第四節(jié)三相異步電動機的制動

三相異步電動機的制動三相異步電動機的電動狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n同方向，電機從電源吸收電功率，扣除自身損耗外，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功率送至負載；在負載轉(zhuǎn)矩為位能性負載轉(zhuǎn)矩的機械設(shè)備中（例如起重機下放重物時，運輸工具在下坡運行時）使設(shè)備保持一定的運行速度。在機械設(shè)備需要減速或停止時，電動機能實現(xiàn)減速和停止。異步電動機的制動狀態(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

機械制動

利用機械裝置使電動機從電源切斷后能迅速停轉(zhuǎn)。

電氣制動

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

一、能耗制動實現(xiàn)：制動時，KM1斷開，電機脫離電網(wǎng)，同時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)矩負載能耗制動直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，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，當轉(zhuǎn)速為零時，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載nTemA0n1C1B23對籠型異步電動機取：能耗制動能耗制動停車時，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：對繞線型異步電動機?。耗芎闹苿幽芎闹苿悠椒€(wěn)，可使反抗性負載準確停車，使位能性負載勻速下放，較經(jīng)濟。但低速時制動轉(zhuǎn)矩小，制動效果不理想。能耗制動優(yōu)缺點：1、電源兩相反接的反接制動

二、反接制動實現(xiàn)：機械特性由1變?yōu)?，工作點由A→B→C，n=0,制動過程結(jié)束。繞線式電動機在定子兩相電源反接同時,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。處于正向電動運行的三相繞線式異步電動機，當改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r，電動機便進入了反接制動過程.反接制動過程中，電動機電源相序為負序，如圖所示:如果電動機拖動負載轉(zhuǎn)矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載運行，或者拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載運行，這兩種情況下，如果進行反接制動停車，那么必須在降速到n＝0時切斷電動機電源并停車，否則電動機將會反向起動，三相異步電動機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算，根據(jù)所要求的最大制動轉(zhuǎn)矩進行。為了簡單起見，可以認為反接制動后瞬間的轉(zhuǎn)差率s≈2，處于反接制動機械特性的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載送入的機械功率，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，保護電動機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現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當大電阻RB。電機工作點由A→B→C，n=0，制動過程開始，電機反轉(zhuǎn)，直到D點。在第四象限才是制動狀態(tài)。由于電機反向旋轉(zhuǎn)，n<0，所以s>1。適用于繞線式異步電動機帶位能性負載情況。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，電磁轉(zhuǎn)矩T＝TL，方向與n相反。從機械特性分析：

A點（電動狀態(tài)）n>0,T>0

B點（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，s>1，所以有機械功率為電磁功率為機械功率為負，說明電機從軸上輸入機械功率；電磁功率為正，說明電機從電源輸入電功率，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：低速時制動轉(zhuǎn)矩仍很大，制動迅速。能耗大，經(jīng)濟性差。反接制動三、回饋制動實現(xiàn)：電動機轉(zhuǎn)子在外力作用下，使n>n1。

回饋制動狀態(tài)實際上就是將軸上的機械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機狀態(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），最后在位能負載作用下反向加速并超過同步速，直到D點保持穩(wěn)定運行。電機機械特性為曲線1，運行于A點。1、起重機高速下放重物（指）時，經(jīng)常采用反向回饋制動運行方式。若負載大小不變，轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，轉(zhuǎn)速絕對值加大，如圖中的D′點；串入電阻值越大，轉(zhuǎn)速絕對值越高。2、反向回饋制動運行時，電動機是一臺發(fā)電機，它把從負載位能減少而輸入的機械功率轉(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)）電機機械特性曲線1，運行于A點。電機工作點由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負，，電機處于回饋制動狀態(tài)。當電機采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進行調(diào)速時，機械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)??；仞佒苿?/p>

能量流向：T與n方向相反，處于制動狀態(tài)思考題:當三相異步電動機拖動位能性負載時，為了限制負載下降時的速度，可采用哪幾種制動的方法？如何改變制動運行時的速度？各制動運行時的能量關(guān)系？答：當拖動位能性負載時，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)定運行點，即勻速下放負載。要改變負載下放的速度，只要改變制動時機械特性的斜率即可。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械特性的斜率，從而改變負載下放的速度。串入的電阻值越大，負載下放的速度越大。各種制動運行時的能量關(guān)系：能耗制動時，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，軸上輸入的機械功率轉(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