第二章-第八節(jié)：三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

第八節(jié)：三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)第二章

三相異步電動(dòng)機(jī)

目錄目錄Content三相異步電機(jī)的機(jī)械制動(dòng)01三相異步電機(jī)的電氣制動(dòng)023概述三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，往往要求電動(dòng)機(jī)能夠迅速停車或者機(jī)械設(shè)備能夠準(zhǔn)確定位，因此制動(dòng)的方法尤為重要。何謂三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)？在切斷電源以后，利用電氣原理或機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法稱為三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)分類：電氣制動(dòng)反接制動(dòng)制動(dòng)能耗制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)電磁抱閘電磁離合器一、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)最常用的裝置是電磁抱閘，它主要由制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器兩大部分組成。制動(dòng)電磁鐵包括鐵心、電磁線圈和銜鐵，閘瓦制動(dòng)器則包括閘輪、閘瓦、杠桿和彈簧等，如圖2-45所示。斷電制動(dòng)型電磁抱閘的基本原理是：制動(dòng)電磁鐵的電磁線圈(有單相和三相)與三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組相并聯(lián)，閘瓦制動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器的電磁線圈也通電，產(chǎn)生電磁力通過(guò)杠桿將閘瓦拉開(kāi)，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。停機(jī)時(shí)，制動(dòng)器的電磁線圈與電動(dòng)機(jī)同步斷電，電磁吸力消失，在彈簧的作用下閘瓦將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸緊緊抱住，因此稱為電磁“抱閘”。5任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制一、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械制動(dòng)1.電磁抱閘裝置

圖8-1電磁抱閘制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)1—線圈2—銜鐵3—鐵心4—彈簧5—閘輪6—杠桿7—閘瓦8—軸電磁抱閘主要包括：制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器。起重機(jī)械經(jīng)常使用斷電制動(dòng)型電磁抱閘，如橋式起重機(jī)、提升機(jī)、電梯等，這種制動(dòng)器在平時(shí)緊抱制動(dòng)輪，當(dāng)起重機(jī)工作時(shí)松開(kāi)，在停機(jī)時(shí)保證定位準(zhǔn)確，并避免重物自行下墜而造成事故。6任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電磁抱閘制動(dòng)器分為斷電制動(dòng)型和通電制動(dòng)型。因此機(jī)械制動(dòng)控制電路也有斷電制動(dòng)和通電制動(dòng)兩種。在電梯、起重、卷?yè)P(yáng)機(jī)等升降機(jī)械上，通常采用斷電制動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確定位，同時(shí)可防止電動(dòng)機(jī)突然斷電或線路出現(xiàn)故障時(shí)重物的自行墜落。在機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械中采用通電制動(dòng)，以便在電動(dòng)機(jī)未通電時(shí)，可以用手扳動(dòng)主軸以調(diào)整和對(duì)刀。電動(dòng)葫蘆一、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械制動(dòng)7任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制3.擴(kuò)展閱讀起重機(jī)制動(dòng)器電磁抱閘8三、三相異步電機(jī)的電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與原來(lái)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)使電動(dòng)機(jī)迅速停車。常用的電氣制動(dòng)有反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)兩種。

反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)力強(qiáng)、制動(dòng)迅速；缺點(diǎn)是制動(dòng)準(zhǔn)確性差，制動(dòng)過(guò)程中沖擊力強(qiáng)烈、易損壞傳動(dòng)零件、制動(dòng)能量消耗較大。因此反接制動(dòng)一般用于制動(dòng)要求迅速、系統(tǒng)慣性較大、不經(jīng)常起動(dòng)與制動(dòng)的場(chǎng)合。

能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)力較強(qiáng)，能耗少，制動(dòng)較平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)沖擊小；缺點(diǎn)是低速時(shí)制動(dòng)力矩也隨之減小，不易制停，需要直流電源。能耗制動(dòng)常用與機(jī)床設(shè)備中。1.三相異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)(1)電源反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)在停機(jī)后因機(jī)械慣性仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)如果和控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)一樣改變?nèi)嚯娫吹南嘈颍妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)隨即反向，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)很快停下來(lái)，這就是反接制動(dòng)。在異步電動(dòng)機(jī)的幾種電氣制動(dòng)方法中，反接制動(dòng)簡(jiǎn)單易行，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、效果好。問(wèn)題是，在開(kāi)始制動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)差率s>1,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流比起動(dòng)時(shí)還要大，為限制電流的沖擊，往往在定子繞組中串入限流電阻R。三、三相異步電機(jī)的電氣制動(dòng)1.三相異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)此外，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近降為零時(shí)，若不及時(shí)切斷電源，電動(dòng)機(jī)就會(huì)反向起動(dòng)而達(dá)不到制動(dòng)的目的。其原理電路如圖2-46所示。制動(dòng)時(shí)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1,再合上開(kāi)關(guān)S2。在操作時(shí)絕對(duì)不能在未斷開(kāi)S1時(shí)合上S2。反接制動(dòng)在制動(dòng)時(shí)仍需從電源吸收電能，故經(jīng)濟(jì)性能差，但能很快使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，故制動(dòng)性能較好。1.三相異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)（2）倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(如起重機(jī)械)TL,在提升時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在如圖2-47所示機(jī)械特性曲線1的a點(diǎn)，現(xiàn)在轉(zhuǎn)子中串入電阻使電動(dòng)機(jī)工作的機(jī)械特性曲線變?yōu)?,由于拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，則電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)由a點(diǎn)過(guò)渡到b點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，但依然在提升重物，為電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)。若轉(zhuǎn)子串入的電阻足夠大，使機(jī)械特性曲線變?yōu)?,則在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到零時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩(對(duì)應(yīng)于圖中d點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩)仍小于位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩T。此時(shí)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的拖動(dòng)下使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，直到c點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與TL相平衡，則機(jī)組穩(wěn)速(nc)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，即起重機(jī)將重物以一個(gè)平穩(wěn)的低速緩慢下放。這種制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)起制動(dòng)作用，但轉(zhuǎn)子仍反轉(zhuǎn)，故稱為倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。改變串入轉(zhuǎn)子的電阻值，可調(diào)節(jié)工作點(diǎn)c,即調(diào)節(jié)機(jī)組的轉(zhuǎn)速。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)就是在斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)三相電源的同時(shí)接通直流電源，此時(shí)直流電流流入定子的兩相繞組，產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子由于慣性仍繼續(xù)沿原方向以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，切割定子磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力作用，其方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，因而起到制動(dòng)作用。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)。直流電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.5～1倍。其整個(gè)過(guò)程如圖2-48所示。3.三相異步電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)(回饋制動(dòng))當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，由于某種原因，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n超過(guò)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n;(此時(shí)s<0)則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)相反，從而使轉(zhuǎn)子電流及所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩改變方向，成為與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)即在制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，這種制動(dòng)稱為再生制動(dòng)。此時(shí)電機(jī)變成一臺(tái)與電網(wǎng)并聯(lián)的發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能反送回電網(wǎng)，因此又稱回饋制動(dòng)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，出現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速一般有以下兩種情況：一種是出現(xiàn)在位能負(fù)載下放時(shí)，例如起重機(jī)在下放重物時(shí)或電傳動(dòng)機(jī)車車輛在下圾運(yùn)行時(shí)，此時(shí)重物作用于電動(dòng)機(jī)上的外加轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向相同，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很快即超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速mi。另一種出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速(或變頻調(diào)速)的過(guò)程中，如三相變極多速異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)2p=