异步电动机的制动 2
三相异步电机的制动
摘要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。
特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。
由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。
电机是现代工农业生产和交通运输的重要设备，与电机配套的控制设备的性能已经成为用户关注的焦点。
电机的控制包括电机的起动、调速和制动。
异步电动机由于具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高、工作特性较好等优点，因而在电力拖动平台上得到了广泛应用。
据统计，其耗电量约占全国发电量的40%左右。
当电机并入电网时，电机转速从静止加速到额定转速的过程称为电机的起动过程。
异步电动机的起动性能最重要的是起动电流和起动转矩。
因此在电机的起动过程中，如何降低起动电流，增大起动转矩，一直是机电行业的专家们探讨的重要课题。
电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。
本文是对三相异步电动机做出深入的剖析与设计。
三相异步电动机是一种具有高效率、低磨损、低噪声的电机机种.本设计在介绍三相异步电动机中，关于相数、极数、槽数及绕组连接方式的选择方法和应遵从的规律详细的加以说明和介绍。
文中主要介绍了几种常用的制动方式的特点，对不同制动方式进行了技术比较，分析了他们各自的实用场所，为实际应用提供了科学的理论依据。
关键词：三相异步电动机结构制动方式前言电动机是把电能转换成机械能的设备。
近几十年随着科技的发展电动机在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，被广泛地应用着。
随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。
此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来与单相电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。
异步电动机基本知识
异步电动机基本知识异步电动机(asynchronous motor) 又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。
异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式、绕线式异步电动机。
作电动机运行的异步电机。
因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。
异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。
在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。
基本特点转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。
以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。
异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。
它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。
其局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率（见异步电机），因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床等），不如直流电动机经济、方便。
此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。
因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理。
应用由于异步电动机生产量大,使用面广,要求其必须有繁多的品种、规格与各种机械配套。
因此，异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用化。
在各类系列产品中，以产量最大、使用最广的三相异步电动机系列为基本系列；此外还有若干派生系列（在基本系列基础上作部分改变导出的系列）、专用系列（为特殊需要设计的具有特殊结构的系列）。
异步电动机的种类繁多，有防爆型三相异步电动机、ys系列三相异步电动机、y、y2系列三相异步电动机、YVP系列变频调速电动机等等. 新中国第一台异步电动机于50年代初在合肥工业大学诞生。
异步电动机制动方法
异步电动机制动方法异步电动机的制动方法主要包括直接制动、间接制动和再生制动三种方式。
1. 直接制动：直接制动是通过断开电源，切断电动机的电流来实现的。
直接制动的方法有机械制动和电磁制动两种。
a) 机械制动：机械制动是通过外力，如制动器或摩擦制动器，使电动机停止转动。
机械制动的优点是简单可靠，但在制动时会产生较大的惯性力，对设备和电动机的损伤较大。
b) 电磁制动：电磁制动是通过在电动机内部产生磁场，利用磁场的相互作用来实现制动的方法。
电磁制动通常分为电容器制动和电阻制动。
- 电容器制动：在电动机的转子电路中加入一个电容器，使电动机在停电后能够产生转矩，使电动机快速停转。
电容器制动能够在较短的时间内使电动机停止转动，但由于电容器本身的限制，只适用于小功率的电动机。
- 电阻制动：在电动机的转子电路中加入一个外接电阻，使电动机在停电后通过电阻消耗能量，从而实现制动。
电阻制动的优点是结构简单，适用于大功率的电动机，但制动效果相对较差。
2. 间接制动：间接制动通常是通过改变电动机的供电方式或运行参数来实现制动。
a) 切换制动：在电动机的起动电路中加入切换器，当电机停转时，切断电源，使电机停止转动。
切换制动是一种简单可靠的制动方式，但由于切换时会产生较大的电压冲击，对电动机和电源造成一定损坏。
b) 反接制动：在电动机的定子绕组或转子绕组中加入交流供电装置，改变电动机的转子磁极，使电动机产生反向电动势，使电动机快速停转。
反接制动通常用于较大功率的电动机，但具有复杂的调节和控制系统。
3. 再生制动：再生制动是通过改变电动机的工作方式，将制动过程中产生的能量送回电网或其他负载来实现。
再生制动通常分为电动制动和电压源制动两种。
a) 电动制动：当电动机在超过额定转速时，将电动机作为发电机运行，将产生的电能反馈到电网中，从而实现制动。
电动制动是一种经济高效的制动方式，能够在制动过程中回收能量，减少能源浪费。
b) 电压源制动：通过在电动机的转子绕组或定子绕组中接入电压源，改变电动机的转子磁极，使电动机产生反向电动势，从而实现制动。
异步电机制动原理
异步电机制动原理
异步电机制动原理是利用电机运转过程中的电磁感应现象和阻力的作用实现的。
当给电机断电或减小电源电压时，电机的转矩减小，运转速度下降。
这时，电机通过电磁感应现象，在绕组中产生电磁力矩，反向作用于转子，使转子继续运动，从而实现电机的制动。
制动时形成的电磁力矩与负载转矩和转子惯性矩的差异有关，当负载转矩大于电机转矩时，电机制动效果显著。
在异步电机制动过程中，通过改变电源电压的大小和频率来实现制动。
当断电或减小电源电压时，电机绕组中的电流也随之减小，从而减小了电机产生的电磁力矩。
同时，电机绕组中的电流变化也会引起转子磁通的变化，从而产生电磁感应电流。
在制动开始时，电磁感应电流的方向与旋转方向相同，即转子继续旋转，减速过程中，电磁感应电流的方向与旋转方向相反，即转子逐渐停止旋转。
此外，外加上制动阻力会加大电机停止的速度。
制动阻力可以通过机械装置实现，例如摩擦制动器、液阻制动器、电液制动器等。
这些装置通过给转子提供额外的阻力，使其停止旋转的速度更快。
总之，异步电机的制动是通过改变电源电压的大小和频率以及提供制动阻力来实现的。
通过电磁感应现象和外加的制动阻力，电机的转矩逐渐减小，使转子停止旋转，从而实现电机的制动效果。
三相异步电动机启动,调速,制动
任务3.三相异步电动机的制动及实现
（1）电源反接制动
三相异步电动机的电源反接制动是将三相电 源中的任意两相对调，使电动机的旋转磁场反 向，产生一个与原转动方向相反的制动转矩， 迅速降低电动机的转速，当电动机转速接近零 时，立即切断电源。
这种制动方法制动转矩大，效果好，但冲击 剧烈，电流较大，易损坏电动机及传动零件。
（4）绕线型异步电动机转子串 电阻起动
绕线型异步电动机的起动，只要在转子回 路串入适当的电阻，就既可限制起动电流， 又可增大起动转矩，但在起动过程中，需 逐级将电阻切除。现在多用在转子回路接 频敏变阻器起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务1：三相异步电动机的起动及实现
3.三相异步电动机启动控制电 路
任务1：三相异步电动机的起动及实现
自锁(自保): 依靠接触器自身辅助常开 触头
而使线圈保持通电的控制方 式 自锁触头: 起自锁作用的辅助常开触 头 工作原理： 按下按钮（SB1），线圈（KM）通 电，电机起动；同时，辅助触头 （KM）闭合，即使按钮松开，线圈 保持通电状态，电机 连续运行。
图为单向连续运行控制电路
K1为起动电流倍数：Ist为电动机的起动电流(A)；In为电 动机的额定电流(A)；Sn为电源变压器总容量；Pn为电 动机的额定功率。
Hale Waihona Puke 任务1：三相异步电动机的起动及实现
（2）.星-三角降压起动 正常运行时，接成△形的鼠笼电动机，在起动时接成 星形，起动完毕后再接成△，称星-三角起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务3.三相异步电动机的制动及实现
3.反接制动控制电路
任务3.三相异步电动机的制动及实现
4.能耗制动控制电路
机电传动与控制简答题
东莞理工学院（本科）期末考试参考试题库2015--2016学年第一学期《机电传动与控制》开课单位：机械工程学院，考试形式：闭卷，允许带计算器、绘图仪器入场题序一二三四五六七八总分得分评卷人问答题（3道题）：30分1、直流启动、制动方法、调速方法、各种调速方法有何优缺点？答：把带有负载的电动机从静止起动到某一稳定速度的过程为起动过程。
电动机起动时，必须先保证有磁场(即先通励磁电流)，而后加电枢电压。
直流电动机的启动方法：直接起动,串电阻启动，降低电枢电压启动直流电动机的制动方法：能耗制动，反接制动，回馈制动直流电动机的调速方法：改变主磁通调速、改变电枢电压调速和电枢回路串联电阻调速调速方法优缺点：1.改变磁通调速的优点是调速平滑，可做到无级调速，调速经济，控制方便，机械特性较硬，稳定性较好。
但由于电动机在额定状态运行时磁路已接近饱和，所以通常只是减小磁通将转速往上调，调速范围较小。
2.改变电枢电压调速的优点是不改变电动机机械特性的硬度，稳定性好，控制灵活、方便，可实现无级调速，调速范围较宽。
但电枢绕组需要一个单独的可调直流电源，设备较复杂。
3.电枢串联电阻调速方法简单、方便，但调速范围有限，机械特性变软，且电动机的损耗增大太多，因此只适用于调速范围要求不大的中、小容量直流电动机的调速场合。
2、交流启动、制动方法、调速方法、各种调速方法有何优缺点？答：笼型异步电动机启动方法：直接启动，降压启动所谓降压起动，是利用起动设备将电压适当减小后，加到电动机定子绕组上进行起动，待电动机起动完毕后，再使电压恢复到额定值。
异步电动机降压起动的方法主要有：自耦变压器降压起动、星-三角（Y/△）降压起动和在定子电路中串电阻（或电抗）降压起动。
异步电动机的制动方法：反接制动，能耗制动，回馈制动异步电动机的调速方法：变极对数调速，变频调速，改变转差率调速（具体调速方法包括改变定子电压调速、转子绕组串电阻调速和电磁滑差离合器调速）简单版：1）调压调速这种办法能够无级调速，但调速范围不大2）转子电路串电阻调速这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。
第2章三相异步电动机控制线路模板ppt课件
特 点：
起动按钮的常开触点并联；停止按钮的常闭触点串联。
操作
无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动； 操作任意一个停止按钮可以打断自锁电路，使电动机停止运行。
SB1乙
SB1甲
SB2甲
KM
2、工作台前进至终点自动停车； 3、工作台在终点时，启动电机只能反转； 4、工作台后退至原位自动停车； 5、工作台在前进或后退途中均可停车，再 启动后既可进也可退。
实现方法：在生产机械行程的终点和原位安装行程开关
运动过程
按下SB2 工作台正向运行 至终点位置撞开SQ2 电机停车
（反向运行同样分析）
SB2乙
K M
甲地
乙地
SB1甲、SB2甲实现就地控制； SB1乙、SB2乙实现远方控制。
（a）
（b）
多点控制电路
2.2.5 自动循环控制
正程：电动机正转； 逆程：电动机反转。
控制要求：
工作台 B
后退 前进
SQ4 SQ1
床身
工作台 A
SQ2 SQ3
机床工作示意图
1、工作台在原位时，启动电机只能正转；
（1）工作台在原位时： 启动后只能前进，不能后退。 （2）A前进到终点时： 立即后退，退回到原位自动停。
（3）A在途中时： 可停车；再启动时，既可前进也可后退。 （4）A在途中时，若暂时停电，复电时，A不会自行运动。 （5）A在途中若受阻，在一定时间内电机应自行断电而停车。
基本电路的结构特点： 1. 自锁——接触器常开触点与按钮常开触点相并联。 2. 互锁——两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路
三相异步电动机的起动调速和制动PPT学习教案
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7.2.1转子回路串电阻起动
➢起动电阻 的计算
Z2s
sN E2N 3I2N
r2
jx2
r2
sN E2N 3I2N
R3 R2 3r2 3
R3 r2
3
SA SD
3
SA T1sN / TN
3
TN T1sN
m Rm m TN
r2
T1sN
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k k
zk
其中短路 阻抗为
zk
UN 3I s
UN 3K1I N
若定子回 路串电 阻起动 ，也属 于降压 起动， 也可以 降低起 动电流 。但由 于外串 的电阻 上有较 大的有 功功率 损耗， 特别对 中型、 大型异 步电动 机更不 经济。
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7.1.5 延边三角形起动
U
2
U
2 x
U121
2U xU11
co s1 2 0
U
2 x
U121
U
xU11
Ux
U11
U12
U11
I11 3
z12
U11
U11 3 z11
z12
z11 z12 U X 0.71U
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三相鼠笼式异步电动机降压起动方法的比较
7.2.2 转子串频敏变阻器起动
2 结构 变阻器是一种无触点电磁元件，相当 于一个 等值阻 抗。在 电动机 过程中 ，由于 等值阻 抗便随 转子电 流频率 减小而 自动下 降（自 动变阻 ），从 而只须 一级变 阻器， 就可以 把电动 机平稳 地起动 起来。 变阻器 实质上 是一个 铁芯损 耗特大 的三相 电抗器 。它由 数片E 型钢板叠 合成的 铁芯及 线圈 两个主 要部份 组成。 钢板间 来以垫 圈，保 持片间 距离， 以利散 热。
第5章异步电动机二
以变压器的运行理论为基础，分析异步电动 机运行时的电磁物理过程，导出电动势和磁动势 的平衡方程式，画出相量图，求出真等效电路。 最后分析它的电磁转矩和运行性能。
§5-1 三相异步电动机运行时的电磁过程
一、异步电动机空载运行时的物理情况
N1 N2 为定子、转子绕组一相串联的匝数
f1
是定子通电频率。
Kw 是绕组因数。
在这种运行状态下，转子绕组中呈有感应电动势，
但由于开路转子电流的为？不会产生电磁转矩，转子 呈禁止不动的（ ）n。 0同此转子绕组切割磁场的速 度和定子绕组相同。
由于定子电流除了产生磁通 m 之外，还产生定 子漏磁通 1 ，它必然在定子绕组中产生漏电动势和 变压器一样用漏抗压降来表示：
U1
I0 F10
I2 F2 0
1 E1 Fm0 m
E1 E 20
二、异步电动机负载运行时的物理情况
特点 转子绕组中出线电流,这一电流也要形成磁动
势和磁场。 （一） 转子磁动势的分析
转子磁动势 F2也是一个旋转磁动势，并在空间 按正弦规律分布，以绕线式异步电动机为例。
（二）绕组归算
用一个相数、每相串联的匝数以及绕组因数 和定子绕组一样的绕组代替经过频率归算后的转 子绕组。
归算后转子各量的归算值用加“ ′”表示。
1、转子电流的归算
根据转子磁动势不变，可得
0.9
m1 2
N1Kw1 p
I2
0.9
m2 2
N2Kw2 p
I2
I I I m2N2Kw2
F1 F2 Fm Bm (m )
或
F1 Fm (F2 )
变频器总复习题
一、填空题1．变频器按变换环节分为（交—交变频器）和（交—直—交变频器）；前者称为（直接式变频器），后者称为（间接式变频器）。
2．变频器按直流电源的性质分为（电流型变频器）和（电压型变频器）。
3．电流型变频器的中间直流环节采用（大电感器）作为储能元件，常应用于（负载电流）变化较大的场合；电压型变频器的中间直流环节采用（大电容器）作为储能元件，常应用于（负载电压）变化较大的场合。
4．变频器按电压的调制方式分为（脉宽调制[SPWM]）变频器和（脉幅调制[PAM]）变频器。
5．变频器的功用是将（频率固定）的交流电变换成（电压频率连续可调）的三相交流电，以供给电动机运转的电源装置。
6．变频器的额定功率指的是它适用的（4极交流异步电动机的功率）。
7．输出电抗器的主要作用是（补偿长线分布电容）的影响，并能抑制变频器输出的（谐波），起到减小（噪声）的作用。
8．把功率开关、驱动电路和故障检测电路集成在一起的智能功率模块，称为（IPM）。
9．（IEGT）是融合了IGBT与GTO优点的一种新型电力电子器件。
10．EXB系列集成驱动器是结合（IGBT）模块的特点而研制和开发的专用集成驱动器。
11．三相电源的线电压为380V，则通用变频器直流母线的平均电压是（513 ）V。
在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上升至（760V）左右时，变频器过电压保护动作。
12．电流型变频器输出的电流波形为（矩形波），与负载性质无关；当带电动机负载时，输出的电压波形为近似（正弦波）；而电压型变频器输出的交流电压波形为（矩形波）。
13．在基频以下，变频器的输出电压随输出率的变化而变化，适合变频调速系统的（恒转矩负载特性）；在基频以上，变频器的输出电压维持电源额定电压不变，适合变频调速系统的（恒功率负载特性）。
14．变频器和主电源间常用的切换方式有（冷切换）和（热切换），后者又可分为（硬切换）和（软切换）。
15．变频器供电电源异常表现的形式有（缺相）、（电压波动）和（瞬间停电）。
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速作者：王峰来源：《中国科技博览》2017年第35期[摘要]异步电动机具备许多的特性，其中包括结构简单、价格相对较低、维护方便等。
所以，在电力拖动系统中经常能够看到异步电动机的身影。
电子技术以及交流调速技术的不断发展和逐渐成熟，极大地优化了异步电动机的调速技能。
到现在为止，在许多工业电气自动化领域中，异步电动机的电力拖动都得到了广泛运用。
[关键词]三相异步电动机；机械特性；启动；制动；调速中图分类号：TP325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0038-011 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是：在电动机的定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下，电动机的转速或转差率与电磁转矩之间的关系，即n=f（T）或s=f（T）转速与转差率有某种程度上的对应关系。
机械特性可以用函数来表示，也可以用曲线来表示。
用函数表达机械特性曲线时有三种表达形式，包括物理表达式、参数表达式以及实用表达式。
物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩是如何产生的，可知是因为主磁通与转子有功电流互相作用得以产生的电磁转矩。
参数表达式描述的是电动机和电源参数和电磁转矩的关系。
应用这一关系式，能够很便捷地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。
实用表达式简单方便，有利于记忆，常常出现在工程计算中。
三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为机械特性。
固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到额定电压和额定频率时，电动机按照正确的接线方式，在定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性曲线。
人为机械特性指的是人为改变电源电压、电流频率、定子极对数以及定子与转子电路的电阻与阻抗能够得到的不同机械特性。
用来反映过载能力和启动性能的两个非常主要的指标是电动机的最大转矩和启动转矩。
电动机的过载能力、启动性能和最大转矩、启动转矩有相同的变化趋势。
三相异步电动机的机械特性是以一条非线性曲线表现出来的。
三相异步交流电动机制动的常用方法
三相异步交流电动机制动的常用方法
三相异步交流电动机的制动是指将电动机的转速减缓或停止，常用的方法有以下几种：
1. 直接制动法：即将电动机的电源直接切断，电动机的转子惯性使其继续转动，由于没有电源给它提供能量，电动机会逐渐减速直至停止。
2. 反接制动法：将电动机的两条相线交换接线，使电动机变成发电机，将其与外部电阻负载相连，电动机继续转动，通过外部电阻的消耗，将电动机的能量转化为热能散失，从而达到制动的目的。
3. 动态制动法：在电动机运行时，通过改变电动机的电源参数，如改变电源电压、频率等，使电动机的电磁能转化为机械能，使其减速或停止运转。
4. 电磁制动法：在电动机转速较高时，通过向电动机的绕组通电，产生电磁力，使电动机的转子减速或停止，这种方法适用于制动力较大的场合，如起重机、卷扬机等。
5. 转矩控制制动法：通过控制电动机的电源，使电机产生逆转矩，对电动机进行制动，这种方法适用于制动精度要求较高的场合，如卷板机、拉拔机等。
- 1 -。
三相异步电动机的三种制动方式
三相异步电动机的三种制动方式最经济:回馈制动最迅速:反接制动能制停:能耗制动时间:2010-04-27 16:47来源:作者:点击:次三相异步电动机与直流电动机一样，也有再生回馈制动、反接制动和能耗制动三种方式。
它们的共同点是电动机的转矩M与转速n的方向相反，以实现制动。
此时电动机由轴上吸收机械能，并转换成电能。
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。
以下是再生回馈制动存在：（1）当电网的频率突然下降或者电机的极数突然增高，电机可能工作在发电状态，此时的电机将机械能转变成电能回馈给电网。
如图1，当电机在电动状态下运行时工作于P点，在突然变极或者变频时，电机的工作特性会突然在a线1段部分（蓝线部分），电机的转矩突然变负，其制动作用，直到最后重新稳定工作于P点为止，电机又回到电动状态。
2图1（2）当电机在位能负载（如吊车、提升机）的作用下，使其转速n高于同步转速n，此时，电机的输出转矩变负，电机由轴上吸收机械能，当电机的转矩（制0点），此动转矩）与负载的位能转矩相平衡时，电机既稳定运行（如图2中P3时电机以高于同步转速的速度运行。
在转子电路中串入不同的电阻，可得到不同的人为机械特性，并可得到不同的稳定速度，串入的电阻越大，稳定速度越高，一般在回馈制动时不串入电阻，以免转速过高。
图2二、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。
（1）电源两相反接的反接制动：点稳定运行，为使电机停转，将定子三根电源线中如图3所示，电机原在P1的任意两根对调，使旋转磁场反向，电机的转矩反向，起制动作用，电机运行在a线段。
当电机制动停止时，应及时将电机与电网分离，否则电机会反转。
电源两相反接反接制动的优点是制动效果强，缺点是能量损耗大，制动准确度差。
三相异步电动机的各种运行状态
8.5三相异步电动机的各种运行状态
8.5.1电动运行状态
T与n方向一致， n<n1，0<s<1， T 为拖动转矩，特性 在第Ⅰ、Ⅲ象限。
2
8.5.2 能耗制动
1能耗制动基本原理
• 三相异步电动机处于电动运 行状态的转速为n，如果突然 切断电动机的三相交流电源， 同时把直流电通入它的定子 绕组，例如开关K1打开、K2 闭合，结果，电源切换后的 瞬间，三相异步电动机内形 成了一个不旋转的空间固定 磁动势，用F=表示。
• 磁通势与转子相对转速为-n
• •
F~的转速，即同步转速为
能耗制动转差率 n
n1
60 f1 p
n1
• 转子绕组感应电动势的大小与频率则为:
E2 E2
f2 f1
7
三相异步电动机能耗制动的等值电路
8
4、能耗制动的机械特性
能耗制动时，铁损耗很小，可以 忽略。这样一来，根据等值电路画出电 动机定子电流、励磁电流及转子电流之 间的相量关系如右图所示。
14
机械功率为 从定子到转子的电磁功率为
转子的铜耗为
说明两部分能量全部消耗在电阻上，一部分消 耗在转子本身的内阻R2上，因R2很小，故能量 大部分消耗在外串电阻RS上。这样可以减小转 子发热程度
15
特点和应用
特点： s>1 ，运行过程中能量消耗多，改变
转子串接电阻，可变速度。 应用：
适用于位能性负载下放重物。
鼠笼式电机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于 频繁
13
8.5.4 倒拉反转运行
拖动位能性恒转矩负载运行 的三相绕线式异步电动机， 若在转子回路内串入一定值 的电阻，电动机转速可以降 低。如果所串的电阻超过某 一数值后，电动机还要反转， 称之为倒拉反转制动运行状 态。倒拉反转运行时负载向 电动机送入的机械功率是靠 着负载贮存的位能的减少， 是位能性负载倒过来拉着电 动机反转
三相异步电动机工作原理及运行分析2
3 pU 12 r2′ / s T= ′ 2πf1 [(r1 + r ′ / s ) 2 + ( x1σ + x 2σ ) 2 ]
极对数; 式中 p — 极对数 U 1 — 电动机相电压； 电动机相电压； f1 — 定子频率； 定子频率； x 定子绕组的电阻和电抗； r1 、σ 1 — 定子绕组的电阻和电抗； x′ 转子绕组的折算电阻和电抗。 r2′ 、2σ — 转子绕组的折算电阻和电抗。
通过机械特性曲线， 通过机械特性曲线，可以看到三相异步 电动机具有以下一些特点。 电动机具有以下一些特点。 (1)在起动的瞬间，即s=1时的电磁转矩 在起动的瞬间， 在起动的瞬间 时的电磁转矩 称为起动转矩 Tst 。通过数学分析的方法可 起动时，电动机的起动电流很大， 知，起动时，电动机的起动电流很大，但 转子功率因数很小， 转子功率因数很小，而 T = CT Φ m I 2 cos φ 2，故起 动转矩并不很大。 动转矩并不很大。
三相异步电动机 工作原理及运行分析(2) 工作原理及运行分析
复习旧课要点—— 复习旧课要点 1.三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的工作原理 电动机运行、发电机运行、 电动机运行、发电机运行、制动状态下运行 2.三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 功率、损耗的含义；功率平衡关系； 功率、损耗的含义；功率平衡关系；转矩平 衡方程
sm = ′ r2′ + rst r + ( x1σ + x ′ σ ) 2
2 1 2
=1
此时在转子回路中应串入电阻的折算值 为 r ′ = r + (r ′ + ( x + x′ ) − r ′。若转子回路串入的电 s 阻超过该值， >l，说明电动机的起动转矩 阻超过该值， ， 变小。 变小。
三相异步电动机电气制动方法
三相异步电动机电气制动方法
三相异步电动机电气制动的方法：
一、抗止法制动
1、原理：抗止法制动的原理就是通过利用电机的电感与抗感特性，把电机产生的磁场转换为交流电源形成的反向偏置电流，使电机减速停止。
2、方法：通过调节抗止式制动电机反向偏置电流大小来实现电机的加减速调速控制。
3、优点：反应快，传动速度稳定、有效，保养简单，安全性较高；
4、缺点：偏置时需要消耗大量功率，制动力量比较弱，结尾时制动力快速衰减。
二、微报法制动
1、原理：微报法制动的原理就是当加入微报信号时，电机发出的偏心磁场会发生均匀的变动，迫使电机产生频率与微报信号同频的微报电流，使电机减速制动停转。
2、方法：使电动机的感应电流发生小幅度变动，以产生比较纯正的指令电流，通过改变反向微报量的大小来实现升速减速调节控制；
3、优点：驱动快速、正确性高；
4、缺点：体积大、结构复杂，控制精度欠佳。
三、强制冷却
1、原理：强制冷却法制动的原理就是在油室内给电机装上开启电机冷却风机，在油室内加入空气或者冷却液体，使电机保持特定的温度，从而使无条件的制动有条件的实现。
2、方法：给电机装上开启的冷却风机，通过调节风机转速来调节电机的温度以及制动速度；
3、优点：噪声低，制动力大，精度高；
4、缺点：投入成本较高，控制要求复杂，使用前需要对制动系统进行调试。
总结：三相异步电动机电气制动的方法主要有抗止法制动、微报法制动和强制冷却法制动，每种方法都有各自的优点和缺点，应根据电机制动的要求，结合使用实际情况选择制动方法。
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扬州大学专业软件应用综合设计报告学院级专业题目异步电动机综合仿真设计四学生学号指导教师年月日目录1 引言 (3)2 设计依据及框图 (4)2.1 设计平台 (4)2.2 设计思想 (6)2.3 设计结构框图或流程图 (10)2.4 各模块功能简介 (11)3 软件调试分析 (14)3.1 自然制动 (14)3.2 能耗制动 (17)3.3 反接制动 (21)3.4 回馈制动 (24)4 结语 (27)4.1 结论与讨论 (28)参考文献 (29)致谢 (29)异步电机综合仿真设计四摘要：异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点，在日常生活中得到广泛的使用。
目前，电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂，而仿真是对其进行研究的一个重要手段。
MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件，可用动作系统的建模和仿真。
在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上，应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型；在加入相同的三相电压和转矩的条件下，使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。
本次课程设计对异步电动机的四种制动方式进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。
经分析后，表明模型的搭建是合理的。
因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真，并通过实际的电动机参数，对建立的模型进行了验证。
关键字：SIMULINK，异步电机，制动参数，MATLAB1 引言由于生产机械的不断更新和发展，对电动机的起动性能也提出了越来越高的要求。
电动机作为重要的动力装置,已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。
直流电动机其调速在过去一直占统治地位,但由于本身结构原因,例如换向器的机械强度不高,电刷易于磨损等,远远不能适应现代生产向高速大容量化发展的要求。
相比之下，三相异步交流电动机拥有延长设备的使用寿命，有强大的降噪能力，操作智能化，维护简便、通用性强等众多特性,特别是三相鼠笼式异步电动机,由于其结构简单、制造方便、价格低廉,而且坚固耐用,惯量小,运行可靠等优势,在工业生产中得到了极广泛的应用,也正在发挥着越来越重要的作用。
1985年，由Depenbrock教授提出的直接转距控制理论将运动控制的发展向前推进了一大步。
接着1987年把它又推广到弱磁调速范围。
不同于矢量控制技术，它无需将交流电动机与直流电动机作比较、等效和转化，不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
它只是在定子坐标系下分析交流电机的数学模型，强调对电机的转距进行直接控制，省掉了矢量旋转变换等复杂的变换与计算。
直接转距控制从一诞生，就以新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能受到人们的普遍关注。
系统建模与仿真一直是各领域研究、分析和设计各种复杂系统的有力工具。
建模可以超越理想的去模拟复杂的现实物理系统；而仿真则可以对照比较各种控制策略和方案，优化并确定系统参数。
长期以来，仿真领域的研究重点是放在仿真模型建立这一环节上，即在系统模型建立以后，设计一种算法，以使系统模型为计算机所接受，然后再将其编制成计算机程序，并在计算机上运行。
显然，为达到理想的目的，在这一过程中编制与修改仿真程序十分耗费时间和精力，这也大大阻碍了仿真技术的发展和应用。
近年来逐渐被大家认识的Matlab 语言则很好的解决了这个问题。
本实验的目的是通过MATLAB的仿真实验，了解异步电机的运行情况。
1.掌握SIMULINK仿真环境常用模块库和电力系统模块库；2.对鼠笼式异步电动机自然制动进行仿真设计；3.对鼠笼式异步电动机能耗制动进行仿真设计；4.对鼠笼式异步电动机反接制动进行仿真设计；5.对鼠笼式异步电动机回馈制动进行仿真设计；2 设计依据及框图2.1 设计平台MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
本次实验主要使用MATLAB 7.0版本。
利用Simulink仿真模块进行异步电机的制动仿真实验。
MATLAB系统可分为五个部分:MATLAB语言:这是一种高级矩阵语言，其有着控制流程状态，功能，数据结构，输入输出及面向对象编程的特性。
它既有“小型编程”的功能，快速建立小型可弃程序，又有“大型编程”的功能，开发一个完整的大型复杂应用程序。
MATLAB的工作环境：这是一套工具和设备方便用户和编程者使用MATLAB。
它包含有在你的工作空间进行管理变量及输入和采集数据的设备。
同时也有开发，管理，调试，( profiling M-files， MATLAB’s applications。
)的系列工具。
图形操作：这是MATLAB的图形系统。
它包含有系列高级命令，其内容包括二维及三维数据可视化，图形处理，动画制作，表现图形。
同时它也提供低级命令便于用户完全定制图形界面并在你的MATLAB软件中建立完整的用户图形界面。
MATLAB数据功能库：它拥有庞大的数学运算法则的集合，包含有基本的加，正弦，余弦功能到复杂的求逆矩阵及求矩阵的特征值， Bessel功能和快速傅立叶变换。
MATLAB应用程序编程界面：这是一个允许你在MATLAB界面下编写C和Fortran程序的库。
它方便从MATLAB中调用例程(即动态链接)，使MATLAB成为一个计算器，用于读写MAT-files。
Simulink概述：Simulink是用于仿真建模及分析动态系统的一组程序包，它支持线形和非线性系统，能在连续时间，离散时间或两者的复合情况下建模。
系统也能采用复合速率，也就是用不同的部分用不同的速率来采样和更新。
Simulink提供一个图形化用户界面用于建模，用鼠标拖拉块状图表即可完成建模。
在此界面下能像用铅笔在纸上一样画模型。
相对于以前的仿真需要用语言和程序来表明不同的方程式而言有了极大的进步。
Simulink拥有全面的库，如接收器，信号源，线形及非线形组块和连接器。
同时也能自己定义和建立自己的块。
模块有等级之分，因此可以由顶层往下的步骤也可以选择从底层往上建模。
可以在高层上统观系统，然后双击模块来观看下一层的模型细节。
这种途径可以深入了解模型的组织和模块之间的相互作用。
在定义了一个模型后，就可以进行仿真了，用综合方法的选择或用Simulink的菜单或MATLAB命令窗口的命令键入。
菜单的独特性便于交互式工作，当然命令行对于运行仿真的分支是很有用的。
使用scopes或其他显示模块就可在模拟运行时看到模拟结果。
进一步，可以改变其中的参数同时可以立即看到结果的改变，仿真结果可以放到MATLAB工作空间来做后处理和可视化。
模型分析工具包括线性化工具和微调工具，它们可以从MATLAB命令行直接访问，同时还有很多MATLAB的toolboxes中的工具。
因为MATLAB和Simulink是一体的，所以可以仿真，分析，修改模型在两者中的任一环境中进行。
2.2 设计思想2.2.1 自然制动自然制动是指在电机运行过程中，切断电源，不加其他任何控制，电机转速逐渐降低，直至停车的全过程。
其耗时长，转速下降慢。
2.2.2能耗制动能耗制动是指在电机运行过程中，切断定子交流电源，然后外加直流电源。
能耗制动机械特性方程式为（6-1）式中，m1——转子相数；xu——励磁阻抗；r2’——电阻；v——相对转速；Ω0——转子同步机械角速度；x2’——转子漏抗。
由式子可知，异步电动机能耗制动时的转矩M决定于等效电流，并且是转子相对转速v 与转子电路电阻的函数。
令dm/dv=0，即可求得能耗制动时的最大转矩与产生时的相对转速(或称为临界相对转速) ，即（6-2）可得能耗制动机械特性的实用表达公式：（6-3）根据式（6-3）绘出图6-1所示的能耗制动机械特性曲线。
当转子内电阻增加而直流励磁电流不变时，产生最大转矩的转速也增加，但最大转矩保持不变，如图6-1中的曲线1与曲线3所示，曲线3对应于串接电阻较大时的特性。
当转子电路的串接电阻不变而直流励磁电流增加时，产生最大转矩的转速不变，但最大转矩增大，如图6-1中的曲线1与曲线2所示，曲线2对应于直流励磁电流较大时的特性。
在能耗制动时，改变转子串接电阻或定子直流励磁电流的大小，均可调节制动转矩的数值。
通过能耗制动仿真平台可以清楚地看到这个过程。
图6-1 能耗制动机械特性曲线由机械特性曲线的形状可见，当电动机转速下降为零时，其制动转矩亦降为零，所以应用能耗制动能使生产机械准确停车。
它广泛应用于矿井提升及起重运输等机械设备上。
所谓能耗制动（动力制动）是指，当三相异步电动机与交流电源断开后，立即在定子绕组内通入直流电流，这时电动机的磁场不再随时间变化，是一个恒定的磁通，电动机的转子由于惯性而在原方向上继续转动，转子绕组切割恒定磁通后，产生感应电动势及电流，转子电流与磁通相互作用产生电磁转矩，这个转矩阻止转子转动，起到了制动作用。
由于能耗制动过程涉及模型结构的变化，因此整个仿真过程应该分成两个阶段进行。
首先构造制动以前稳态运行模型，Simulink仿真模型如图6-2所示。
图6-2三相异步电动机能耗制动前仿真模型然后，构造将要制动的新模型，如图6-3所示。
该模型就是将三相交流电源去掉，给定子绕组重新加上直流电源。
图6-3三相异步电动机能耗制动后仿真模型2.2.3反接制动反接制动是指在电机运行过程中，改变定子交流电源的相序（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6-5(a)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n=0，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6-5(b)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-n1，转差率s=(-n1-n)/-n1=(n1+n)/n1>1，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，(1-s)r2’/s<0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。