毕业设计(论文)-直流电动机回馈制动原理及应用.doc
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1、淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 1 毕毕 业业 设设 计计 课题名称课题名称 直流电动机回馈制动原理及应用 姓 名 000 学 号 000000000 所 在 系 电子电气工程系 专业年级 P08 电气 10 班 指导教师 000 职 称 教授 二 O 一一年四月二 000 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 2 目录目录 摘要摘要 .3 ABSTRACTABSTRACT .4 第第 1 1 章章 绪论绪论 .5 1.11.1、电动机的工作状态、电动机的工作状态.5 1.2、制动与电动的本质区别、制动与电动的本质区别6 1.3、制动的概括、制动的概括6 1.4、制动的分类比较、制动
2、的分类比较7 第第 2 章章 回馈制动回馈制动 .8 2 2. .1 1、回回馈馈制制动动条条件件 8 2.2、电动机回馈制动、电动机回馈制动9 2.2.1、回馈制动的原理、回馈制动的原理.9 2.2.2、回馈制动的机械特性、回馈制动的机械特性.9 2.32.3、回馈制动实现的条件、回馈制动实现的条件.10 2.42.4、位能负载下放重物时回馈制动、位能负载下放重物时回馈制动.10 2 2. .5 5、直直流流电电动动机机回回馈馈制制动动工工作作状状态态分分析析 10 2.62.6、正向回馈制动、正向回馈制动.12 2.72.7、反向回馈制动、反向回馈制动.13 第第 3 3 章章 回馈制动的
3、应用领域回馈制动的应用领域 .14 3 3. .1 1 回回馈馈制制动动的的优优点点 .14 3 3. .2 2 回回馈馈制制动动的的缺缺点点 .14 3 3. .3 3 回回馈馈制制动动的的控控制制 .15 3 3. .4 4 回回馈馈制制动动的的适适用用场场合合 .15 结束语结束语 .15 参考文献参考文献 .16 致致 谢谢 .17 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 3 摘要摘要 回馈制动是变频器制动方式的一种,也是非常有效的节能方法。回馈制动采用的 是有源逆变技术,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。要实现回馈制动,就必须要将回馈电能进行同频同相
4、控制、回 馈电流控制等条件,才能将回馈电能安全送达电网上。并且避免了制动时对 环境及设备的破坏。在电力机车等行业中取得了令人满意的效果。在新型电力电 子器件不断出现,性价比不断提高的情况下有着广阔的应用前景。 关键字:直流电机关键字:直流电机 回馈制动回馈制动 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 4 ABSTRACTABSTRACT Regenerative braking is one of the frequency converter braking mode, is also a very effective method of energy saving. Regenerativ
5、e braking is active inverter technology, regeneration of power inverse to AC grid frequency and phase echo power, to achieve the braking. To achieve the regenerative braking, it is necessary to contribute to the power the same frequency with phase control, contribute to the current control condition
6、s, served to contribute to energy security on the network. And avoid braking on the environment and equipment damage. In sectors such as electric locomotives has achieved satisfactory results. In the emerging new power electronic devices, cost-effective case has broad application prospects of contin
7、uous improvement. Keywords: direct-current motor Regenerative braking 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 5 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1、电动机的工作状态、电动机的工作状态 电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。直流电机能将直流电能转换为机械 能,或将机械能转换为直流电能。将直流电能转换为机械能的叫做直流电动机,将机械能转 换为直流电能的叫做直流发电机。 直流电动机的主要优点是起动性能和调速性能好,过载能力大。因此,应用于对起动和 调速性能要求较高的生产机械,例如大型机床,电力机车,轧钢机,矿井卷
8、扬机,船舶机械, 造纸机和纺织机等都广泛采用直流电动机作为原动机。 直流发电机主要用作直流电源,供给直流电动机,电解,电镀等所需的直流电能。 直流电动机的主要缺点是结构复杂,使用有色金属多,生产工艺复杂,价格昂贵,运行 可靠性差。随着近年电力电子学和微电子学的迅速发展,在很多领域内,直流电动机将逐步 为交流调速电动机所取代,直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所取代。不过在今后 一个相当长的时期内,直流电机仍将在许多场合继续发挥作用。 电动机的工作状态按拖动性能可分为电动及制动两大类 当电动机在外加电源的作用下,产生与系统运动方向一致的转矩,并通过传动机构拖动 生产机械工作时,即为电动工作状
9、态。在电动工作状态下,电动机的电磁转矩 T 方向与转速 n 的方向相同,为拖动性质的转矩,电动机把由电网取得的电能变成机械能输出。通常情况 下,电动机都是工作在电动状态下。 在某些情况下,也需要电动机工作在制动状态下。制动是指电动机从某一稳定的转速开 始减速到停止或限制位能负载的下降速度时的一种运转过程。在制动工作状态下,电动机的 电磁转矩 T 方向与转速 n 的方向相反,为制动性质的转矩,电动机把系统的机械能变成为电 能输出。由此可见,制动工作状态的实质是,电动机成为发电动机,消耗机械能。 电力拖动系统之所以需要工作在制动状态,是生产机械提出的要求,主要有以下 3 种情 况: (1) 生产机
10、械为加快起动和制动过程,提高生产效率; (2) 当生产机械在高速工作过程中时,根据需要迅速降为低速或者迅速由正转变为反转; (3) 有些位能负载为获得稳定的下放速度。 因此,制动工作状态在生产实际中有着很重要的意义 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 6 1.21.2、制动与电动的本质区别、制动与电动的本质区别 制动与电动的本质区别是,T与n方向相同, 为电动机运行,机械特性位于一、三象限; T与n方向相反,为制动状态, 机械特性位于二、四象限 1.31.3、制动的概括、制动的概括 制动是指通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反的阻转矩以阻止系统运动的过程。 它可以维持受位能转矩作用的拖动
11、系统恒速运动,如起重类机械等速下放重物。列车等速下 坡等。也可以用于使拖动系统减速或停车。当电动机功率较大(100KW 以上),设备转动 惯性 GD2 较大,且是反复短时连续工作制从高速到低速的降速幅度较大,且制动时间亦较短, 在这样使用过程中,为减少制动过程的能量损耗,将动能变为电能回馈到电网去,以达到节 能功效,只要使用能量回馈装置就可。 直流电机正常工作时,出现制动状态情况分析如下:直流电机正常工作时,出现制动状态情况分析如下: (1)要求停车:切断电枢电源,自由停车,或小容量电机切断电源,机械抱闸,帮助停车。 (2)降速过程中:在降压调速幅度比较大时,降速过程中要经过制动状态。 (3)
12、提升机构下放重物:提升机构下放重物时,电动机要处于制动状态。 (4)反转:电动机从正转变为反转,首先要制动停车,然后才能反向起动,从上面分析可见, 制动不能简单地理解为停车,停车只是制动过程中的一种形式而以。 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 7 1.41.4、制动的分类比较、制动的分类比较 常用的制动方法有 3 种:能耗制动、电源电压反接制动和回馈制动。 能耗制动:能耗制动过程中电动机与电网隔开,所以不需要从电网输入电功率,而拖动 系统产生制动转矩的电功率完全由拖动系统动能转换而来,即完全消耗系统本身的动能,能 耗制动的名称就是由此而来。这种制动方法的特点是比较经济,简单;在零速时没有
13、转矩, 可以准确停车。制动过程中与电源隔离,当电源断电时也可以通过保护线路换接到制动状态 进行安全停车,所以在不反转以及要求准确停车的拖动系统中多采用能耗制动。 能耗制动 方法的缺点是其制动转矩随转速降低而减小,因而拖长了制动时间。为了克服这个缺点,在 有些生产机械中采用二级能耗制动的线路。 反接制动:反接制动方法在制动过程中要消耗较大的能量,因而从经济的观点来看不够 经济。但从技术的观点来看,制动效果较好,在整个制动过程中制动转矩都很大,制动时间 安较短,并且在转速为零时仍有很大的制动转矩,当不需要停车时,还可以自动反转,再反 向起动。因而这种制动方法经常用于反转拖动系统,以及作为位能负载下
14、放重物,以获得稳 定的下放速度。 回馈(再生发电)制动:回馈制动时,由于位能负载的作用,使电动机的转速超过理想空 载转速,从而使系统把机械能变为电能,其中一部分消耗在电枢回路的电阻上,另一部分电 能回馈到电网去。同时,再生发电制动的名称也是由此而来。回馈制动把能量送回电网,是 经济的制动手段,但是由于只能在 时才有制动作用,所以应用范围受到限制。 本课题重点对电动机的回馈制动方式进行研究。 0 nn 淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 8 第第 2 2 章章 回馈制动回馈制动 2 2. .1 1、回回馈馈制制动动条条件件 1.电动机从高速 FH 到低速 FL 减速过程时,频率可突减,但因电
15、动机的机械惯性影响使转差 SU(端电压)。 2.从电动机在某一个 fN 运行,需要停车至 fN=0,在这个过程电动机同样出现发电运行状态,这 进反动势 EU 端电压。 3.位能(或势能)负载,如起重机吊了重物下降时,出现实际转速 nn0 同步转速,这时也出现电 动机发电运行状态,当然 EU 是必然的。 2.22.2、电动机回馈制动、电动机回馈制动 (如右图所示) 2.2.12.2.1、回馈制动的原理、回馈制动的原理 n n02 T 0 n01 n1 n2 TTbL n n 0 回馈 T反号 制动 制动初转矩-Tb-TL 降压调速时的回馈制动 (最终稳定运行在电动状态) 0 ca Na a RR
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