交流异步电动机制动的几种方式附原理案例

交流异步电动机制动的几种方式附原理案列

工业变频2009-06-16 16:00:42 阅读4628 评论1 字号：大中小订阅

一、再生回馈制动

再生回馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈制动不能制动到停止状态。

二、反接制动

反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。

三、能耗制动

电机在正常运行中，为了迅速停车，在电机定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。

1.能耗制动的原理

如果三相异步电动机定子绕组断开三相电源后，则电机内无磁通势。从而电磁转矩＝0，

电动机在负载转矩作用下，自然停车，这是自然制动过程。

能耗制动的电路原理图如图5.22所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1K 断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流( 也称直流励磁电流)，即接通开关2K，从而在电机内形成一个不旋转的空间位置固定的磁通势，最大幅值为。在三相交流电源切断后的瞬间，电动机转子由于机械惯性其转速不能突变，而继续维持原逆时针方向旋转。此时，直流电流产生的空间固定不转的磁通势相对于旋转的转子是一个旋转磁通势；旋转方向为顺时针，转速大小为。这种相对运动导致了转子绕组有感应电动势，并产生电流和电磁转矩，根据左手定则可知，的方向与磁通势相对于转子的旋转方向是一样的，但与转速的方向相反，电动机处于制动运行状态，电机转速迅速下降，直到转速时，磁通势与转子相对静止，＝0, ＝0, , 减速过程结束，电动机将停转，实现了快速制动停车。如果负载是反抗性负载，则电机转速将停车。如果负载是位能性负载，则电机转速时必须立即用机械抱

闸，将电机轴刹住停车。

图5.22 能耗制动接线图

由于制动过程，转轴的机械能转换成电能消耗在转子回路的电阻上，因此，称为能耗制动。

2.能耗制动的机械特性

三相异步电动机能耗制动的机械特性的推导类似于三相异步电动机固有机械特性的推导。当异步电动机切断三相交流电源，接入直流电流时的等值电路如图5.23所示。它是转子绕组相数、匝数、绕组系数及转子电路的频率都折合到定子边界的结果。

图5.23 能耗制动的等值电路图5.24 能耗制动的电流关系

图中为能耗制动转差率。当直流磁通势于转子之间相对转速（既转差）不变时，即，且的相对转子的转速即同步转速为，则

转子绕组感应电动势的大小和频率为：

图中为等值电流，它是通过三相异步电动机定子绕组接入直流电流换算得到的。利

用三相交流电流产生的旋转磁通势等效替代直流磁通势的办法，可推导出与

的关系如下：

当电动机定子绕组为ㄚ形接法时，有

当电动机定子绕组为△形接法时，有

根据等值电路画出能耗制动时各电流之间的关系图如图5.24 所示，则

(5.25)

忽略励磁电阻的铁损耗作用，则

(5.26)

对于转子功率因数角，有

(5.27)

将式（5.26）、（5.27）代入式（5.25），整理各得

则

(5.28)

上式为能耗制动的机械特性表达式。

和电动机运行状态时的机械特性参数表达式推导方法一样，可导出能耗制动时的最大转矩及相应的转差率为

(5.29)

根据式（5.28）画出三相异步电动机能耗制动时的机械特性如图 5.25 所示，图中曲线

图5.25 能耗制动的机械特性图5.26 能耗制动过程

1为直流电流为，转子串入电阻时的特性；曲线2为直流电流为，转子串入

电阻时的特性；曲线3为直流电流为( ＞)，转子串入电阻时的特性；曲线4为电机运行的固有特性。

3.制动过程分析

三相异步电动机工作于电动运行状态时，采用能耗制动停车，电动机的运行点如图5.26所示。即。改变直流电流的大小而改变制动转矩的大小，从而改变制动时间的大小。4.直流电流的选择

对于三相鼠笼式异步电动机取

对于三相绕线式异步电动机取

式中为异步电动机的空载电流，一般取。

能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合。也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度，使重物保持匀速下降，只需改变直流电流的大小（调节电位器RP）

或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的。

5.3.2 反接制动

三相异步电动机的反接制动分为定子电源反接的反接制动和倒拉反接制动两种

1.定子电源反接的反接制动

（1）反接制动原理

三相绕线式异步电动机处于正常电动运行，当改变三相电源的相序时，如图5.27电路接线图中1K断开，2K闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制动过程。由于电源相序改变，圆形旋转磁场反向，而转子不可能立即改变转向，因而转子感应电动势反向，电流反

向，则电磁转矩也反向，电动机处于制动运行状态，电动转速迅速下降，直到转速，

电机将停转，从而实现了快速制动停车。

（2）机械特性

电动机的固有特性如图5.28所示的曲线1。当定子两相反接时，旋转磁场改变方向，则同步转速为，转差率，反接制动机械特性变为曲线2。根据异步电动机等值电路中表示机械负载的附加电阻，则机械功率为

即负载向电动机内输入机械功率。而定子传递到转子的电磁功率为

表明定子仍向电源吸收电功率，再由定子向转子传递电磁功率。由于

表明转子回路的铜损耗来自定子吸收电源的电功率和负载送入的机械功率，这个数值很大。若不在转子回路串入较大的电阻器，转子铜损耗将无法消耗，将导致电机转子绕组过热而损坏，因此，电机转子回路必须串入大电阻R，此时，反接制动的机械特性为曲线3。

（3）制动过程分析

三相绕线式异步电动机工作于电动状态时，开关1K 闭合2K 断开。当电机定子电源反接时，开关1K 断开2K 闭合，同时转子回路串入大电阻，即3K 断开，电动机的运行点以

，使得电动机快速停车。如果电动机拖动较小的反抗性恒转矩负载或位能性恒转矩负载运行，并采用定子电源反接的反接制动停车，那么必须当电机转速时切断电源并停车，否则电动机将反向起动到点。