直流电动机的反转与制动

8.1.6　直流电动机的反转与制动

1．反转

要改变直流电动机的旋转方向，必须改变电磁转矩的方向，而电磁转矩TaTCIφ=，所以，要改变电磁转矩T方向，可以通过改变励磁电流方向或电枢电流方向来实现，即，在保持励磁电流方向不变的情况下，将电枢绕组两端反接以改变电枢电流方向；在保持电枢电流方向不变的情况下，将励磁绕组两端反接以改变励磁电流方向。

在实际使用中，通常采用改变电枢电流的方向来实现电动机反转；而采用励磁绕组反接时，由于励磁绕组较大的电感会产生很高的自感电势，使操作不安全。

2．制动

使电动机减速或迅速停车，除了采用机械制动外，可采取能耗制动、反接制动或回馈制动三种电气方法来实现。

（1）能耗制动

制动时，断开电枢电源，并立即将电枢反接在制动电阻ZR上，如图8-9所示。

图8-9　他励直流电动机的能耗制动

根据电压平衡方程式可知，制动时有：

U_a=E_a+I_a(R_a+R_Z)　　　　　　　　　　　　（8-7）

切断电源后a0U=，0n≠，所以

可见电流方向与正常运行时相反。同样电磁转矩为：

也与原正常运行时反向，即起着阻止电机转动的作用，这样电机将很快停止转动。

实际上，在制动过程中，电机把动能转变成电能，再消耗在电阻上，所以叫能耗制动。能耗制动时，随着转速的降低，制动转矩相应减小，因此制动作用也削弱，制动时间较长。通常在速度下降到一定值时加机械制动抱闸，使电动机更快停车。

（2）反接制动

反接制动时，切断电枢电源，并接到极性相反的电源上，使电枢在反电动势aE的基础上再串联一个与aE同极性的电源电压，以产生很大的反向电流，同时产生很大的、与电枢旋转方向相反的电磁转矩，从而实现快速制动。原理如图8-10所示，图中_BR为限流电阻。

图8-10　他励直流电动机的反接制动

反接制动转速下降到零时，应迅速断开电源，以免电动机反向启动。反接制动具有操作简便的优点，但消耗在电枢电阻和限流电阻上的能量大，不经济。

（3）回馈制动

电动机在运行中，如果转速超过理想空载转速（如在起重机下放重物、电动机车下坡时），则电枢的反电势E_aC_eφn=大于电枢端电压U，使(U−E_a)＜0，电枢电流I_a(U-E_a)/R_a＜0反向，电磁转矩也随之反向成为制动转矩，电动机进入发电机状态。在这种制动方式中，电动机将负载的动能或势能转换成电能回送给电网，因此称为“回馈制动”。回馈制动经济性好。