电动机的制动方式

1、电动机的制动方式2009年06月26日 10:44电动机的制动方式 电动机的制动方式主要有机械制动和电气制动，机械制动是通过机械装置来卡住电机主轴，使其减速，如电磁抱闸、电磁离合器等电磁铁制动器。电气制动时在应用中多采用电气制动，常用的电气制动方式有： 1. 短接制动 制动时将电机的绕组短接，利用绕组自身的电阻消耗能量。由于绕组的电阻较小，耗能很快，有一定的危险性，可能烧毁电机。 2. 反接制动 直流电机制动，将电机的电源正负极反接，改变电枢电流的方向，这样转矩的方向也改变，使得转速与转矩的方向相反。交流电机制动采用改变相序的方法产生反向转矩，原理类似。反接制动制动力强，制动迅速，控制电路简单

2、，设备投资少，但制动准确性差，制动过程中冲击力强烈，易损坏传动部件。 3. 能耗制动 制动时在电机的绕组中串接电阻，电动机相当于发电机，将拥有的能量转换成电能消耗在所串接电阻上。这种方法在各种电机制动中广泛应用，变频控制也用到了。从高速到低速（零速），这时电气的频率变化很快，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势EU（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来但由于通常变频器是交直交主电力AC/DC整流电路是不可逆的因此无法回馈到电网上去，结果造成主电路电容器二端电压升高，

3、称泵升电压，当超过设定上限值电压时，制动回路导通，这就是制动单元的工作过程，制动电阻流过电源，从而将动能变热能消耗电压随之下降，待到设定下限值时即断.这种制动方法属不可控，制动力矩有波动，制动时间是可人为设定的。 制动电阻的选取经验： 电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大; 不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件; 制动时间可人为选择; 小容量变频器(7.5KW)一般是内接制动单元和制动电阻的; 当在快速制动出现过电压时说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值. 4. 直流制动 主要用于变频控制中。在电动机定子加直流电压，此时变频器的输出频率为零，这时定子产生静

4、止的恒定磁场，转动着的转子切割此磁场产生制动力矩，迫使电动机转子较快的停止，这样电动机存诸的动能换成电能消耗于步电动机的转子电路中。 5. 能量回馈制动 当采用有源逆变技术控制电机时，将制动时再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，并将电能消耗在电网上从而实现制动。能量回馈装置系统具有的优越性远胜过能耗制动和直流制动所以近年来不少使用单位结合使用设备的特点纷纷提出要求配备能量回馈装置的要求国外也仅有ABB、西门子、富士、安川、芬兰Vacon等少数不多的公司能提供产品国内几乎空白。 6. 并联电容制动 一种电容放电式三相单相伺服电机电制动方法，其特征在于：在旋转的电机需要制动时，将原电

5、源输入断开，并同时将充有电能的电容连接在伺服电机绕组上，通过电机绕组放电，在电机内产生直流磁场，在直流磁场作用下，使电机转子制动，进行电机制动，同时电容的电能消耗，当电机制动后，电容的电能耗尽。其方法能耗温升小，防止电机烧毁，电机寿命长，制动效果好。该结构便于现场更换，提高电制动效果，提高了电动执行器的可靠性   单日志页面显示设置 关闭 网易首页 网易博客 博客首页 博客拍拍 精美风格 博客圈子 博客活动 娱乐中心 博客话题 找 朋 友 博客复制 手机博客 短信写博 意见反馈 更多>> 窗体顶端搜 索窗体底端登录| 注册  琛天伟

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7、式附原理案列 工业变频   2009-06-16 16:00   阅读1384   评论1   字号： 大大  中中  小小 一、再生回馈制动再生回馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈制动不能制动到停止状态。二、反接制动反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。三、能耗制动电机在正常运行中，为了迅速停车，在电

8、机定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。1.能耗制动的原理如果三相异步电动机定子绕组断开三相电源后，则电机内无磁通势。从而电磁转矩 0，电动机在负载转矩作用下，自然停车，这是自然制动过程。能耗制动的电路原理图如图5.22所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1K断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流 ( 也称直流

9、励磁电流)，即接通开关2K，从而在电机内形成一个不旋转的空间位置固定的磁通势 ，最大幅值为 。在三相交流电源切断后的瞬间，电动机转子由于机械惯性其转速 不能突变，而继续维持原逆时针方向旋转。此时，直流电流 产生的空间固定不转的磁通势 相对于旋转的转子是一个旋转磁通势；旋转方向为顺时针，转速大小为 。这种相对运动导致了转子绕组有感应电动势 ，并产生电流 和电磁转矩 ，根据左手定则可知， 的方向与磁通势 相对于转子的旋转方向是一样的，但与转速 的方向相反，电动机处于制动运行状态，电机转速迅速下降，直到转速 时，磁通势 与转子相对静止， 0, 0,  , 减速过程结束，电动机将停转，实现了

10、快速制动停车。如果负载是反抗性负载，则电机转速 将停车。如果负载是位能性负载，则电机转速 时必须立即用机械抱闸，将电机轴刹住停车。图5.22    能耗制动接线图由于制动过程，转轴的机械能转换成电能消耗在转子回路的电阻上，因此，称为能耗制动。2.能耗制动的机械特性三相异步电动机能耗制动的机械特性的推导类似于三相异步电动机固有机械特性的推导。当异步电动机切断三相交流电源，接入直流电流 时的等值电路如图5.23所示。它是转子绕组相数、匝数、绕组系数及转子电路的频率都折合到定子边界的结果。        图5.

11、23   能耗制动的等值电路            图5.24   能耗制动的电流关系图中 为能耗制动转差率。当直流磁通势 于转子之间相对转速（既转差）不变时，即 ，且 的相对转子的转速即同步转速为 ，则转子绕组感应电动势 的大小和频率为：图中 为等值电流，它是通过三相异步电动机定子绕组接入直流电流 换算得到的。利用三相交流电流产生的旋转磁通势 等效替代直流磁通势 的办法，可推导出 与 的关系如下：当电动机定子绕组为 形接法时，有当电动机定子绕组

12、为形接法时，有根据等值电路画出能耗制动时各电流之间的关系图如图5.24 所示，则      (5.25)忽略励磁电阻 的铁损耗作用，则                   (5.26)对于转子功率因数角 ，有             

13、60;                         (5.27)将式（5.26）、（5.27）代入式（5.25），整理各得则             (5.28)上式为能耗制动的机械特性表达式。和电动机运行状态时的机械特性参数表达式推导

14、方法一样，可导出能耗制动时的最大转矩 及相应的转差率 为                           (5.29)根据式（5.28）画出三相异步电动机能耗制动时的机械特性如图 5.25 所示，图中曲线 图5.25  能耗制动的机械特性      

15、60;              图5.26  能耗制动过程1为直流电流为 ，转子串入电阻 时的特性；曲线2为直流电流为 ，转子串入电阻 时的特性；曲线3为直流电流为 ( )，转子串入电阻 时的特性；曲线4为电机运行的固有特性。3.制动过程分析   三相异步电动机工作于电动运行状态时，采用能耗制动停车，电动机的运行点如图5.26所示。即 。改变直流电流 的大小而改变制动转矩的大小，从而改变制动时间的大小。4.直流电流 的选择对于三相鼠笼

16、式异步电动机取                     对于三相绕线式异步电动机取式中 为异步电动机的空载电流，一般取 。能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合。也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度，使重物保持匀速下降，只需改变直流电流 的大小（调节电位器 RP）或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的。5.3.2 反接制动三相异步电动机的反接制动分为定子电源反接的反接制动和倒拉

17、反接制动两种1.定子电源反接的反接制动（1）反接制动原理三相绕线式异步电动机处于正常电动运行，当改变三相电源的相序时，如图5.27电路接线图中1K断开，2K闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制动过程。由于电源相序改变，圆形旋转磁场反向，而转子不可能立即改变转向，因而转子感应电动势反向，电流反向，则电磁转矩也反向，电动机处于制动运行状态，电动转速迅速下降，直到转速 ，电机将停转，从而实现了快速制动停车。（2）机械特性电动机的固有特性如图5.28所示的曲线1。当定子两相反接时，旋转磁场改变方向，则同步转速为 ，转差率 ，反接制动机械特性变为曲线2。根据异步电动机等值电路中表示机械负载的附加电

18、阻 ，则机械功率为即负载向电动机内输入机械功率。而定子传递到转子的电磁功率为表明定子仍向电源吸收电功率，再由定子向转子传递电磁功率。由于表明转子回路的铜损耗来自定子吸收电源的电功率和负载送入的机械功率，这个数值很大。若不在转子回路串入较大的电阻器，转子铜损耗将无法消耗，将导致电机转子绕组过热而损坏，因此，电机转子回路必须串入大电阻R，此时，反接制动的机械特性为曲线3。（3）制动过程分析三相绕线式异步电动机工作于电动状态时，开关1K 闭合2K 断开。当电机定子电源反接时，开关1K 断开2K 闭合，同时转子回路串入大电阻，即3K 断开，电动机的运行点以 ，使得电动机快速停车。如果电动机拖动较小的反

19、抗性恒转矩负载或位能性恒转矩负载运行，并采用定子电源反接的反接制动停车，那么必须当电机转速 时切断电源并停车，否则电动机将反向起动到 点。（4）反接制动电阻的计算根据新要求的最大制动转矩进行。例5.6  JZR518型绕线式异步电动机， 22kW, , V, A,  。如果拖动额定负载运行时，采用反接制动停车，要求制动开始时最大制动转矩为 ，求转子每相串入的制动电阻值。解:电动机额定转差率转子每相电阻制动后瞬间电动机转差率过制动开始点（ 1.964, ）的反接制动机械特性的临界转差率为固有机械特性的 为转子串入反接制动电阻为定子电源反接的反接制动广泛用于要求迅速停车和需要反

20、转的生产机械上，多用于三图5.27   定子电源反接的反接制动         图5.28   反接制动的机械特性相绕线式异步电动机中。对于三相鼠笼式异步电动机由于转子回路无法串电阻，则反接制动只能用于不频繁制动的场合。2.倒拉反接制动这里仅对倒拉反接制动过程进行分析。倒拉反接制动状态指三相绕线式异步电动机拖动位能性恒转矩负载时，在转子回路上串入较大电阻，使机械特性变为图5.29（b）所示的曲线2，电动机反转运行于第象限的B点。曲线1为电动机的固有特性。倒拉反接制动适用于位能

21、性恒转矩负载。例如，起重机将重物保持均匀速度下降时，使得位能性负载重物倒过来拉着电动机反转。如图5.29（a）所示电动机定子电源断开时（既1K断开2K闭和）。工作运行于 点，即转数 ，处于停车状态。电动机按提升方向接通电源（既1K闭和，并在转子回路串入电阻 ，即2K断开）。由于起动转矩 负载转矩 ,电机被重物拖着反转，电机运行点由 点加速到 点，电磁转矩 ,电动机处于稳定的反接制动运行状态，且电机以 的转速重物匀速下放。（a）接线原理图             &#

22、160;            （b）机械特性 图5.29   倒拉反接制动4.直流电流 的选择对于三相鼠笼式异步电动机取                     对于三相绕线式异步电动机取式中 为异步电动机的空载电流，一般取 。能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合

23、。也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度，使重物保持匀速下降，只需改变直流电流 的大小（调节电位器 RP）或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的。5.3.3 回馈制动前面所述反接制动机械特性，如图5.28所示曲线2或曲线3。当三相异步电机拖动位能性恒转矩负载，定子电源接成负相序 时，电动机运行于第象限的 点（称为回馈制动运行点），对应的电磁转矩 ，转速 ，且 , 则称为反向回馈制动运行。例如，起重机下放重物（如图5.30所示），电机利用回馈制动下放重物时，定子两相反接，这时同步转速由 起动转矩为 （图5.28的C点）。由于转矩 , 则 ,电机将反向加速运行到 点。以 的转速使重

24、物匀速下放。下放过程中，重物贮存的位能不断被电机定子绕组吸收，并转换成电能“回馈”到电网中。为防止下降转速过快，转子串电阻 值不宜太大。                          图5.30    起重机下放重物的回馈制动同理，正向回馈制动运行是指电动机工作于第象限，且电机转速 ,转差率 。电动机输入的机械功率

25、 ， 电磁功率 ，电动机的输入功率 。即正向回馈制动过程中，转子送出的电磁功率 , 除了定子绕组上的铜损耗        外，其余的回馈给定子电源了。例如下章叙述的变极或变频调速过程，则为正向回馈制动过程。5.3.4 三相异步电动机的各种运行状态和直流电动机一样，三相异步电动机按其转矩 与转速 的方向的异同，可分为电动运行状态和制动运行状态。各种运行状态如图5.31 所示。1.电动运行状态当 与 同方向，机械特性及其稳定运行点在第、象限。若电机运行于第象限， , , 称为正向电动状态，其稳定运行点 、 称为正向电动运行点；若

26、电机运行于第象限， , , 称为反向电动状态，其稳定运行点 、 称为反向运行点。在电动状态，电机通过定子向电网吸收电能，经过转子转换成机械能输出。                                      

27、;                          2.制动运行状态                       &#

28、160;   图5.31    三相异步电动机的各种运行状态当 与 反方向，机械特性及其稳定运行点在第、象限。能耗制动、反接制动、倒拉反接制动和回馈制动点等各种制动运行过程和状态根据上述分析结果绘于图5.31中。例5.7  某起重机吊钩由一台绕线式三相异步电动机拖动，电动机额定数据为： kW, , ,  ,  。电动机的负载转矩 的情况是：提升重物  ，下放重物 。 (1)提升重物，要求有低速、高速二档，且高速时转速 为工作在固有特性上的转速，低速时转速 ，工作于转子回路串电阻的特性上。求两档转速各为多少及转子回路应串入的电阻值。(2)下放重物要求有低速、高速二档，且高速时转速 为工作在负序电源的固有机械特性上的转速，低速时转速 ，仍然工作于转子回路串电阻的特性上。求两档转速及转子应串入的电阻值。说明电动机运行在哪种状态。解:（1）根据题意画出该电动机运行时相应的机械特性，见下图所示。点A、B是提升重物时的两个工作点。(2)计算固有机械特性的有关数据：额定转差率固有机械特性的临界转差率额定转矩1)提升重物转速及转子回路串入电