直流电动机的回馈制动
回馈制动工作原理
回馈制动工作原理
回馈制动是一种电机制动方式，适用于直流电机。
其工作原理如下：
1.当直流电动机开始制动时，制动器通电，使电流流入电机的
转子绕组。
2.制动器会产生一个与电机运行方向相反的转矩，将电机转子
阻止转动，同时将转子转动的动能转化为电能。
3.电能通过电机的绕组回馈到电机的电源端，形成一个闭合的
回路。
4.由于转子阻止转动，转子与磁场之间产生了一个电势差，这
个电势差将导致电流流向电源端。
5.在电机运行反向时，电源端的电流会趋向于减小，直至达到
零点，然后反向流动，形成一个周期性变化的电流。
6.这个周期性变化的电流将继续流过电机的绕组，继续产生转
速反向，并将转子动能转化为电能。
7.这个电能不断回馈到电源端，直到电机完全停止。
通过这种方式，回馈制动不仅实现了对电机的制动，还将转子动能转化为电能并回馈到电源端，从而有效减少了能量的损耗。
在实际应用中，回馈制动可以使电机制动更加均匀、平稳，同时还能够抑制制动产生的电磁干扰。
他励直流电动机机械特性回馈制动(精)
调节直流电动机M的额定值（三个条件互相制约， 同时满足。） 1、额定电流IN 2、额定励磁电流IfN 3、额定转速nN
二、 实验目的
了解和测定他励直流电动机在R2＝0时电动 及回馈制动状态下的机械特性
三、所需实验设备
由于所列实验 设备在直流并 励电动机实验 中均已做过详 细介绍，不再 赘述。
重复步骤5之后，再顺时针调节“电枢电源”电压 旋钮，使电压增加至220V；
7、减小启动电阻R2至0；
8、减小电阻R3，使A3的读数为100mA；
9、调节电动机M的磁场（增大）电阻 R1的阻值 和电机MG的负载电阻R4（减小）的阻值,使电动 机M的转速n=nN＝1500r/min的同时，兼顾电机M 的IN=If+Ia=1.25A，记录If的值，这时的If即为IfN；
直流他励电动机机械特性
R2＝0时电动及回馈制动状态下的机械特性
刘兴华
一、 预习要点
1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？ 2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运
行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈 制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机 械特性又是和回馈制动特性
14、把开关S2合向电枢电源侧，即1’端；
1值值5， ，、使 直保I到持a =转电0，速枢并约电记为源录1电9此0压0时2r/2m的0iVnI，a，和记Inf，录=I继f电N，续动增增机大大由RR理33阻阻想 空载到1900r/min时的电枢电流Ia和转速n 8-9组；
16 、停机（逆时针调节“电枢电源”电压旋钮， 使电压减小至停0，然后将“电枢电源”开关置 “关”一侧，再将“励磁电源”开关置“关”一 侧，按下红色“关”按键），并将开关S2合向至2’ 端。
任务3.3 直流电动机的启动、反转、调速与制动
【任务实施】
1.任务实施的内容 直流电动机的启动、反转、调速与制动试验。 2.任务实施的要求 掌握直流电动机的启动、反转方法、调速和制动的方法。 3.设备器材 导轨、测速发电机及转速表，1套；校正直流测功机，1台；他 励直流电动机，1台；直流电压表，2块；直流电流表，3块；可调 电阻器，3只 。 4.任务实施的步骤 (1)他励直流电动机的启动 按图3-37接线。图中他励直流电动机M用DJ15，其额定功率PN ＝185W，额定电压UN＝220V，额定电流IN＝1.2A，额定转速nN＝ 1600r/min，额定励磁电流IfN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测 功机使用，TG为测速发电机。直流电流表A1、A2选用200mA挡， A3 、A4选用5A挡。直流电压表V1、V2 选用1000V挡。
3.他励直流电动机的回馈制动 图3-36(a)是电车下坡时正回馈制动机械特性，这时n＞n0，是 电动状态，其机械特性延伸到第二象限的直线。图3-36(b)是带位 能负载下降时的回馈制动机械特性，直流电动机电动运行带动位 能性负载下降，在电磁转矩和负载转矩的共同驱动下，转速沿特 性曲线逐渐升高，进入回馈制动后将稳定运行在F点上。需要指出 的是，此时转子回路不允许串入电阻，否则将会稳定运行在很高 转速上。
(2)直流电动机的反转 将电枢串联启动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏 上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电 动机停机。在断电情况下，将电枢的两端接线对调后，再按他励电 动机的启动步骤启动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏 转的方向。 (3)调速特性 ①电枢回路串电阻(改变电枢电压Ua)调速。保持U＝UN、If＝IfN ＝常数，TL＝常数，测取n＝f(Ua)。 按图3-37接线。直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调 至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U ＝UN，Ia＝0.5IN，If＝IfN，记下此时MG的IF值。 保持此时的IF值(即T2值)和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降 低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端 电压Ua，转速n和电枢电流Ia，记录于表3.6中。
直流电机的制动方法
直流电机的制动方法一、直流电机制动的重要性。
1.1 就像汽车需要刹车一样，直流电机也需要制动。
直流电机在很多设备里就像一颗跳动的心脏，不停地转动来带动其他部件工作。
可是呢，当不需要它转的时候，或者要让它快速停下来的时候，制动就非常关键了。
要是没有有效的制动，就好比一辆车停不下来，那可就乱套了。
1.2 从安全的角度来说，在一些设备里，如果直流电机不能及时制动，可能会引发危险。
比如说在一些起重设备中，电机要是突然失控，那吊起来的重物可就像脱缰的野马，后果不堪设想。
所以制动方法的研究和应用是直流电机使用中不可或缺的部分。
2.1 能耗制动。
这就好比是让电机自己把自己的能量消耗掉从而停下来。
当电机要停止转动的时候，把它的电枢从电源断开，然后接到一个电阻上。
这时候电机就像一个泄了气的皮球，它原本储存的能量就通过这个电阻以热能的形式散发出去。
就像一个人在跑步的时候突然被拉住，他还会往前冲一段，但是因为有阻力（这里就是电阻），慢慢地就停下来了。
这种方法简单易行，在很多小型直流电机设备中经常使用，就像那些小型的电动玩具车之类的。
2.2 反接制动。
这个方法有点像“背道而驰”。
就是把电机的电枢电压突然反接，这样电机就会受到一个和原来转动方向相反的转矩。
这就好像你本来向前走，突然有一股很大的力量把你往后拉。
不过这种方法有个缺点，就是在制动的时候电流会很大，就像洪水猛兽一样，很容易对电机和电路造成损害。
所以在使用的时候往往要在电路里加上限流电阻，就像给洪水加上堤坝一样，来限制这个过大的电流。
这种制动方法制动效果很明显，能让电机快速停下来，在一些对制动速度要求比较高的设备中会用到，像一些机床设备。
2.3 回馈制动。
这可是一种比较“聪明”的制动方法。
当电机的转速高于理想空载转速的时候，电机就会像一个小发电机一样，把电能回馈到电源端。
这就像一个懂得节约的人，把多余的东西回收利用起来。
这种方法既能够实现制动，又能把能量回收，一举两得。
直流电机制动方式
直流电机制动方式直流电机的制动，有机械制动，再生制动，能耗制动，反接制动机械制动就是抱闸，是电动的抱闸。
反接制动：当切断正向电源后，立即加上反向电源，使电动机快速停止，当电动机速度降到零时，装在电动机轴上的“反接继电器”立即发出信号，切断反向电源，防止电动机真的反转。
1、能耗制动。
指运行中的直流电机突然断开电枢电源，然后在电枢回路串入制动电阻，使电枢绕组的惯性能量消耗在电阻上，使电机快速制动。
由于电压和输入功率都为0，所以制动平衡，线路简单；2、反接制动。
为了实现快速停车，突然把正在运行的电动机的电枢电压反接，并在电枢回路中串入电阻，称为电源反接制动。
制动期间电源仍输入功率，负载释放的动能和电磁功率均消耗在电阻上，适用于快速停转并反转的场合，对设备冲击力大。
3、倒拉反转反接制动适用于低速下放重物。
制动时在电路串入一个大电阻，此时电枢电流变小，电磁转矩变小。
由于串入电阻很大，可以通过改变串入电阻值的大小来得到不同的下放速度。
反接制动时，切换极性相反的电源电压，使电枢回路内产生反向电流：反接制动时，从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路制动电阻上。
4、回馈制动。
电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现由负载拖动电机运行的情况，此时出现 n >n0、Ea >U、 Ia 反向，电机由驱动变为制动。
从能量方向看，电机处于发电状态——回馈制动状态。
正向回馈：当电机减速时，电机转速从高到低所释放的动能转变为电能，一部分消耗在电枢回路的电阻上，一部分返回电源；反向回馈：电机拖位能负载（如下放重物）时，可能会出现这种状态。
重物拖动电机超过给定速度运行，电机处于发电状态。
电磁功率反向，功率回馈电源。
常用变频器的制动方式有哪几种？
常用变频器的制动方式有哪几种？
常用的变频器制动方式有四种。
1、能耗制动：能耗制动方式通过斩波器和制动电阻，利用设置在直流回路中的制动电阻来吸收电机的再生电能，实现变频器的快速制动。
2、回馈制动：回馈制动方式是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。
实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。
3、直流制动：直流制动，一般指当变频器输出频率接近为零，电机转速降低到一定数值时，变频器改向异步电动机定子绕组中通入直流，形成静止磁场，此时电动机处于能耗制动状态，转动着转子切割该静止磁场而产生制动转矩，使电动机迅速停止。
可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。
4、直流回馈制动：共用直流母线回馈制动方式的原理是：电动机A的再生能量反馈到公共的直流母线上，再通过电动机B消耗其再生能量;共用直流母线回馈制动方式可分为共用直流均衡母线回馈制动和共用直流回路母线回馈制动两种方式。
直流电动机的回馈制动
直流电动机的回馈制动过程仿真实验报告班级：学号：姓名：完成时间：一、仿真内容及目的(1.5分)1）了解回馈制动的方法、原理以及电机制动过程中的电枢电流、转速、转矩随着时间的变化，以及转矩和转速之间的关系；2）了解回馈制动中电机状态的改变。
二、仿真要求及要点描述(2.5分)(1) 根据电机学中所学到的知识，对电车下坡过程进行动态分析；(2) 建立电机的工作特性方程，并且求解电枢电流、电机转速、电磁转矩等变量的表达式；(3) 建立MATLAB 的m 文件，编写程序，求解微分方程以及各个变量的值，并且通过屏幕动态的呈现出整个过程相关变量的变化规律；(4) 对整个仿真过程进行总结。
三、基本知识及仿真方法描述(3分)直流电动机的制动措施主要有三种：1、能耗制动：将由机械能转化的电能消耗掉。
2、反接制动：制动时使电机的电枢极性反接。
3、回馈制动：将由机械能转化的电能回馈给电网。
本次采用编写MATLAB 仿真程序研究直流电动机回馈制动过程。
当串励直流电机驱动的电车下坡时，如果不加制动，则机车的转速会越来越高而达到危险高速。
此时如果把串励改为他励，有其他电源供给适量的励磁电流，电枢仍接在电网上，则当转速高于某一数值时，电枢电动势a E U >，于是电机将进入发电机状态；此时电磁转矩将起制动作用，限制转速继续上升。
由于此法是把下坡时机车位能的变化转换为电能而回馈给电网，故称为回馈制动。
基于回馈制动的思路和原理，我们对如下的问题建立模型，并且利用MA TLAB 进行仿真。
问题描述如下：假设有一电车正在下坡运行，实时机械角速度Ω=100rad/s ，电枢电阻0.5a R ohm =，电机的系数 1.53/T C Nm A Φ=，转动惯量21.0J kgm =。
电枢电压220a U V =，假设电车下坡的过程中重力加给它的负载转矩恒定为100L T Nm =，采用回馈制动的方式分析其制动过程。
问题分析：电车在平地行驶或上坡时，负载转矩L T 阻碍电车前往行驶。
直流电机的能耗制动和反接制动
制动方式①自然停车②机械制动③电气制动能耗制动反接制动回馈制动电动状态：T n T ⎧⎨⎪⎩⎪⇒与同方向，为拖动性质第一象限：正向电动状态第三象限：反向电动状态能量关系：电能机械能制动状态：T n T ⇒与反方向，为制动性质机械特性位于第二、四象限能量关系：机械能电能1.方法及原理电动状态能耗制动状态励磁不变，把电动机的电枢脱离电网，再经过一个电阻R 使电路闭合。
U +-电动ME a +-I anTI fS制动R BI aBT=+U I R E a a a ,0,Φ=Φ==+N a U R R R 2=Φ-+Φ=-βe N a e T Nn UC R R C C T T 机械特性曲线经过原点，变得更陡了2能耗制动停车过程原先工作于A 点n =n A ，工作点变为BT <0，在T 与T L 的共同作用下，系统很快减速沿BO 段下移至n =0CB若电动机带位能性负载，稳定工作点电动机状态工作点n n 0AT LT emR a制动瞬间工作点电动机拖动反抗性负载，电机停转。
=-+=-Φ+a Aa e N A a I E R R C n R R反抗性负载：系统可靠停车，不会重新起动位能性负载：沿BO 段下移至n =0后，会继续下移，直至到达新的平衡点C ，转速此时为负数，稳速下放。
改变制动电阻R 的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率。
R 越大,下放负载的稳定速度越大。
但电枢电流较大，对电机存在危险。
=+≤=max (2~2.5)I E R RI I a aa N制动电阻：(2~2.5)≥-R E I R aNa选择制动电阻的原则是一、反接制动（电源反接制动直流电动机的反接制动）U +-电动ME a +-I anTI fS制动R fI aT开关S 投向“电动”侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状态。
进行制动时，开关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电阻后，接上极性相反的电源电压。
机械特性为：20=-Φ-+Φ=--βNe N af e T Nn U C R R C C T n T 机械特性经过-n 0点，且变得更陡+a R RCBnn 0R aA0T L T em-T L-n 0D电源反接制动停车过程原先工作于A 点n =n A ，工作点变为BT <0，在T 与T L 的共同作用下，系统很快减速沿BC 段下移至C 点=--+=-+Φ+a Aa e N A a I U E R R U C n R R在C 点必须切断电源，并投入机械制动，否则：反抗性负载：会继续下移，直至到达新的平衡点D ，电机反转；位能性负载：会继续下移至新的平衡点E ，电机反转速度超过理想空载转速E直流电动机的反接制动+a R RCBnn 0R aA0T L T em-T L-n 0DE直流电动机的反接制动=++≤=max (2~2.5)I U E R R I I a aa fN制动电阻：(2~2.5)≥+-R U E I R f aNa 选择制动电阻的原则是负载作用下电机反向旋转(下放重物)1倒拉反转反接制动直流电动机的反接制动只适用于位能性负载。
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A
n n0
Tem
电压反 接制动 带位能 性负载 进入第 四象限
0 TL
TL
B
n0
第2章 直流电动机的电力拖动
发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况: 1、降压调速时产 生的回馈制动
2、增磁调速时产 生的回馈制动
n
n01
B
nA
U 2 U1 A U1
n
n01
B
Φ2 Φ1
nA
制动过程为 线段 Bn02
n02
nC
A
CLeabharlann U2制动过程为 线段Bn02
n02 nC
C
Φ1
Tem 回馈制动时由于有功率回馈到电网，因此与能耗和反接制 动相比，回馈制动是比较经济的。
0 TL
Φ2
Tem
0 TL
第2章 直流电动机的电力拖动
2.4.4 直流电动机的反转
Tem CT I a
一、改变励磁电流方向（很少采用） 励磁绕组电感较大，切换励磁绕组时将产生较大自感电动势， 击穿绝缘，故很少采用。
二、改变电枢电流方向（常用）
第2章 直流电动机的电力拖动
小 结
教学重点： 1. 他励直流电动机的制动方法及其制动过程
2. 掌握制动电阻的计算
3. 直流电动机的反转方法
教学难点： 电压反接制动机械特性及制动四象限特点 作 业： P92： 2.31
第2章 直流电动机的电力拖动
2.4.3 回馈制动
电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现n n0情况， 此时 Ea U ，I a 反向，Tem 反向，由驱动变为制动。从能量方向看， 电机处于发电状态——回馈制动状态。 回馈制动时的机械特性方 程与电动状态时相同。
稳定运行有 两种情况:
当电车下 坡时，运 行转速可 能超过理 想空载转 速,进入第 二象限