直流电动机能耗制动控制的实现方式

直流电动机的能耗制动控制电路是指维持直流电动机的励磁不变，把正在接通电源，并具有较高转速的直流电动机电枢绕组从电源上断开，使直流电动机变为发电机，并与外加电阻器连接而成为闭合回路，利用此电路中产生的电流及制动转矩使直流电动机快速停车的方法。在制动过程中，是将拖动系统的动能转化为电能并以热能形式消耗在电枢电路的电阻器上。图5-20为直流电动机能耗制动控制电路的原理图。

图5-19 直流电动机的高速运转过程

图5-20 直流电动机能耗制动控制电路的原理图

由于直流电动机存在惯性，仍会按照直流电动机原来的方向继续旋转，所以电枢反电动势的方向也不变，并且成为电枢回路的电源，这就使得制动电流的方向同原来供电的方向相反，电磁转矩的方向也随之改变，成为制动转矩，从而促使直流电动机迅速减速至停止。在能耗制动的过程中，还需要考虑制动电阻器R电阻值的大小，若制动电阻器R电阻值太大，制动缓慢。R电阻值的大小要使得最大制动电流不超过电枢额定电流的2倍。

图5-21所示为典型直流电动机能耗制动控制电路。

图5-21 典型直流电动机能耗制动控制电路

直流电动机的能耗制动控制电路主要是由供电电路、保护电路、控制电路、能耗制动电路和直流电动机等构成。

该电路中电源总开关QS、起动按钮SB2、停止按钮SB1、中间继电器KA1、欠电流继电器KA、时间继电器KT1/KT2、直流接触器KM1/KM2/KM3/KM4、制动电阻器R₃为直流电动机能耗制动控制的核心部件。

1.直流电动机的起动过程

根据直流电动机能耗控制电路的起动原理，将直流电动机的起动控制过程划分成3个阶段。第1个阶段是直流电动机低速起动过程，第2个阶段是直流电动机速度提升过程，第3个阶段是直流电动机正常运转过程。

（1）直流电动机低速起动过程

如图5-22所示，合上电源总开关QS，接通直流电源。励磁绕组WS和欠电流继电器KA线圈得电，常开触点KA-1闭合，为直流接触器KM1线圈得电做好准备。同时时间继电器KT1、KT2线圈得电，常闭触点KT1-1、KT1-2瞬间断开，防止KM3、KM4线圈得电。

按下起动按钮SB2，直流接触器KM1线圈得电。常开触点KM1-1闭合，实现自锁功能。常开触点KM1-2闭合，直流电动机串联起动电阻器R₁、R₂低速起动运转。常闭触点KM1-3断开，防止中间继电器KA1线圈得电。常闭触点KM1-4断开，时间继电器KT1、KT2线圈均失电，进入延时复位闭合计时状态。常开触点KM1-5闭合，为直流接触器KM3、KM4线圈得电做好准备。

图5-22 直流电动机低速起动过程(www.xing528.com)

（2）直流电动机速度提升过程

时间继电器KT1、KT2线圈失电后，经一段时间延时（预先设定的延时复位时间，该电路中时间继电器KT2的延时复位时间要长于时间继电器KT1的延时复位时间），如图5-23所示，时间继电器的常闭触点KT1-1首先复位闭合，直流接触器KM3线圈得电。常开触点KM3-1闭合，短接起动电阻器R₁。直流电动机串联起动电阻器R₂进行运转，速度提升。

图5-23 直流电动机速度提升过程

（3）直流电动机正常运转过程

如图5-24所示，当到达时间继电器KT2的延时复位时间时，常闭触点KT2-1复位闭合。直流接触器KM4线圈得电，常开触点KM4-1闭合，短接起动电阻器R₂。电压经闭合的常开触点KM3-1和KM4-1将R₁、R₂短路直接为直流电动机供电，直流电动机工作在额定电压下，进入正常运转状态。

2.直流电动机的能耗控制过程

根据直流电动机能耗控制电路的能耗控制过程，将直流电动机的能耗控制过程划分成2个阶段。第1阶段是直流电动机能耗制动过程，第2阶段是直流电动机能耗制动结束过程。

（1）直流电动机能耗制动过程

如图5-25所示，按下停止按钮SB1。直流接触器KM1线圈失电。常开触点KM1-1复位断开，解除自锁功能。常开触点KM1-2复位断开，切断直流电动机供电电源，直流电动机做惯性运转。常闭触点KM1-3复位闭合，为中间继电器KA1线圈的得电做好准备。常闭触点KM1-4复位闭合，再次接通时间继电器KT1、KT2的供电。常开触点KM1-5复位断开，直流接触器KM3、KM4线圈失电。

由于惯性运转的电枢切割磁力线，在电枢绕组中产生感应电动势，使并联在电枢两端的中间继电器KA1线圈得电。常开触点KA1-1闭合，直流接触器KM2线圈得电。常开触点KM2-1闭合，接通制动电阻器R₃回路，这时电枢的感应电流方向与原来的方向相反，电枢产生制动转矩，使直流电动机迅速停止转动。

（2）直流电动机能耗制动结束过程

当直流电动机转速降低到一定程度时，电枢绕组的感应反电动势也降低，中间继电器KA1线圈失电。常开触点KA1-1复位断开，直流接触器KM2线圈失电。常开触点KM2-1复位断开，切断制动电阻器R₃回路，停止能耗制动，整个系统停止工作。

图5-24 直流电动机正常运转过程

图5-25 直流电动机能耗制动过程