第三章第四节异步电动机的制动

第四节三相异步电动机的制动

三相异步电动机的制动三相异步电动机的电动状态：电磁转矩T与转速n同方向，电机从电源吸收电功率，扣除自身损耗外，转变为机械功率送至负载；在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时）使设备保持一定的运行速度。在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。异步电动机的制动状态：T与n方向相反。电气制动的方法能耗制动反接制动回馈制动

制动方法

机械制动

利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。

电气制动

使异步电动机所产生的电磁转矩T和电动机转子的转速n的方向相反。

一、能耗制动实现：制动时，KM1断开，电机脱离电网，同时KM2闭合，在定子绕组中通入直流励磁电流。能耗制动基本原理：如图所示：能耗制动拖动反抗性恒转矩负载能耗制动直流励磁电流产生一个恒定的磁场，因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，导体中产生感应电动势和感应电流。感应电流与磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，转速迅速下降，当转速为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。制动过程中，转子贮存的动能全部转变为电能消耗在转子回路电阻上——能耗制动。切割磁力线感应电势感应电流产生电磁力制动转矩能耗制动拖动位能性负载nTemA0n1C1B23对笼型异步电动机取：能耗制动能耗制动停车时，考虑到既要有较大的制动转矩，又不要使定、转子回路电流过大而使绕组过热，根据经验：对绕线型异步电动机取：能耗制动能耗制动平稳，可使反抗性负载准确停车，使位能性负载匀速下放，较经济。但低速时制动转矩小，制动效果不理想。能耗制动优缺点：1、电源两相反接的反接制动

二、反接制动实现：机械特性由1变为2，工作点由A→B→C，n=0,制动过程结束。绕线式电动机在定子两相电源反接同时,可在转子回路串联制动电阻来限制制动电流和增大制动转矩,曲线3。

由于定子旋转磁场方向改变，理想空载转速变为-n1，S＞1。处于正向电动运行的三相绕线式异步电动机，当改变三相电源的相序时，电动机便进入了反接制动过程.反接制动过程中，电动机电源相序为负序，如图所示:如果电动机拖动负载转矩较小的反抗性恒转矩负载运行，或者拖动位能性恒转矩负载运行，这两种情况下，如果进行反接制动停车，那么必须在降速到n＝0时切断电动机电源并停车，否则电动机将会反向起动，三相异步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快，但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械，经常采用反接制动停车接着反向起动，就是为了迅速改变转向，提高生产率。反接制动2、反接制动停车的制动电阻计算，根据所要求的最大制动转矩进行。为了简单起见，可以认为反接制动后瞬间的转差率s≈2，处于反接制动机械特性的s＝0～Sm之间。1、反接制动过程中，转子回路中消耗了从电源输入而来的电磁功率及由负载送入的机械功率，数值很大，在转子回路中必须串入较大的外串电阻，以消耗大部分转子回路铜损耗，保护电动机不致由于过热而损坏。所谓大电阻是指比起动电阻阻值还要大。注意：3、鼠笼式异步电动机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于频繁。2、倒拉反转的反接制动反接制动实现：在转子回路串联适当大电阻RB。电机工作点由A→B→C，n=0，制动过程开始，电机反转，直到D点。在第四象限才是制动状态。由于电机反向旋转，n<0，所以s>1。适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。反接制动如下放重物的例子：

TL与转速n方向一致。稳态时，电磁转矩T＝TL，方向与n相反。从机械特性分析：

A点（电动状态）n>0,T>0

B点（制动状态）n<0,T>0足够大的电阻ABTS反接制动反接制动时，s>1，所以有机械功率为电磁功率为机械功率为负，说明电机从轴上输入机械功率；电磁功率为正，说明电机从电源输入电功率，并从定子向转子传递功率。而表明，轴上输入的机械功率转变成电功率后，连同定子传递给转子的电磁功率一起消耗在转子回路电阻上，所以反接制动的能量损耗较大。反接制动优缺点：低速时制动转矩仍很大，制动迅速。能耗大，经济性差。反接制动三、回馈制动实现：电动机转子在外力作用下，使n>n1。

回馈制动状态实际上就是将轴上的机械能转变成电能并回馈到电网的异步发电机状态。1、反向回馈制动（适用于将重物高速放下）

首先将定子两相反接,定子旋转磁场的同步速为-n1，特性曲线变为2。工作点由A到B。经过反接制动过程（由B到C）、反向起动过程（C到-n1变化），最后在位能负载作用下反向加速并超过同步速，直到D点保持稳定运行。电机机械特性为曲线1，运行于A点。1、起重机高速下放重物（指）时，经常采用反向回馈制动运行方式。若负载大小不变，转子回路串入电阻后，转速绝对值加大，如图中的D′点；串入电阻值越大，转速绝对值越高。2、反向回馈制动运行时，电动机是一台发电机，它把从负载位能减少而输入的机械功率转变为电功率，然后回送给电网。从节能的观点看问题，反向回馈制动下放重物比能耗制动下放重物要好。注意：回馈制动2、正向回馈制动（变极或变频调速过程中出现）电机机械特性曲线1，运行于A点。电机工作点由A变到B，电磁转矩为负，，电机处于回馈制动状态。当电机采用变极（增加极数）或变频（降低频率）进行调速时，机械特性变为2。同步速变为。回馈制动

能量流向：T与n方向相反，处于制动状态思考题:当三相异步电动机拖动位能性负载时，为了限制负载下降时的速度，可采用哪几种制动的方法？如何改变制动运行时的速度？各制动运行时的能量关系？答：当拖动位能性负载时，采用能耗制动、倒拉反转、反向回馈制动均可以在第四象限出现稳定运行点，即匀速下放负载。要改变负载下放的速度，只要改变制动时机械特性的斜率即可。这三种方法，都可以通过改变在转子回路中串入不同的电阻值来改变机械特性的斜率，从而改变负载下放的速度。串入的电阻值越大，负载下放的速度越大。各种制动运行时的能量关系：能耗制动时，转子的惯性动能转变为电能后消耗在转子回路的电阻上。倒拉反转时，轴上输入的机械功率转变成电能后，连同定子传递给转子的电磁功率一起消耗在转子