CN105703668B - 直流电机快速制动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及直流拖动电机的制动电路，具体为直流电机快速制动电路。直流电机快速制动电路，包括主电路和控制电路，主电路包括电枢电源SY、励磁电源CY和智能转速表n，控制电路包括中间继电器SL、中间继电器KS、中间继电器ZJ1、中间继电器ZJ2、牵引接触器KM1、反接制动接触器KM2、能耗制动接触器KM3、接触器KM4、第一启动按钮Q1、第二启动按钮Q2、转换开关ZH1、延时继电器SLY、变压器T、耗能指示灯Dnh和制动指示灯Dfj。本发明技术方案带来的有益效果：1）减少了由于直流电机停机时间过长对测量精度的影响。2）装置易于改造、使用调节方便，保证了工厂试验发电机的合格率，取得良好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及直流拖动电机的制动电路，具体为直流电机快速制动电路。
背景技术
直流电机具有宽广的调速范围、较强的过载能力和较大的起动转矩等突出优点，因此广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械中，在各类牵引机车，城市电车、电梯、轧钢机、电机试验站等方面被广泛应用。
在电机试验站中常采用直流电机拖动被试发电机在额定转速、额定功率下运行，待状态稳定后采用伏安法测量绕组的电阻值的变化，计算出发电机绕组的温升值。伏安法是测量绕组温升常用的一种的方法，考虑到设备和人员的安全在使用伏安法时要求被试发电机须在不带电、不旋转（旋转时绕组产生感应电对测量有影响）的情况下进行测量，为保证测量精度要求，高速旋转的被试发电机应能快速制动停机，同时要及时、迅速的切断电源，满足被试电机绕组从断电时刻到停机测量时间不超过国标规定为45秒的要求。因此，当被试发电机进行试验时，作为拖动机的直流电动机不但需要满足功率、转速上的要求，同时还需在控制电路上进行改进，满足快速制动的要求。
现代通用直流电机的制动类型主要有能耗制动、反接制动和回馈制动。他们的特点分别为：1）能耗制动：制动准确度高，需功率电阻，在低速情况下制动力较差。2）反接制动：设备简单，制动迅速，准确性差，制动冲击力强。3）回馈制动：经济性好，将负载的机械能转换为电能反送电网，但设备较为复杂、馈网调节不易，故应用范围不广。由此可见，每种制动之间都有其优点和缺点。利用各种方法的优点选择最优方案，更快更稳的制动是电机绕组测量精度的保证。
发明内容
本发明为了解决直流电机的制动电路不能满足制动要求的问题，提供了直流电机快速制动电路。
本发明是采用如下的技术方案实现的：直流电机快速制动电路，包括主电路和控制电路，主电路包括电枢电源SY、励磁电源CY和智能转速表n，控制电路包括中间继电器SL、中间继电器KS、中间继电器ZJ1、中间继电器ZJ2、牵引接触器KM1、反接制动接触器KM2、能耗制动接触器KM3、接触器KM4、第一启动按钮Q1、第二启动按钮Q2、转换开关ZH1、延时继电器SLY、变压器T、耗能指示灯Dnh和制动指示灯Dfj；
电枢电源SY的一端通过中间继电器KS的常开触点、平波电抗器L、牵引接触器KM1的第一触点KM1-1、毫伏表和直流电机电枢绕组的一端连接，电枢电源SY的另一端通过牵引接触器KM1的第二触点KM1-2与直流电机电枢绕组的另一端连接，电枢电源SY的另一端还通过限流电阻Rx和反接制动接触器KM2的第二触点KM2-2的一端连接，反接制动接触器KM2的第二触点KM2-2的另一端连接在牵引接触器KM1的第一触点KM1-1与毫伏表之间，直流电机电枢绕组的另一端和反接制动接触器KM2的第一触点KM2-1的一端连接，反接制动接触器KM2的第一触点KM2-1的另一端连接在平波电抗器L和牵引接触器KM1的第一触点KM1-1之间，直流电机电枢绕组的另一端还通过制动电阻Rz和能耗制动接触器KM3的第一触点KM3-1的一端连接，能耗制动接触器KM3的第一触点KM3-1的另一端连接在反接制动接触器KM2的第二触点KM2-2与毫伏表之间，励磁电源CY的一端通过接触器KM4的第一触点KM4-1和励磁绕组的一端连接，励磁电源CY的另一端和励磁绕组的另一端连接，智能转速表n用于测量直流电机转速；
转换开关ZH1的4端和交流电P端连接，转换开关ZH1的1端通过延时继电器SLY的延时触点与交流电P端连接，还通过反接制动接触器KM2的第三触点KM2-3、能耗制动接触器KM3的第二触点KM3-2和牵引接触器KM1线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的2端通过中间继电器SL线圈和交流电N端连接，中间继电器SL的电枢触点串接在电枢电源SY的供电回路中，中间继电器SL的励磁触点串接在励磁电源CY的供电回路中，还通过中间继电器SL的触点、延时继电器SLY的线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的3端通过中间继电器ZJ1的触点、中间继电器ZJ2的触点、牵引接触器KM1的第三触点KM1-3、反接制动接触器KM2的第四触点KM2-4、接触器KM4的第四触点KM4-4和能耗制动接触器KM3线圈与交流电N端连接，还通过中间继电器ZJ2的触点、中间继电器ZJ1的触点、牵引接触器KM1的第四触点KM1-4、能耗制动接触器KM3的第三触点KM3-3和反接制动接触器KM2线圈与交流电N端连接，第一启动按钮Q1的一端与交流电P端连接，另一端通过按钮T1、接触器KM4线圈与交流电N端连接，第二启动按钮Q2的一端与交流电P端连接，另一端通过按钮T2、接触器KM4的第三触点KM4-3和中间继电器KS的线圈与交流电N端连接，
转换开关ZH1的4端还通过变压器T的原边与交流电N端连接，智能转速表n的触点1端与变压器T的次边的一端连接，触点2端通过中间继电器ZJ1的线圈与变压器T的次边的另一端连接，触点3端通过中间继电器ZJ2的线圈与变压器T的次边的另一端连接，中间继电器ZJ1的耗能触点的一端与变压器T的次边的一端连接，另一端通过耗能指示灯Dnh与变压器T的次边的另一端连接，中间继电器ZJ2的制动触点的一端与变压器T的次边的一端连接，另一端通过制动指示灯Dfj与变压器T的次边的另一端连接。
本制动电路的工作过程如下：
运行(拖动)过程：首先将工况转换开关ZH1掷运行位，即转换开关ZH1的1端和4端连接，牵引接触器KM1线圈得电（反接制动接触器KM2、能耗制动接触器KM3线圈不得电，互锁常闭触点KM2-4、KM3-3闭合），常开触点KM1-1、KM1-2闭合，按下第一启动按钮Q1使接触器KM4得电，电机励磁绕组触点KM4-1闭合，调节励磁机组整流励磁电源CY给定GD2使励磁电流达额定值。按下第二启动按钮Q2，中间继电器KS线圈得电，触点闭合，电枢电源SY与电枢回路接通，调节GD1给定使电枢M达到一定电压，确保电机在规定转速下旋转。
制动过程：运行结束后在需要对电机进行快速制动时，为防止牵引接触器KM1触点带电断开,先将转换开关ZH1由运行挡掷空挡位（4端和2端连接）→中间继电器SL得电→常开电枢、励磁触点闭合→电源CY、SY给定GD1、GD2锁零→可控硅触发关断→电枢、励磁电源输出为零。同时为确保中间继电器SL对电源CY、SY给定锁零是在断开牵引接触器KM1线圈得电之前完成。在牵引接触器KM1线圈支路中增加了延时继电器SLY触点（延时1-2秒即可），目的是减少电弧对接触器触点的电弧灼伤。这样在ZH1转换开关掷空挡位后2秒左右后KM1在不带电状态下可靠断开。随后将转换开关ZH1掷制动位（4端和3端连接）→中间继电器SL失电→电枢、励磁电源CY、SY给定锁零解除，此时KM1已可靠断开。
制动初期，由于电机转速较高，智能转速表nJn1-1闭合（1端和2端连接，设定为转速≥300rpm闭合）→中间继电器ZJ1得电→能耗制动接触器KM3闭合（KM1、KM2不得电，KM4得电），能耗指示灯Dnh点亮，同时ZJ1常闭触点断开防止KM2得电（互锁）。由于锁零解除后需再次从零开始人工逐步调节励磁机给定使CY输出励磁电流为旋转的电枢产生感应电势与制动电阻RZ构成回路产生较大的制动电流，电机转速迅速降低。期间须密切监视制动电流应不超过电机额定电流为宜，避免对电机换向器的灼伤。电机转速迅速降低至智能转速表n低速设定值时（设定为转速≤260rpm），Jn1-1断开Jn1-2闭合（1端和3端连接）→KM3断开，电枢与制动电阻回路断开，能耗制动结束，能耗指示灯Dnh灭，Jn1-2闭合→中间继电器ZJ2线圈得电→中间继电器ZJ2常开闭合→KM2闭合→KM2-1、KM2-2常开触点闭合→电枢与电源SY以及限流电阻RX（防止电流冲击）构成反接制动回路，反接制动指示灯Dfj点亮，此时励磁电流不变，调节SY机组的给定GD1（ZH1由空挡转为制动挡已解除锁零）使输出电压不断增加，与电枢电势相互抵消，产生与电机转向相反的电磁转矩，电机转子制动转速迅速将为零，此时应迅速切断电枢电源SY，防止电机反转。到此，整个制动过程结束。实际使用时可将转换开关ZH1设为单方向旋转，在转向制动位的过程中经过空挡位，即可完成以上功能。
本发明技术方案带来的有益效果：
1）减少了由于直流电机停机时间过长对测量精度的影响。
2）装置易于改造、使用调节方便，保证了工厂试验发电机的合格率，取得良好的效果。
附图说明
图1为本发明主电路的电路原理图。
图2为本发明控制电路的电路原理图。
具体实施方式
直流电机快速制动电路，包括主电路和控制电路，主电路包括电枢电源SY、励磁电源CY和智能转速表n，控制电路包括中间继电器SL、中间继电器KS、中间继电器ZJ1、中间继电器ZJ2、牵引接触器KM1、反接制动接触器KM2、能耗制动接触器KM3、接触器KM4、第一启动按钮Q1、第二启动按钮Q2、转换开关ZH1、延时继电器SLY、变压器T、耗能指示灯Dnh和制动指示灯Dfj；
电枢电源SY的一端通过中间继电器KS的常开触点、平波电抗器L、牵引接触器KM1的第一触点KM1-1、毫伏表和直流电机电枢绕组的一端连接，电枢电源SY的另一端通过牵引接触器KM1的第二触点KM1-2与直流电机电枢绕组的另一端连接，电枢电源SY的另一端还通过限流电阻Rx和反接制动接触器KM2的第二触点KM2-2的一端连接，反接制动接触器KM2的第二触点KM2-2的另一端连接在牵引接触器KM1的第一触点KM1-1与毫伏表之间，直流电机电枢绕组的另一端和反接制动接触器KM2的第一触点KM2-1的一端连接，反接制动接触器KM2的第一触点KM2-1的另一端连接在平波电抗器L和牵引接触器KM1的第一触点KM1-1之间，直流电机电枢绕组的另一端还通过制动电阻Rz和能耗制动接触器KM3的第一触点KM3-1的一端连接，能耗制动接触器KM3的第一触点KM3-1的另一端连接在反接制动接触器KM2的第二触点KM2-2与毫伏表之间，励磁电源CY的一端通过接触器KM4的第一触点KM4-1和励磁绕组的一端连接，励磁电源CY的另一端和励磁绕组的另一端连接，智能转速表n用于测量直流电机转速；
转换开关ZH1的4端和交流电P端连接，转换开关ZH1的1端通过延时继电器SLY的延时触点与交流电P端连接，还通过反接制动接触器KM2的第三触点KM2-3、能耗制动接触器KM3的第二触点KM3-2和牵引接触器KM1线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的2端通过中间继电器SL线圈和交流电N端连接，中间继电器SL的电枢触点串接在电枢电源SY的供电回路中，中间继电器SL的励磁触点串接在励磁电源CY的供电回路中，还通过中间继电器SL的触点、延时继电器SLY的线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的3端通过中间继电器ZJ1的触点、中间继电器ZJ2的触点、牵引接触器KM1的第三触点KM1-3、反接制动接触器KM2的第四触点KM2-4、接触器KM4的第四触点KM4-4和能耗制动接触器KM3线圈与交流电N端连接，还通过中间继电器ZJ2的触点、中间继电器ZJ1的触点、牵引接触器KM1的第四触点KM1-4、能耗制动接触器KM3的第三触点KM3-3和反接制动接触器KM2线圈与交流电N端连接，第一启动按钮Q1的一端与交流电P端连接，另一端通过按钮T1、接触器KM4线圈与交流电N端连接，第二启动按钮Q2的一端与交流电P端连接，另一端通过按钮T2、接触器KM4的第三触点KM4-3和中间继电器KS的线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的4端还通过变压器T的原边与交流电N端连接，智能转速表n的触点1端与变压器T的次边的一端连接，触点2端通过中间继电器ZJ1的线圈与变压器T的次边的另一端连接，触点3端通过中间继电器ZJ2的线圈与变压器T的次边的另一端连接，中间继电器ZJ1的耗能触点的一端与变压器T的次边的一端连接，另一端通过耗能指示灯Dnh与变压器T的次边的另一端连接，中间继电器ZJ2的制动触点的一端与变压器T的次边的一端连接，另一端通过制动指示灯Dfj与变压器T的次边的另一端连接。
具体实施时：一台三相同步交流发电机：额定功率800kW，额定电压1500V，额定转速1800r/min，需进行温升试验，直流拖动机参数：额定功率1000kW，额定电压1000V，额定转速850r/min，最高转速：2100rpm，额定励磁电流为60A。发电机负载选用大功率电阻箱。将直流拖动机经联轴节与发电机进行耦合，测量发电机一相绕组直流电阻值（冷态）并做好标记，调节直流拖动机电枢电压SY、励磁电流至发电机转速至1800rpm，发电机输出接入三相电阻，在经过4小时的负载运行后，发电机机壳表面温度趋于稳定达到温升稳定的标准。随后将功能转换开关ZH1掷空挡，掷制动挡，当能耗制动指示灯Dnh点亮时及时由零调节加大励磁机组给定，直流电拖动机在能耗制动作用下迅速降低转速，期间应注意电枢电流不应超过最大电流。当能耗制动指示灯Dnh由亮熄灭反接制动指示灯Dfj点亮时，及时由零调节加大电枢电源给定并监视电枢电流和电机转速，当电机转速降至接近零时应及时切断电枢电压SY快速触点KS，制动过程结束。随后，断开发电机与负载电阻的接触器，在原测量的绕组上使用伏安法进行电阻值（热态）的测量，到此耗时大约38秒，满足标准要求。根据冷热态电阻值的变化计算发电机绕组温升约172K，满足设计要求。整个试验结束。
Claims (1)
1.直流电机快速制动电路，其特征在于包括主电路和控制电路，主电路包括电枢电源SY、励磁电源CY和智能转速表n，控制电路包括中间继电器SL、中间继电器KS、中间继电器ZJ1、中间继电器ZJ2、牵引接触器KM1、反接制动接触器KM2、能耗制动接触器KM3、接触器KM4、第一启动按钮Q1、第二启动按钮Q2、转换开关ZH1、延时继电器SLY、变压器T、耗能指示灯Dnh和制动指示灯Dfj；
电枢电源SY的一端通过中间继电器KS的常开触点、平波电抗器L、牵引接触器KM1的第一常开触点KM1-1、毫伏表和直流电机电枢绕组的一端连接，电枢电源SY的另一端通过牵引接触器KM1的第二常开触点KM1-2与直流电机电枢绕组的另一端连接，电枢电源SY的另一端还通过限流电阻Rx和反接制动接触器KM2的第二常开触点KM2-2的一端连接，反接制动接触器KM2的第二常开触点KM2-2的另一端连接在牵引接触器KM1的第一常开触点KM1-1与毫伏表之间，直流电机电枢绕组的另一端和反接制动接触器KM2的第一常开触点KM2-1的一端连接，反接制动接触器KM2的第一常开触点KM2-1的另一端连接在平波电抗器L和牵引接触器KM1的第一常开触点KM1-1之间，直流电机电枢绕组的另一端还通过制动电阻Rz和能耗制动接触器KM3的第一常开触点KM3-1的一端连接，能耗制动接触器KM3的第一常开触点KM3-1的另一端连接在反接制动接触器KM2的第二常开触点KM2-2与毫伏表之间，励磁电源CY的一端通过接触器KM4的第一常开触点KM4-1和励磁绕组的一端连接，励磁电源CY的另一端和励磁绕组的另一端连接，智能转速表n用于测量直流电机转速；
转换开关ZH1的4端和交流电P端连接，转换开关ZH1的1端通过延时继电器SLY的延时常闭触点与交流电P端连接，还通过反接制动接触器KM2的第三常闭触点KM2-3、能耗制动接触器KM3的第二常闭触点KM3-2和牵引接触器KM1线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的2端通过中间继电器SL线圈和交流电N端连接，中间继电器SL的电枢常开触点串接在电枢电源SY的供电回路中，中间继电器SL的励磁常开触点串接在励磁电源CY的供电回路中，转换开关ZH1的2端还通过中间继电器SL的第一常开触点、延时继电器SLY的线圈与交流电N端连接，转换开关ZH1的3端通过中间继电器ZJ1的第一常开触点、中间继电器ZJ2的第一常闭触点、牵引接触器KM1的第三常闭触点KM1-3、反接制动接触器KM2的第四常闭触点KM2-4、接触器KM4的第四常开触点KM4-4和能耗制动接触器KM3线圈与交流电N端连接，还通过中间继电器ZJ2的第二常开触点、中间继电器ZJ1的第二常闭触点、牵引接触器KM1的第四常闭触点KM1-4、能耗制动接触器KM3的第三常闭触点KM3-3和反接制动接触器KM2线圈与交流电N端连接，第一启动按钮Q1的一端与交流电P端连接，另一端通过按钮T1、接触器KM4线圈与交流电N端连接，第二启动按钮Q2的一端与交流电P端连接，另一端通过按钮T2、接触器KM4的第三常开触点KM4-3和中间继电器KS的线圈与交流电N端连接，
转换开关ZH1的4端还通过变压器T的原边与交流电N端连接，智能转速表n的触点1端与变压器T的次边的一端连接，触点2端通过中间继电器ZJ1的线圈与变压器T的次边的另一端连接，触点3端通过中间继电器ZJ2的线圈与变压器T的次边的另一端连接，中间继电器ZJ1的耗能常开触点的一端与变压器T的次边的一端连接，另一端通过耗能指示灯Dnh与变压器T的次边的另一端连接，中间继电器ZJ2的制动常开触点的一端与变压器T的次边的一端连接，另一端通过制动指示灯Dfj与变压器T的次边的另一端连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |