态
图1-2 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三的特性1 n与T的关系为
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E?CE?nT?CT?IaE?Ua?RaIan?U?RaIaURaE?a?a?T2CE?CE?CE?CECT?
电压反向反接制动时，n与T的关系为
UaRa?Rbn??(?T)
CE?CECT?2
其机械特性如图1-3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1-3中的特性3。
2n no 3a1bTLcoTLT
图1-3 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1-3可知，只考虑绝对值时
Iab?Ua?Eb
Ra?Rb式中，Eb=Ea。由此求得电压反接制动的制动电阻为
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Rb?Ua?Eb?Ra Iamax使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的仿真模型，仿真分析获得转速。电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 二、 电机参数及其计算 ? 电动机：? 主回路：
=150kW； =0.08
；
=1200=2
。 =125
。 ；
=350A；
=0.05
。
? 负载及电动机转动惯量：
计算得到此直流电动机的相关参数如下。
240-350*0.051200==0.185
? 电势常数：=。
? 转矩常数：==
? 电磁时间常数：===0.025。
机电时间常数：
三、 仿真步骤 1. 仿真原理图
图1 他励直流电动机反接制动仿真原理图
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2. 子系统模块
2.1 DC Machine 模块
在对话框中，直流电机模块的具体参数设置如图2-1所示。
图 2-1 DC Machine 模块参数设置 2.2 Series RLC Branch 模块
此模块中，Series RLC Branch模块中，Resistor(Ohms)设置为10000,、Inductance(H)设置为0、Capacitance(Ohms)设置为inf;
Series RLC Branch1模块中，Resistor(Ohms)设置为5,、Inductance(H)设置为0、Capacitance( Ohms)设置为inf; 如图2-2所示
图2-2-1 Series RLC Branch模块参数 图2-2-2 Series RLC Branch1模块参数
2.3 Timer模块
设置参数如图2-3所示
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图2-3-1 Timer 模块参数 2.4 Ideal Switch 模块 参数如下图所示
图2-4-1 Ideal Switch 模块参数 2.5 XY Graph 模块
参数如下图所示
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图2-3-2 Timer1 模块参数
图2-4-2 Ideal Switch1 模块参数
电动机反接制动
