与直流他励电机相关的调整和制动过程有几个,包括电机正向启动和加速过程、正向弱磁加速调整过程、正向强磁减速调整过程、正向电压反向制动过程和前进速度调整过程。制动过程的能耗等
直流他励电机的调节与制动过程
我们以电动汽车从A地行驶到B地为例。原理图如图2.23所示。图2.23小车运行示意图:
工艺要求:从A点出发,起步到额定速度nN,加速一段时间,然后减速到nN速度。当接近B点时,要求电动车准确停在B点;然后从B点反方向出发并加速。一段时间后,将速度减至wN运行,接近A点时正好停在A点。
根据工艺要求,现确定电机传动方案为:
(1)从A点开始正向串接电阻至nN; (2)弱磁场加速; (3)强磁场减速至nN; (4)反向制动为能耗制动或直接采用能耗制动准确停车。
实现上述传动方案的电机主电路如图2.24所示。主电路中,电枢电路有串联电阻m、12、ns的三电平启动环节; ZC为正转接触器,FC为反转接触器,构成电机的正反转环节;反接制动接触器FZC和反接电阻刻度实现反接制动;耗能制动接触器NZC和耗能制动电阻刻度2实现耗能制动;磁场回路与电阻rn和磁场接触器(直流)串联组成调节励磁环节,实现弱磁调速。可见,主电路可工作在正向启动、反向启动、励磁状态。弱化提速、反向制动、能耗制动、停车等工作状态,并能完成工艺要求。
1. 电机开始正向加速过程
打开电源开关,闭合磁场接触器的常闭触点,保证磁场充足。反向制动接触器FZC的升降触点闭合,使反向制动电阻n4短路,能耗制动接触器NZC的常闭触点断开,断开能耗制动电路。以上是正向启动的准备状态。
正向接触器ZC常开触头闭合,主电路接通,所有启动电阻串联到电枢电路中。此时,电机按特性d工作,电机的瞬时电磁转矩为。由于>7,电机驱动电动车加速并沿特性d运行。到达^点时,闭合加速接触器3C的常开触点,切断(或短路)与。由于系统的机械惯性,转速来不及改变。当忽略电机电枢电感的影响时,认为电枢电流从Ja2瞬间增大到Ial,即转矩Te从T2增大到均匀,即从6点过渡到At点c、电机沿d加速,直至d点。
后续流程与上一流程类似。通过加速接触器2C、1C常开触头闭合,依次切断(短路)电阻Rm和nz脚,电机按固有特性运行,并沿gh特性加速到稳态转速nN 。此时Te=TN,电机不再加速。
2. 前向弱磁速度增加调整过程
打开磁场接触器0C的常闭触点,在励磁回路中串联电阻rn,励磁电流就会减小,即磁通量减小。如果不考虑励磁电路的电磁惯性,转速将因机械惯性而来不及改变。
反电动势随着磁通的减小而减小,电枢电流增大,电机转矩增大。此时,电机从固有特征点过渡到弱磁人工特征点G。由于7;》7,从〖点沿特征G加速到j点。电机以高于额定速度稳定运行,小车向B点移动。
3、前向强磁减速调节过程
如果电动车在接近B点时需要减速,则磁场接触器0C的常开触点闭合,将电阻rfl短路,励磁电流增大。由于速度来不及改变,反电动势R瞬间增大,Ea>L/,电枢电流h改变方向,使e和W相反,电机处于制动状态。此时a》U,《》》(),故工作在反馈制动状态。来自J?从点到点的过渡,电机在特有的佛陀上运转。随着转速减小,直至Ea=UN,电枢电流Ia=0,此时转矩为零,反馈制动结束。因为它是
当电动车接近B点时,需要快速减速制动,运行控制器进入电压反向制动状态。此时,电枢回路的两端几乎已固定。 _In_分断电压反接__NPC's 即使lCUCfPFZC的所有常开触点都打开,电枢电路中插入的电阻也最大;同时,‘悬1’常开触点闭合,电机处于电压反制动状态。
电压反向制动特性是指制动瞬间,电机从Z点过渡到Z点,产生很大的制动力矩,使汽车前进速度迅速下降,短时间内可下降到7"1点一段的时间。
5、前向能耗制动过程
为了实现精准停车,车辆会在m点切换到能耗制动。当电机到达特征点时,反转接触器FC的常开触点打开,即电机与电源断开。同时,能耗接触器NZC的常闭触点闭合,将电机电枢与能源连接。制动电阻刻度上的消耗。此时,机械特性为nO。适当选择制动电阻Gen的阻值,可以使电机从m点过渡到“点”,产生较大的制动力矩。随着制动过程的进行,速度降低,力矩减小。小,全部动能储存在系统转换成电能消耗在电阻Gen上,直到转速为零,电动车停在B点。
可见电动车从A点出发、加速、接近B点制动停止的整个过程是:逐渐切断电阻后的启动状态、弱磁加速状态、强磁减速制动状态、电压反接制动状态和能耗制动状态。应该说,在实际工作中,这些状态的转换完全可以由控制电路自动完成。
电动车从B点返回A点的过程与从A点到B点的过程类似,也经历同样的状态,只是电机的旋转方向与A点的旋转方向相反到B点,故力学特性曲线位于第m象限和V象限。这个控制过程可以自己分析。