第三章第四節(jié)異步電動機的制動

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)：電磁轉矩T與轉速n同方向，電機從電源吸收電功率，扣除自身損耗外，轉變?yōu)闄C械功率送至負載；在負載轉矩為位能性負載轉矩的機械設備中（例如起重機下放重物時，運輸工具在下坡運行時）使設備保持一定的運行速度。在機械設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。

電氣制動

使異步電動機所產生的電磁轉矩T和電動機轉子的轉速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，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矩負載能耗制動直流勵磁電流產生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉的轉子切割恒定磁場，導體中產生感應電動勢和感應電流。感應電流與磁場作用產生的電磁轉矩為制動性質，轉速迅速下降，當轉速為零時，感應電動勢和電流為零，制動過程結束。制動過程中，轉子貯存的動能全部轉變?yōu)殡娔芟脑谵D子回路電阻上——能耗制動。切割磁力線感應電勢感應電流產生電磁力制動轉矩能耗制動拖動位能性負載nTemA0n1C1B23對籠型異步電動機?。耗芎闹苿幽芎闹苿油＼嚂r，考慮到既要有較大的制動轉矩，又不要使定、轉子回路電流過大而使繞組過熱，根據(jù)經驗：對繞線型異步電動機取：能耗制動能耗制動平穩(wěn)，可使反抗性負載準確停車，使位能性負載勻速下放，較經濟。但低速時制動轉矩小，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,制動過程結束。繞線式電動機在定子兩相電源反接同時,可在轉子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉矩,曲線3。

由于定子旋轉磁場方向改變，理想空載轉速變?yōu)?n1，S＞1。處于正向電動運行的三相繞線式異步電動機，當改變三相電源的相序時，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矩較小的反抗性恒轉矩負載運行，或者拖動位能性恒轉矩負載運行，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、反轉的生產機械，經常采用反接制動停車接著反向起動，就是為了迅速改變轉向，提高生產率。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矩進行。為了簡單起見，可以認為反接制動后瞬間的轉差率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，在轉子回路中必須串入較大的外串電阻，以消耗大部分轉子回路銅損耗，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、倒拉反轉的反接制動反接制動實現(xiàn)：在轉子回路串聯(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，直到D點。在第四象限才是制動狀態(tài)。由于電機反向旋轉，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與轉速n方向一致。穩(wěn)態(tài)時，電磁轉矩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，并從定子向轉子傳遞功率。而表明，軸上輸入的機械功率轉變成電功率后，連同定子傳遞給轉子的電磁功率一起消耗在轉子回路電阻上，所以反接制動的能量損耗較大。反接制動優(yōu)缺點：低速時制動轉矩仍很大，制動迅速。能耗大，經濟性差。反接制動三、回饋制動實現(xiàn)：電動機轉子在外力作用下，使n>n1。

回饋制動狀態(tài)實際上就是將軸上的機械能轉變成電能并回饋到電網的異步發(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,定子旋轉磁場的同步速為-n1，特性曲線變?yōu)?。工作點由A到B。經過反接制動過程（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，經常采用反向回饋制動運行方式。若負載大小不變，轉子回路串入電阻后，轉速絕對值加大，如圖中的D′點；串入電阻值越大，轉速絕對值越高。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變?yōu)殡姽β剩缓蠡厮徒o電網。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系？答：當拖動位能性負載時，采用能耗制動、倒拉反轉、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系：能耗制動時，轉子的慣性動能轉變?yōu)殡娔芎笙脑谵D子回路的電阻上。倒拉反轉時，軸上輸入的機械功率轉變成電能后，連同定子傳遞給轉子的電磁功率一起消耗在轉子