第三章第四節(jié)異步電動機(jī)的制動

第四節(jié)三相異步電動機(jī)的制動

三相異步電動機(jī)的制動三相異步電動機(jī)的電動狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n同方向，電機(jī)從電源吸收電功率，扣除自身損耗外，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功率送至負(fù)載；在負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的機(jī)械設(shè)備中（例如起重機(jī)下放重物時(shí)，運(yùn)輸工具在下坡運(yùn)行時(shí)）使設(shè)備保持一定的運(yùn)行速度。在機(jī)械設(shè)備需要減速或停止時(shí)，電動機(jī)能實(shí)現(xiàn)減速和停止。異步電動機(jī)的制動狀態(tài)：T與n方向相反。電氣制動的方法能耗制動反接制動回饋制動

制動方法

機(jī)械制動

利用機(jī)械裝置使電動機(jī)從電源切斷后能迅速停轉(zhuǎn)。

電氣制動

使異步電動機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T和電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n的方向相反。

一、能耗制動實(shí)現(xiàn)：制動時(shí)，KM1斷開，電機(jī)脫離電網(wǎng)，同時(shí)KM2閉合，在定子繞組中通入直流勵磁電流。能耗制動基本原理：如圖所示：能耗制動拖動反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載能耗制動直流勵磁電流產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，感應(yīng)電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。制動過程中，轉(zhuǎn)子貯存的動能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上——能耗制動。切割磁力線感應(yīng)電勢感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁力制動轉(zhuǎn)矩能耗制動拖動位能性負(fù)載nTemA0n1C1B23對籠型異步電動機(jī)?。耗芎闹苿幽芎闹苿油＼嚂r(shí)，考慮到既要有較大的制動轉(zhuǎn)矩，又不要使定、轉(zhuǎn)子回路電流過大而使繞組過熱，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：對繞線型異步電動機(jī)取：能耗制動能耗制動平穩(wěn)，可使反抗性負(fù)載準(zhǔn)確停車，使位能性負(fù)載勻速下放，較經(jīng)濟(jì)。但低速時(shí)制動轉(zhuǎn)矩小，制動效果不理想。能耗制動優(yōu)缺點(diǎn)：1、電源兩相反接的反接制動

二、反接制動實(shí)現(xiàn)：機(jī)械特性由1變?yōu)?，工作點(diǎn)由A→B→C，n=0,制動過程結(jié)束。繞線式電動機(jī)在定子兩相電源反接同時(shí),可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩,曲線3。

由于定子旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，理想空載轉(zhuǎn)速變?yōu)?n1，S＞1。處于正向電動運(yùn)行的三相繞線式異步電動機(jī)，當(dāng)改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r(shí)，電動機(jī)便進(jìn)入了反接制動過程.反接制動過程中，電動機(jī)電源相序?yàn)樨?fù)序，如圖所示:如果電動機(jī)拖動負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，或者拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，這兩種情況下，如果進(jìn)行反接制動停車，那么必須在降速到n＝0時(shí)切斷電動機(jī)電源并停車，否則電動機(jī)將會反向起動，三相異步電動機(jī)反接制動停車比能耗制動停車速度快，但能量損失較大。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，經(jīng)常采用反接制動停車接著反向起動，就是為了迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率。反接制動2、反接制動停車的制動電阻計(jì)算，根據(jù)所要求的最大制動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。為了簡單起見，可以認(rèn)為反接制動后瞬間的轉(zhuǎn)差率s≈2，處于反接制動機(jī)械特性的s＝0～Sm之間。1、反接制動過程中，轉(zhuǎn)子回路中消耗了從電源輸入而來的電磁功率及由負(fù)載送入的機(jī)械功率，數(shù)值很大，在轉(zhuǎn)子回路中必須串入較大的外串電阻，以消耗大部分轉(zhuǎn)子回路銅損耗，保護(hù)電動機(jī)不致由于過熱而損壞。所謂大電阻是指比起動電阻阻值還要大。注意：3、鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路無法串電阻，因此反接制動不能過于頻繁。2、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動反接制動實(shí)現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻RB。電機(jī)工作點(diǎn)由A→B→C，n=0，制動過程開始，電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到D點(diǎn)。在第四象限才是制動狀態(tài)。由于電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，n<0，所以s>1。適用于繞線式異步電動機(jī)帶位能性負(fù)載情況。反接制動如下放重物的例子：

TL與轉(zhuǎn)速n方向一致。穩(wěn)態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T＝TL，方向與n相反。從機(jī)械特性分析：

A點(diǎn)（電動狀態(tài)）n>0,T>0

B點(diǎn)（制動狀態(tài)）n<0,T>0足夠大的電阻ABTS反接制動反接制動時(shí)，s>1，所以有機(jī)械功率為電磁功率為機(jī)械功率為負(fù)，說明電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率；電磁功率為正，說明電機(jī)從電源輸入電功率，并從定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。而表明，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所以反接制動的能量損耗較大。反接制動優(yōu)缺點(diǎn)：低速時(shí)制動轉(zhuǎn)矩仍很大，制動迅速。能耗大，經(jīng)濟(jì)性差。反接制動三、回饋制動實(shí)現(xiàn)：電動機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使n>n1。

回饋制動狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)。1、反向回饋制動（適用于將重物高速放下）

首先將定子兩相反接,定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速為-n1，特性曲線變?yōu)?。工作點(diǎn)由A到B。經(jīng)過反接制動過程（由B到C）、反向起動過程（C到-n1變化），最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過同步速，直到D點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。電機(jī)機(jī)械特性為曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。1、起重機(jī)高速下放重物（指）時(shí)，經(jīng)常采用反向回饋制動運(yùn)行方式。若負(fù)載大小不變，轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，轉(zhuǎn)速絕對值加大，如圖中的D′點(diǎn)；串入電阻值越大，轉(zhuǎn)速絕對值越高。2、反向回饋制動運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)是一臺發(fā)電機(jī)，它把從負(fù)載位能減少而輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β?，然后回送給電網(wǎng)。從節(jié)能的觀點(diǎn)看問題，反向回饋制動下放重物比能耗制動下放重物要好。注意：回饋制動2、正向回饋制動（變極或變頻調(diào)速過程中出現(xiàn)）電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。電機(jī)工作點(diǎn)由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，，電機(jī)處于回饋制動狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)?。回饋制?/p>

能量流向：T與n方向相反，處于制動狀態(tài)思考題:當(dāng)三相異步電動機(jī)拖動位能性負(fù)載時(shí)，為了限制負(fù)載下降時(shí)的速度，可采用哪幾種制動的方法？如何改變制動運(yùn)行時(shí)的速度？各制動運(yùn)行時(shí)的能量關(guān)系？答：當(dāng)拖動位能性負(fù)載時(shí)，采用能耗制動、倒拉反轉(zhuǎn)、反向回饋制動均可以在第四象限出現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，即勻速下放負(fù)載。要改變負(fù)載下放的速度，只要改變制動時(shí)機(jī)械特性的斜率即可。這三種方法，都可以通過改變在轉(zhuǎn)子回路中串入不同的電阻值來改變機(jī)械特性的斜率，從而改變負(fù)載下放的速度。串入的電阻值越大，負(fù)載下放的速度越大。各種制動運(yùn)行時(shí)的能量關(guān)系：能耗制動時(shí)，轉(zhuǎn)子的慣性動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎笙脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上。倒拉反轉(zhuǎn)時(shí)，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電能后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子