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2013.12.09

三相异步电动机的制动控制

三相异步电动机切断电源后,由于惯性,总要经过一段时间才能完全停止。有些生产 机械要迅速停车,有些生产机械要求准确停车。所以常常需要采用一些使电动机在切断 电源后就迅速停车的措施,这种措施称为电动机的制动。异步电动机的制动方法分两大 类:机械制动和电气制动。在电气制动中又有反接制动、能耗制动、回馈制动(再生制动) 和电容制动等,下面简要介绍几种常用的制动方法。

一、机械制动控制

第三节三相异步电动机的制动控制

三相异步电动机切断电源后,由于惯性,总要经过一段时间才能完全停止。有些生产 机械要迅速停车,有些生产机械要求准确停车。所以常常需要采用一些使电动机在切断 电源后就迅速停车的措施,这种措施称为电动机的制动。异步电动机的制动方法分两大 类:机械制动和电气制动。在电气制动中又有反接制动、能耗制动、回馈制动(再生制动) 和电容制动等,下面简要介绍几种常用的制动方法。

一、机械制动控制

切断电动机电源之后,利用机械装置使电动机迅速停止转动的方法称为机械制动。 常用的机械制动装置有电磁抱闸和电磁离合器两种,它们的制动原理基本相同。机械制 动又有断电制动和通电制动之分。图5 - 15是电磁抱闸的外形图。

电磁抱闸主要有电磁铁和闸瓦制动器两部分。电磁铁由铁芯、衔铁和线圈组成;闸瓦 制动器由闸轮、闸瓦、扛杆、弹簧和支座组成。当电磁抱闸线圈通电时,吸合衔铁动作,克 服弹簧力推动扛杆,使闸瓦松开闸轮,电动机能正常运转。

当电磁抱闸线圈断电时,衔铁与铁芯分离,在弹簧的作用下,使闸瓦与闸轮紧紧抱住, 电动机被迅速制动而停转。

图5 - 16为电磁抱闸断电制动的控制线路。图中YA为电磁抱阐电磁铁的线圈。

图5-15电磁抱闸的外形图 图5-16电磁抱闸断电制动的控制线路

从图中可以看出,它实际上由一个电动机的正转控制线路加上一个电磁抱闸电磁铁 YA构成。在常态时,闸瓦在弹簧力的作用下,将电动机转轴紧紧抱住,使电动机处于制 动状态。当需要电动机M转动时,按下电动机M启动按钮SB2,接触器KM线圈通电吸 合并自锁,KM主触点闭合,接通电动机M绕组和电磁铁YA线圈的电源。YA线圈通 电后,电磁铁动作,带动轴瓦松开抱闸,电动机M启动运转。当需要电动机M停止时,按 下停止按钮SB、,接触器KM线圈失电释放,其主触点断开,切断电动机M绕组及电磁铁 YA线圈电源,电动机M制动停车。

图5 - 17为电磁抱闸通电制动控制电路原理图。

该电路的的制动原理同断电抱闸的原理恰好相反,当电磁铁YA线圈通电后,闸瓦通图5 - 17 电磁抱闸通电制动的控制电路 过机械装置的带动对电动机M转轴进行制动。其控制过程如下:按下电动机M启动按 钮SB2,接触器KMi线圈通电吸合并自锁,其主触点接通电动机M电源,电动机M启动 运转。而接触器KM,的常闭触点(7—8)断开,使得在接触器KM,得电(电动机M运转) 时,接触器1<1^2线圈不能得电。当需要电动机M停止时,按下停止按钮SB^SB,的常闭 触点(3—4)首先断开,切断接触器KIV^线圈回路的电源,KM,失电释放,其主触点断开, 切断电动机M电源;然后按钮SB,常开触点(3—7)闭合,接通接触器KM2线圈回路电 源,接触器1<[^12通电闭合,其主触点接通电磁铁YA线圈电源,YA通电对断电后的电动 机M进行抱闸制动,使电动机M迅速停转。松开SB,,完成抱闸制动。

二、电气制动

1.反接制动控制线路

反接制动是将运动中的电动机电源反接(即将任意两根相线接法交换)以改变电动机 定子绕组中的电源相序,从而使定子绕组的旋转磁场反向,转子受到与原旋转方向相反的 制动力矩而迅速停转。其基本原理如图5 - 18所示。

要使正在以n方向旋转的电动机迅速停转,可先拉开正转接法的电源开关QS,使电 动机与三相电源脱离。转子由于惯性仍按原方向旋转,然后将开关QS投向反接制动侧, 这时由于U,V两相电源对调了,产生的旋转磁场方向与先前的相反。因此,在电动机转 '子中产生了与原来相反的电磁转矩,即制动转矩。依靠这个转矩,使电动机转速迅速下降 而实现制动。

在上述制动过程中,当制动到转子转速接近零值时,如不及时切断电源,则电动机将 会反向旋转。为此,必须在反接制动中采取一定的措施,保证当电动机的转速被制动到接 近零值时迅速切断电源,防止反向旋转。在-•般的反接制动控制线路中常利用速度继电 器进行自动控制。一般的速度继电器有两对常开触点和两对常闭触点,可分别用于正、反 运转的反接制动。当电动机启动运转后,转速达到120r/min时,常开触点断开,常闭触点 闭合。停止时,当电动机转速小于lOOr/min时,常开、常闭触点复位。反接制动控制电路 有单向运转反接制动控制电路和双向运转反接制动控制电路。下面以单向运转反接制动 控制线路为例进行分析,其线路如图5- 19所示。

图5 - 19 单向运转反接制动控制线路 图中,速度继电器KS的转轴与电动机M的转轴同轴相连。当需要电动机M运转 时,按下电动机M的启动按钮SBa,接触器KM,线圈通电闭合,其主触点接通电动机M 电源,电动机M启动运行。而接触器KM常闭触点(8—9)断开,使得在接触器KMi闭合 时,接触器KM2不能闭合。电动机M启动后,其转速上升到120r/min时,速度继电器 KS的常开触点(7—8)闭合,为接触器KM2线圈电源的接通做好了准备。当需要电动机 M停止时,按下停止按钮SB^SB!的常闭触点(3—4)首先断开,切断接触器KMi线圈的 电源,接触器KM,失电释放,电动机M断4。接触器KM,的常闭触点(8—9)复位闭合, 但由于惯性作用,电动机M不能立即停止。然后,按钮SB,常开触点(3—7)闭合,接通接 触器KM2线圈回路的电源,KM2通电闭合并自锁,其主触点接通电动机M的反转电源, 使电动机M产生一个反向旋转力矩。这个反向旋转力矩与电动机原惯性转动方向相反, 故使电动机M的转速迅速下降。当电动机M转速下降为lOOr/min时,速度继电器KS 的常开触点(7 — 8)复位断开,切断接触器KM2线圈的电源,KM2失电释放,完成单向反 接制动控制过程。

2.能耗制动控制线路

能耗制动控制电路是当电动机停车后,立即在电动机定子绕组中通入两相直流电源, 使之产生一个恒定的静止磁场,由运动的转子切割该磁场后,在转子绕组中产生感应电 流。这个电流又受到静止磁场的作用产生电磁力矩,产生的电磁力矩的方向正好与电动 机的转向相反,从而使电动机迅速停转。应用较多的有变压器桥式整流单向运转能耗制 动,如图5-20所示。

图5 - 20 变压器桥式整流单向运转能耗制动控制线路 从图中可以看出,主电路中除了单向运转电路的结构外,主要增加了降压变压器T、 桥式整流器VC和制动限流电阻R。该线路的工作原理是:把电源开关QS合上,按启动 按钮SB2,接触器KIV^通电吸合,电动机启动后稳定运转。停车制动时,按停止按钮 SB,,接触器KM!断电释放,接触器KM2通电吸合并自锁,电动机定子绕组通入直流电, 同时因时间继电器KT线圈通电,经过一段延时时间,时间继电器KT的延时动断触点 (7—8)断开,接触器KM2断电释放,切断直流电源,电动机制动结束。

能耗制动的优点是制动准确、能量消耗小、冲击小;缺点是需附加直流电源,制动转 矩小。



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