直流电动机发电制动方法及电路技术

直流电动机发电制动方法及电路，涉及他励直流电动机的发电制动问题。当转动的他励直流电动机需要制动时，使电动机中保持有磁场存在，使直流电动机处于发电状态，断开电动机电枢绕组（２）上的输入电源，将发电状态下的电枢绕组（２）的电势电压，经过一个电压变换电路（３），将电枢电势电压变换后，输出到一个负载（４），将电动机发出的电能，通过电压变换电路（３），传送到负载（４），由负载（４）吸收存储或消耗，实现直流电动机的发电制动，通过控制直流电压变换电路（３）的输出来调节制动力矩的大小。

【技术实现步骤摘要】

本专利涉及一种直流电动机的发电制动方法及电路，特别是一种用于他励直流电动机的发电制动方法和电路。
技术介绍
直流电动机把电能转化为机械能，在现代工业中有大量的应用。根据直流电动机基本知识，我们知道直流电动机可分为有刷直流电动机和无刷直流电动机，有刷直流电动机可分为永磁有刷直流电动机和电励磁有刷直流电动机，电励磁直流电动机包括他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动机，本专利技术是解决他励直流电动机的发电制动问题。永磁有刷直流电动机由永磁磁极定子和电枢转子构成，永磁磁极定子由永久磁铁构成。电励磁直流电动机由电励磁磁极定子和电枢构成，电励磁磁极定子在磁极上有励磁绕组，励磁绕组中通过直流电形成电磁铁；电枢转子包括电枢铁心和电枢绕组。永磁有刷直流电动机和并励直流电动机可以看作是他励直流电动机的特例。直流电动机，只要适当改变其运行条件，又可以作为直流发电机运行。直流电动机转动时，要使电动机减速或停车，或限制电动机转速的升高，就需要对电动机进行制动，制动方式有机械制动和电磁制动。他励直流电动机的电磁制动一般有能耗制动、反接制动、发电回馈制动，由于发电回馈制动可以回收利用制动中释放出的大部分能量，是一种高效经济的制动方法。本专利技术提出了一种新的发电制动方法及电路。
技术实现思路
本专利技术针对他励直流电动机的制动问题，提出了一种发电制动的方法及电路。根据直流电动机基本知识，他励直流电动机运行时，若电动机的转速n大于其理想空载转速n0，电动机电枢电势大于输入直流电压，电动机处于发电状态，将系统的动能转换为电能回馈到输入电源，产生制动，这种制动就是发电回馈制动。他励直流电动机的发电回馈制动有以下几种情况1. 降压调速时产生的回馈制动在降压调速过程中，由于系统惯性的存在，电机的转速来不及变化，就会出现电动机电枢电势大于输入直流电压，发生回馈制动过程。2. 增磁调速时产生的回馈制动当他励直流电动机增加磁通减速时，也会使电动机电枢电势大于输入直流电压，发生回馈制动过程。3. 正向运行时产生的回馈制动他励直流电动机在电动状态下下放位能性负载时，若电磁转矩和位能性负载产生的转矩均与转速方向相同，则电机转速会迅速上升，当电动机的转速n大于其理想空载转速nO，就会使电动机电枢电势大于输入直流电压，电动机发电回馈制动运行，电机速度稳定在较高的速度。4.反向运行时产生的回馈制动他励直流电动机带动位能性负载正向提升时，将电枢电压反接，电机速度迅速降低到0后开始反转，电机反转速度持续增大，当电动机的转速n大于其理想空载转速nO,就会使电动机电枢电势大于输入直流电压，电动机发电回馈制动反向运行，电机速度稳定在较高的速度。从以上四种他励直流电动机的发电回馈制动情况可以看出，要实现电动机的发电回馈制动，首先要保持有励磁存在，使电动机处于发电状态，电动机要高速转动，电动机的转速n大于其理想空载转速n0，发电状态的电动机电枢电势要大于输入直流电压，才能够实现电动机的发电回馈制动。如何使他励直流电动机在转速不是很高、或者较低的情况下，也能实现发电制动，或者发电回馈制动，就是本专利技术要解决的问题。本专利技术的技术方案是，当转动的他励直流电动机需要制动时，首先使电动机中保持有磁场存在，使直流电动机处于发电状态；然后断开电动机电枢绕组上的输入电源，将发电状态下的电枢绕组电势电压，经过一个电压变换电路进行电压变换，将电枢电势电压变换后，由电压变换电路输出到一个负载。这样，将电动机发出的电能，通过电压变换电路，传送到负载，实现直流电动机的发电制动，通过控制电压变换电路的输出就可以调节制动力矩的大小。如果将电压变换电路的输出回馈到直流电动机的输入电源，也就是将直流电动机的输入电源作为电压变换电路的负载，就可以实现发电回馈制动。图l是他励直流电动机发电制动电路原理示意图，图1中，5为给励磁绕组供电的励磁电源，6为励磁绕组，8为给电枢绕组供电的电枢电源，2为电枢绕组，7为制动切换用的双刀双掷开关，3为电压变换电路，31、 32为电压变换电路3的两个输入端子，33， 34为电压变换电路3的两个输出端子，4为电压变换电路的输出负载。图1中，磁场由励磁绕组6和励磁电源5提供，励磁绕组6的两个端子分别和励磁电源5的两个端子连接。双刀双掷开关7打向电枢电源8时，电枢绕组2通过双刀双掷开关7从电枢电源8取电，电动机转动。他励直流电动机制动时，双刀双掷开关7打向直流电压变换器3，将电枢绕组2的两个端子分别与电压变换电路3的两个输入端子31和32连接，将电枢电势接入电压变换电路3，同时双刀双掷开关7断开加在直流电动机电枢绕组2上的的电枢电源8，电压变换电路3的两个输出端子33和34分别与负载4的两个端子连接，保持励磁绕组6中有励磁电流，使直流电动机处于发电状态，励磁绕组由励磁电源5供电。在有磁场存在的情况下，转动的直流电动机处于发电状态，电枢绕组2两端产生电枢电势。在电动机转速不大时，电动机的转速n小于其理想空载转速nO时，电枢电势低于输入电源电压，无法直接实现发电回馈制动，这时，就可以利用电压变换电路3来实现发电制动或发电回馈制动。电压变换电路3将电枢电势电压变换后输出到负载4，当电压变换电路3将电枢中的能量输送到负载4时，实现直流电动 机发电制动，通过控制电压变换电路3的输出功率，就可以控制制动力矩的大小。电压变换电路3是一个功率变换电路，其输入电压是电枢绕组2的电势电压，电枢绕组 2的电势电压随着电动机的转速变化而变化， 一般电压范围为零到电动机的输入电压或者更 高，这就要求电压变换电路3具有很宽的输入电压范围，直流电压变化电路3的输出，根据 负载4能接受的电功率特性来确定，比如，如果是电阻负载，电压变换电路3的输出可以是 直流，也可以是交流。电压变换电路的输出负载4，是能够吸收或消耗电功率的装置，可以 是电阻，也可以是蓄电池，也可以是能够吸收电功率的电压源。通过控制电压变换电路3的 输出功率，可以调节电动机制动力矩的大小。如果直流电源变换电路3的输出是交流，电压变换电路3就是直流/交流电压变换电路， 如果电压变换电路3的输出是直流，电压变换电路3就是直流/直流电压变换电路，可以是升 压直流/直流电压变换电路，也可以是降压直流/直流电压变换电路。电压变换电路3的输出 如果是给蓄电池充电，输出电压根据蓄电池充电要求确定，将能量存储备用。电压变换电路 3如果将电枢电势电压升压，回馈到电动机的电枢电源8，就是发电回馈制动，如图2所示， 图2中，电压变换电路的两个输出端子33和34分别和电枢电源8连接。并励直流电动机是他励直流电动机的特例，因此，本专利技术的他励直流电动机发电制动方 法，也适用于并励直流电动机。对于永磁有刷直流电动机，励磁由永磁磁铁提供，也是他励 直流电动机的一种，本专利技术同样适用，电路原理示意图如图3所示。图3中，磁场由永久磁 铁1提供，双刀双掷开关7打向电枢电源8时，电枢绕组2通过双刀双掷开关7从电枢电源 8取电，电动机转动。当需要制动时，双刀双掷开关7打向直流电压变换器3，将电枢绕组2 的两个端子分别与直流电压变换电路3的两个输入端子31和32连接，直流电压变换电路3 的两个输出端子33和34分别与负载4的两个端子连接。如果将串励直流电动机在需要制动时采本文档来自技高网...

【技术保护点】
他励直流电动机发电制动方法及电路，是通过使他励直流电动机发电来对直流电动机进行制动，其特征在于当转动的直流电动机需要制动时，使电动机中保持有磁场存在，使直流电动机处于发电状态，断开电动机电枢绕组（２）上的输入电源，将发电状态下的电枢绕组（２）的电势电压，经过一个电压变换电路（３），将电枢电势电压变换后，输出到一个负载（４），将电动机的发出的电能，通过电压变换电路（３），传送到负载（４），由负载（４）吸收存储或消耗，实现他励直流电动机的发电制动，通过控制电压变换电路（３）的输出来调节制动力矩的大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王创社，
申请(专利权)人：王创社，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]