三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制

三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制4/25/2023第1頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.1電磁抱閘制動(dòng)器制動(dòng)

制動(dòng)：就是給電動(dòng)機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩使它迅速停轉(zhuǎn)（或限制其轉(zhuǎn)速）。制動(dòng)的方法一般有兩類：機(jī)械制動(dòng)和電力制動(dòng)。利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法叫機(jī)械制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)常用的方法有：電磁抱閘制動(dòng)器制動(dòng)和電磁離合器制動(dòng)。

電磁鐵是利用電磁吸力來(lái)操縱牽引機(jī)械裝置，以完成預(yù)期的動(dòng)作，或用于鋼鐵零件的吸持固定、鐵磁物體的起重搬運(yùn)等，因此它是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種低壓電器。電磁鐵主要由鐵心、銜鐵、線圈和工作機(jī)構(gòu)四部分組成。第一節(jié)

機(jī)械制動(dòng)1.電磁鐵4/25/2023第2頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

按線圈中通過(guò)電流的種類，電磁鐵可分為交流電器鐵和直流電磁鐵。

線圈中通過(guò)交流電的電磁鐵稱為交流電磁鐵。為減小渦流與磁滯損耗，交流電磁鐵的鐵心和銜鐵用硅鋼片疊壓鉚成，并在鐵心端部裝有短路環(huán)。交流電磁鐵的種類很多，按電流相數(shù)分為單相、二相和三相；按線圈額定電壓可分為220V和380V；按功能可分為牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵和起重電磁鐵。制動(dòng)電磁鐵按銜鐵行程分為長(zhǎng)行程（大于10mm）和短行程（小于5mm）兩種。交流短行程制動(dòng)電磁鐵為轉(zhuǎn)動(dòng)式，制動(dòng)力矩較小，多為單相或兩相結(jié)構(gòu)。（1）交流電磁鐵

型號(hào)及含義：4/25/2023第3頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

結(jié)構(gòu)如圖4‐1所示。圖4‐1MZDI型制動(dòng)電磁鐵與制動(dòng)器a)結(jié)構(gòu)b)電磁鐵的一般符號(hào)c)電磁制動(dòng)器符號(hào)d)電磁閥符號(hào)1—線圈2—銜鐵3—鐵心4—彈簧5—閘輪6—杠桿7—閘瓦8—軸4/25/2023第4頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日制動(dòng)電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。閘瓦制動(dòng)器包括閘輪、閘瓦、杠桿和彈簧等部分。閘輪裝在被制動(dòng)軸上，當(dāng)線圈通電后，U形銜鐵繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)吸合，銜鐵克服彈簧拉力，迫使制動(dòng)杠桿帶動(dòng)閘瓦向外移動(dòng)，使閘瓦離開閘輪，閘輪和被制動(dòng)軸可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)線圈斷電后，銜鐵會(huì)釋放，在彈簧作用下，制動(dòng)杠桿帶動(dòng)閘瓦向里運(yùn)動(dòng)，使閘瓦緊緊抱住閘輪完成制動(dòng)。常用電磁鐵的符號(hào)如上頁(yè)圖4‐1b）、c）、d）所示。線圈中通以直流電的電磁鐵稱為直流電磁鐵。直流長(zhǎng)行程制動(dòng)電磁鐵主要用于閘瓦制動(dòng)器，其工作原理與交流制動(dòng)電磁鐵相同。MZZ2—H型電磁鐵的結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖4‐2所示。（2）直流電磁鐵

4/25/2023第5頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D4‐2直流長(zhǎng)行程制動(dòng)電磁鐵的結(jié)構(gòu)1—黃銅墊圈2—線圈3—外殼4—導(dǎo)向管5—銜鐵6—法蘭7—油封8—接線板9—蓋10—箱體11—管形電阻12—緩沖彈簧13—鋼蓋型號(hào)及含義：4/25/2023第6頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

1）根據(jù)機(jī)械負(fù)荷的要求選擇電磁鐵的種類和結(jié)構(gòu)形成。

2）根據(jù)控制系統(tǒng)電壓選擇電磁鐵線圈電壓。

3）電磁鐵的功率應(yīng)不小于制動(dòng)或牽引功率。對(duì)于制動(dòng)電磁鐵，當(dāng)制動(dòng)器的型號(hào)確定后，應(yīng)根據(jù)規(guī)定正確選配電磁鐵。1）安裝前應(yīng)清除灰塵和污垢，并檢查銜鐵有無(wú)機(jī)械卡阻。

2）電磁鐵要牢固地固定在底座上，并在緊固螺釘下放彈簧墊圈鎖緊。制動(dòng)電磁鐵要調(diào)整好制動(dòng)電磁鐵與制動(dòng)器之間的連接關(guān)系，保證制動(dòng)器獲得所需的制動(dòng)力矩和力。

3）電磁鐵應(yīng)按接線圖接線，并接通電源，操作數(shù)次，檢查銜鐵動(dòng)作是否正常以及有無(wú)噪聲。

4）定期檢查銜鐵行程的大小，該行程在運(yùn)行過(guò)程中由于制動(dòng)面的磨損而增大。當(dāng)銜鐵行程達(dá)到正常值時(shí)，即進(jìn)行調(diào)整，以恢復(fù)制動(dòng)面和轉(zhuǎn)盤間的最小空隙。不讓行程增加到正常值以上，因?yàn)檫@樣（3）電磁鐵的選用（4）電磁鐵的安裝與使用4/25/2023第7頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.電磁抱閘制動(dòng)器斷電制動(dòng)控制線路

圖4‐3電磁抱閘制動(dòng)器斷電制動(dòng)控制的電路圖1—線圈2—銜鐵3—彈簧4—閘輪5—閘瓦6—杠桿

可能引起吸力的顯著下降。

5）檢查連接螺釘?shù)男o程度，注意可動(dòng)部分的機(jī)械磨損。電磁抱閘制動(dòng)器分為斷電制動(dòng)型和通電制動(dòng)型兩種。斷電制動(dòng)型的工作原理：當(dāng)制動(dòng)電磁鐵的線圈得電時(shí)，制動(dòng)器的閘瓦與閘輪分開，無(wú)制動(dòng)作用；當(dāng)線圈失電時(shí)，閘瓦緊緊抱住閘輪制動(dòng)。通電制動(dòng)型的工作原理：當(dāng)線圈得電時(shí)，閘瓦緊緊抱住閘輪制動(dòng)；當(dāng)線圈失電時(shí)，閘瓦與閘輪分開，無(wú)制動(dòng)作用。電磁抱閘制動(dòng)器斷電制動(dòng)控制的電路如圖4‐3所示。4/25/2023第8頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

線路工作原理如下：先合上電源開關(guān)QS。啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)：按下啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈得電，其自鎖觸頭和主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)M接通電源，同時(shí)電磁抱閘制動(dòng)器YB線圈得電，銜鐵與鐵心吸合，銜鐵克服彈簧拉力，迫使制動(dòng)杠桿向上移動(dòng)，從而使制動(dòng)器的閘瓦與閘輪分開，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。制動(dòng)停轉(zhuǎn)：按下停止按鈕SB2，接觸器KM的線圈失電，其自鎖觸頭和主觸頭分?jǐn)?，電?dòng)機(jī)M失電，同時(shí)電磁抱閘制動(dòng)器線圈YB也失電，銜鐵與鐵心分開，在彈簧拉力的作用下閘瓦緊緊抱住閘輪，使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)而停轉(zhuǎn)。（三）電磁抱閘制動(dòng)器通電制動(dòng)控制線路

電磁抱閘制動(dòng)器通電制動(dòng)控制的電路如下頁(yè)圖4‐4所示。線路的工作原理如下：先合上電源開關(guān)QS。啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)：按下啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線圈得電，其自鎖觸頭和主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于接觸器KM1聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)?，使接觸器KM2不能得電動(dòng)作，所以電磁抱閘制動(dòng)器的線圈無(wú)電，銜鐵與鐵心分開，在彈簧拉力的作用下，閘瓦與閘輪分開，電動(dòng)機(jī)不受制動(dòng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4/25/2023第9頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日制動(dòng)停轉(zhuǎn)：按下復(fù)合按鈕SB2，其常閉觸頭先分?jǐn)?，使接觸器KM1線圈失電，其自鎖觸頭和主觸頭分?jǐn)?，電?dòng)機(jī)M失電，KM1聯(lián)鎖觸頭恢復(fù)閉合，待SB2常開觸頭閉合后，接觸器KM2線圈得電，KM2主觸頭閉合，電磁抱閘制動(dòng)器YB線圈得電，鐵心吸合銜鐵，銜鐵克服彈簧拉力，帶動(dòng)杠桿向下移動(dòng)，使閘瓦緊抱閘輪，電動(dòng)機(jī)被迅速制動(dòng)而停轉(zhuǎn)。KM2聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬?duì)KM1聯(lián)鎖。

圖4‐4電磁抱閘制動(dòng)器通電制動(dòng)控制的電路圖1—彈簧2—銜鐵3—線圈4—鐵心5—閘輪6—閘瓦7—杠桿4/25/2023第10頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.2電磁離合器制動(dòng)

電磁離合器制動(dòng)的原理和電磁抱閘制動(dòng)器的制動(dòng)原理類似。斷電制動(dòng)型電磁離合器的結(jié)構(gòu)示意圖如右圖4‐5所示。其結(jié)構(gòu)及制動(dòng)原理簡(jiǎn)述如下：圖4‐5斷電制動(dòng)型電磁離合器的結(jié)構(gòu)示意圖1—?jiǎng)予F心2—激勵(lì)線圈3—靜鐵心4—靜摩擦片5—?jiǎng)幽Σ疗?—鍵7—繩輪軸8—法蘭9—制動(dòng)彈簧

電磁離合器主要由制動(dòng)電磁鐵（包括動(dòng)鐵心1、靜鐵心3和激磁線圈2、靜摩擦片4、動(dòng)摩擦片5以及制動(dòng)彈簧9等組成。電磁鐵的靜鐵心3靠導(dǎo)向軸（圖中未畫出）連接在電動(dòng)葫蘆本體上，動(dòng)鐵心1與靜摩擦片4固定在一起，并只能作軸(1)結(jié)構(gòu)4/25/2023第11頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)，激磁線圈2無(wú)電，制動(dòng)彈簧9將靜摩擦片4緊緊地壓在動(dòng)摩擦片5上，此時(shí)電動(dòng)機(jī)通過(guò)繩輪軸7被制動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，激磁線圈2也同時(shí)得電，電磁鐵的動(dòng)鐵心1被靜鐵心3吸合，使靜摩擦片4與動(dòng)摩擦片5分開，于是動(dòng)摩擦片5連同繩輪軸7在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下正常啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)切斷電源時(shí)，激磁線圈2也同時(shí)失電，制動(dòng)彈簧9立即將靜摩擦片4連同鐵心1推向轉(zhuǎn)動(dòng)著的動(dòng)摩擦片5，強(qiáng)大的彈簧張力迫使動(dòng)、靜摩擦片之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力，使電動(dòng)機(jī)斷電后立即受制動(dòng)停轉(zhuǎn)。電磁離合器的制動(dòng)控制線路與圖4‐3所示線路基本相同。讀者可自行畫出并進(jìn)行分析。(2)制動(dòng)原理向移動(dòng)而不能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)摩擦片5通過(guò)連接法蘭8與繩輪軸7（與電動(dòng)機(jī)共軸）由鍵6固定在一起，可隨電動(dòng)機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。4/25/2023第12頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日使電動(dòng)機(jī)在切斷電源停轉(zhuǎn)的過(guò)程中，產(chǎn)生一個(gè)和電動(dòng)機(jī)實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁力矩（制動(dòng)力矩），迫使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)停轉(zhuǎn)的方法叫電力制動(dòng)。電力制動(dòng)常用的方法：反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、電容制動(dòng)和再生發(fā)電制動(dòng)等

2.1反接制動(dòng)

依靠改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法叫反接制動(dòng)。其制動(dòng)原理如下頁(yè)圖4‐6所示。注意：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零值時(shí)，應(yīng)立即切斷電動(dòng)機(jī)電源，否則電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。第二節(jié)

電力制動(dòng)4/25/2023第13頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D4‐6反接制動(dòng)原理圖1.速度繼電器

速度繼電器是反應(yīng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的繼電器，其主要作用是以旋轉(zhuǎn)速度的快慢為指令信號(hào)，與接觸器配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，故稱為反接制動(dòng)繼電器。外形如下頁(yè)圖4‐7所示。4/25/2023第14頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日a)JY1

b)JFZ0圖4‐7

速度繼電器外形（1）速度繼電器的型號(hào)及含義：4/25/2023第15頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(2)速度繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理

JYl系列速度繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖4‐8所示。

圖4‐8JY1速度繼電器結(jié)構(gòu)原理圖及符號(hào)1‐轉(zhuǎn)子2‐電動(dòng)機(jī)軸3‐定子4‐繞組5‐定子柄6、7‐靜觸點(diǎn)8、9‐簧片（動(dòng)觸點(diǎn)）

它主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點(diǎn)三部分組成。一般情況下，速度繼電器的觸點(diǎn)，在轉(zhuǎn)速達(dá)120r／min時(shí)能動(dòng)作，低于100r／min左右時(shí)能恢復(fù)正常位置。速度繼電器在電路圖中的符號(hào)如圖4‐8所示。4/25/2023第16頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日速度繼電器主要根據(jù)所需控制的轉(zhuǎn)速大小、觸頭的數(shù)量和電壓、電流來(lái)選用。

1）速度繼電器的轉(zhuǎn)軸應(yīng)與電動(dòng)機(jī)同軸連接，使兩軸的中心線重合。速度繼電器的軸可用聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)的軸連接。

2）速度繼電器安裝接線時(shí)，應(yīng)注意正反向觸頭不能接錯(cuò)，否則不能實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)控制。

3）速度繼電器的金屬外殼應(yīng)可靠接地。（4）速度繼電器的安裝與使用（3）速度繼電器的選用（5）速度繼電器的常見故障及處理方法

速度繼電器的常見故障及處理方法見下頁(yè)表4‐1。

4/25/2023第17頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日表4‐1速度繼電器的常見故障及處理方法故障現(xiàn)象可能原因處理方法反接制動(dòng)時(shí)速度繼電器失效，電動(dòng)機(jī)不制動(dòng)（1）膠木擺桿斷裂（2）觸頭接觸不良（3）彈性動(dòng)觸片斷裂或失去彈性（4）籠型繞組開路（1）更換膠木擺桿（2）清洗觸頭表面油污（3）更換彈性動(dòng)觸片（4）更換籠型繞組電動(dòng)機(jī)不正常制動(dòng)速度繼電器的彈性動(dòng)觸片調(diào)整不當(dāng)重新調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘2.單向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制線路

單向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制電路如圖4‐9所示。4/25/2023第18頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日工作原理：先合上電源開關(guān)QS。單向啟動(dòng)：圖4‐9單向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制電路圖

4/25/2023第19頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日反接制動(dòng)：4/25/2023第20頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.雙向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制線路

雙向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制電路如圖4‐10所示。圖4‐10雙向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制電路圖4/25/2023第21頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

工作原理：先合上電源開關(guān)QS。正轉(zhuǎn)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)：

反接制動(dòng)停轉(zhuǎn)：

4/25/2023第22頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)力強(qiáng)，制動(dòng)迅速。缺點(diǎn)：制動(dòng)準(zhǔn)確性差，制動(dòng)過(guò)程中沖擊強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)零件，4/25/2023第23頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日制動(dòng)能量消耗大，不宜經(jīng)常制動(dòng)。一般適用于制動(dòng)要求迅速、系統(tǒng)慣性較大、不經(jīng)常啟動(dòng)與制動(dòng)的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、中型車床等主軸的制動(dòng)控制。2.2能耗制動(dòng)

圖4‐11能耗制動(dòng)原理圖

當(dāng)電動(dòng)機(jī)切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意兩相中通入直流電，迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法叫能耗制動(dòng)。制動(dòng)原理如圖4‐11所示，先斷開電源開關(guān)QS1，切斷電動(dòng)機(jī)的交流電源，這時(shí)轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運(yùn)轉(zhuǎn)；隨后立即合上開關(guān)QS2，并將4/25/2023第24頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日QS1向下合閘，電動(dòng)機(jī)V、W兩相定子繞組通入直流電，使定子中產(chǎn)生一個(gè)恒定的靜止磁場(chǎng)，這樣作慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感生電流，其方向可用右手定則判斷出來(lái)，上面應(yīng)標(biāo)×，下面應(yīng)標(biāo)⊙。轉(zhuǎn)子繞組中一旦產(chǎn)生了感生電流，又立即受到靜止磁場(chǎng)的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，用左手定則判斷，可知此轉(zhuǎn)矩的方向正好與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，使電動(dòng)機(jī)受制動(dòng)迅速停轉(zhuǎn)。由于這種制動(dòng)方法是通過(guò)在定子繞組中通入直流電以消耗轉(zhuǎn)子慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能來(lái)進(jìn)行制動(dòng)的，所以稱為能耗制動(dòng)，又稱動(dòng)能制動(dòng)。(1)無(wú)變壓器單相半波整流能耗制動(dòng)自動(dòng)控制線路

無(wú)變壓器單相半波整流單向啟動(dòng)能耗制動(dòng)自動(dòng)控制電路如下頁(yè)圖4‐12所示。常用于10kW以下小容量電動(dòng)機(jī)，且對(duì)制動(dòng)要求不高的場(chǎng)合。4/25/2023第25頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D4‐12無(wú)變壓器單相半波整流單向啟動(dòng)能耗制動(dòng)控制電路圖

工作原理：先合上電源開關(guān)QS。單向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)：4/25/2023第26頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

能耗制動(dòng)停轉(zhuǎn)：4/25/2023第27頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(2)有變壓器單相橋式整流能耗制動(dòng)自動(dòng)控制線路

圖4‐13有變壓器單相橋式整流單向啟動(dòng)能耗制動(dòng)自動(dòng)控制的電路圖

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