braking of DC motor
简介
将直流电动机电磁转矩的方向改变为与转子转向相反，以实现电动机的停转或限速的方法。制动的目的是使直流电动机转子尽快地停转或由高速迅速转为低速或限制位能性负载的下降速度。
直流电动机的制动可分为能耗制动、反接制动和回馈制动。
能耗制动 将直流电动机运行时的动能消耗在外加电阻上，使其转子很快停止运转的方法。能耗制动的特点是操作简便，制动转矩可以进行调节，可使生产机械准确地停在某一位置;但低速时，制动转矩小，拖长了制动时间。为了使电动机更快地停转，可在低速时，再加上机械制动。能耗制动方法依被制动直流电动机是他励还是串励而有所不同。
(1)他励直流电动机能耗制动。设原先直流电动机处于电动运行状态，制动时保持励磁不变，将电枢两端从电源断开，并立即接到一制动电阻上，此时电动机由生产机械的惯性转矩拖动而发电，将生产机械贮存的动能转换成电能消耗在电枢回路电阻上，直到电机停转。制动电阻愈小，则制动电流和制动转矩愈大。能耗制动的机械特性如图1所示，改变制动电阻Rz的大小，可得到不同斜率的机械特性。为了避免过大的制动电流带来的不利影响，通常限制最大制动电流不超过2～2.5倍额定电流。
(2)串励直流电动机能耗制动。又可分为他励式和自励式两种。他励式串励直流电动机能耗制动时，只把电枢脱离电源接到制动电阻上，而把串励绕组接在电源上成为一台他励发电机，从而产生制动转矩。由于串励绕组电阻很小，必须在励磁回路串入限流电阻。他励式串励直流电动机能耗制动效果好，应用较广泛。自励式串励直流电动机能耗制动时，将电枢和串励绕组脱离电源后，一起接到制动电阻上，依靠电动机剩磁自励成为串励发电机，从而产生制动转矩。为了使制动时的电流产生的磁通与剩磁方向一致，制动时必须将励磁绕组反接。自励式串励直流电动机能耗制动，开始时制动转矩大，随着转速的下降，电枢电动势和电流也下降，同时磁通也减小，使制动转矩很快下降，制动效果变差，但这种方法无需其他电源。
图1 他励直流电动机的能耗制动机械特性
反接制动 反接制动可分为电枢反接制动和转速反向的反接制动。
(1)电枢反接制动。他励直流电动机电枢反接制动时，应保持励磁电流不变，改变运行电动机电枢两端外施电压的极性，使电压与电动势同方向，从而改变电枢电流和电磁转矩的方向，使电动机迅速减速直到停转。一旦电动机停转，应立即断开电源，否则电动机将反向起动。其机械特性如图2所示。为了限制反接制动电流对电网电压的影响和过大的制动转矩对机械系统的冲击，电枢反接制动时，必须在电枢电路串入附加电阻。串入的阻值，一般应使制动电流小于2.5倍额定电流。串励直流电动机实行电枢反接制动时，应注意只改变电枢两端外施电压的极性，而保持励磁绕组极性不变，以保持电枢电动势的方向不变。
图2 他励直流电动机电枢反接制动机械特性
这种方法制动转矩较大，常用于制动频繁的传动系统中，但制动电流冲击较大，不容易自动停转。
(2)转速反向的反接制动。这种方法适用于带有位能性负载的他励直流电动机和串励直流电动机。位能性负载如起重机提升与放下重物这类的负载，不论运动方向如何，重力作用总是向下的，重力转矩的方向也总是不变的。制动时，在电枢回路串入较大的电阻，使电动机反转。由于电枢电流和磁通未改变方向，所以电磁转矩方向不变，它对电动机转子起制动作用。由于是负载拉着电动机运行，所以又称倒拉反转制动。图3所示为他励直流电动机转速反向的反接制动机械特性。
回馈制动 又称再生制动。电动机在电动状态运行中，由于某种因素，使电动机转速高于理想空载转速时，电动机便处于回馈制动状态。此时由于电枢电动势高于电源电压， 电动机作为发电机运行，电流改变了方向，电磁转矩成为制动转矩。回馈制动过程中，将机组的动能转变成电能回馈给电网，因此比较经济。这种制动常出现在由直流电动机拖动的电力机车下坡或调压调速过程中。其机械特性如图4所示。
图3 他励直流电动机转速反向的反接制动机械特性
由于串励直流电动机的理想空载转速为无穷大，所以它不可能采用回馈制动， 要实行回馈制动， 必须改为他励运行。
图4 他励直流电动机回馈制动的机械特性