异步电动机能耗制动

淮阴工学院

课程设计说明书

作者: 俞晨羲学号：1121106125 学院: 机械工程学院

专业: 机械电子工程

题目: 三相异步电动机能耗制动系统设计指导者：高荣殷永华

目录

1 引言................................................. 错误！未定义书签。

2 能耗制动线路设计..................................... 错误！未定义书签。2.1能耗制动的基本原理.. (2)

2.2 能耗制动主体电路介绍 (2)

2.3能耗控制电路初选及改进 (4)

3能耗控制电路参数计算 (7)

3.1能耗制动状态机械特性 (7)

3.2三相异步电动机机械特性的三种表达式 (7)

3.3有关参数的计算 (9)

结束语 (10)

参考文献 (11)

1 引言

三相异步电机转子结构有笼型和绕线式两种。定子由定子铁芯，定子绕组和机座三部分构成。定子铁芯的作用作为电机磁路的一部分和嵌放定子绕组。铁芯一般采用导磁性良好，比损耗小的0.5mm厚的低硅钢片叠成。定子绕组是电机的电路，其作用是感应电动势，流过电流。定子绕组在槽内部分与铁芯间绝缘。转子由铁芯，转子绕组和转轴构成。转子铁芯是电机磁路的一部分，一般由0.5mm硅钢片冲制后叠压而成。转轴起支撑转子铁芯和输出机械转矩的作用。转子绕组有笼型和绕线式。本次设计主要用到笼型，重点介绍下笼型。在转子铁芯均匀分布的每个槽内各放置一根导体，在铁芯两端放置两个端环，分别把所有伸出槽外部分与端环连接起来。如果去掉铁芯剩下的绕组就像一个松鼠笼子。

三相异步电机之所以得到广泛应用，主要由于它结构简单，运行可靠，制造容易，价格低廉，兼顾耐用，而且有较高的效率和相当好的的工作特性。但是尚不能较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收之后的无功功率。

在交流电力拖动系统中, 异步电动机既可运行于电动状态, 又可运行于电磁制动状态, 随生产机械的不同要求而定。三相异步电动机的能耗制动, 是通过将运行在电动状态的异步电机的定子脱离交流电源时, 立即在定子两相绕组通入直流励磁电流的方法, 使定子产生静止磁场的。当转子由于惯性仍在旋转时, 其导体切割此磁场便感应电流并产生与转子转向相反的电磁制动转矩而实现制动。它广泛用于矿井提升及起重运输等生产机械上。

能耗制动是笼型电动机的制动方法之一，本设计就能异步电动机耗制动做下简要的探讨。

2能耗制动线路设计

2.1能耗制动原理

能耗制动就是在切断三相电源的同时，接到直流电源上（如图2.1所示），使直流电流通入定子绕组。理论物理告诉我们，直流电流的磁场是固定不动的，而转子由于惯性继续在原方向转动， 根据右手定则和左手定则不难确定这里的转子电流与固定磁场相互作用产生的转矩的方向。实事上，此时转矩的方向恰好与电动机转动的方向相反，因而起到了制动的作用。理论和实验证明，制动转矩的大小与直流电流的大小有关。直流电流的大小一般为电动机额定电流的0.5～1 倍。这种制动能量消耗小，制动平稳，但需要直流电源。

在有些机床中采用这种制动方法。由于受制动电动机 电流的影响，直流电流的大小受到限制，别是在工作环境 相对恶劣、三相电动机功率又相对较大的情况下，实施能 耗制动有一的困难。要使用能耗制动关键是要选配好直流 电源且注意直流电源开关的使用技术，切忌误操作，切忌 接线错误。

在直流能耗制动中直流电动机的电源，一般来自于交

流电路，并通过整流获得，随着大功率整流集成电路的应 图2.1 能耗制动接线图 用与发展，电路电流的整流往往由二极管整流向大功率集成电路稳压、整流方向发展。因此，选择好功率匹配、电流适中，满足能耗制动需求电路的设计，是解决问题的关键。当电动机用于起重设备，特别是机械加工车间的吊装、移位、运行时，应用直流电机反转达到制动目的，因为利用这种方法，一方面稳定性能好， 由线路均匀自动输出直流电压， 控制直流反转电动机，得到稳定的纯线性直流电压，实现电动机反转，制动交流电机。

2.2能耗控制主体电路介绍

根据能耗制动原理以及课题给出的技术参数可以大致设计出三相笼型异步电动机能耗制动的线路图，所需要元件如表2.1。

图2.2为笼型电动机能耗制动的控制总体线路。下面就其主体电路部分做一下介

R

绍。其中A,B,C是线电压为380V的三相电源。FU1是熔断器，用来保护电机，一旦出现功率长时间超过规定的最大负载时FU1会熔断切断电源，使整个线路断电，电机停止工作。FR1是热继电器，热继电器是防止电路过载，由于频繁启动或缺相，造成电流过大但还未到熔断器动作的时候，反时间限制，这时热继电器的金属片由大电流积蓄热量，拉动拉杆保护电动机熔断器起短路保护。最下面接的是符合课题技术参数的笼型异步电机。至于用于提供制动时的直流电流是由三相电源任意两相经过桥式整流后的到，在桥式整流电路中串接一个可变电阻，通过调节电阻调节制动电流从而达到满足制动要求。

A B C

能耗制动电路主体部分能耗控制电路控制电路部分

图2.2 能耗制动电路

从控制线路原理分析，按下SB2按钮在电动机开始起动的瞬间，KM1接触器的线圈、时间继电器KT的线圈同时通电,接触器和时间继电器同时动作而吸合，吸合时间一般都为几毫秒到几十毫秒，但两者的吸合时间是有差异的，为接触器的全行程比

时间继电器大，磁系统动作灵敏度比时间继电器低，因此吸合时间比时间继电器长，尤其对于大容量的接触器而言， 动作吸合时间比时间继电器可能大几十毫秒，这就使得时间继电器延时断开的动合触点在SB 2按下的瞬间先于KM1的动合触点接通，使得KM 2的线圈瞬间也得电接通，很有可能造成KM 2触头闭合，使直流电流通入定子绕组( 在KM 1吸合后，随着KM 1辅助常闭触点的断开，KM 2线圈断电，当然这个过程很短暂) 。就是说，电动机开始起动的瞬间也处于瞬间的制动过程，则会增加起动电流，缩短接触器的使用时间。

2.3能耗控制电路初选及改进

初步设计的笼型电动机能耗制动的控制线路见图2.3, 其中采用了断电延时的时间继电器KT 的一个延时断开的动合触点，在制动时, 线路的动作次序如下:

针对以上控制线路的不足,提出了一种改进方法: 增加一对KM1 辅助常开触头,

图2.3笼型电动机能耗制动的控制线路

1KM 断电 电动机脱离电源

KM 2通电 制动开始 延时 KM 2断电 制动结束

按下SB 1表2.1 元件清单