三相异步电动机制动分析

电器及继电器接触器介绍3.1电磁式接触器当控制形式需要在相对较远的距离进行频繁通断的控制时。这就需要引入相关接触器来进行有效控制。具体应用比如说电焊机当中，在此过程中还有一定的降压保护功能。是电力拖动系统中使用最广泛的负荷开关之一。根据相应的控制电流形式不同，即可分为直流或交流形式的接触器。再有根据主触点可以分为一级到五级这几种类型。首先应该对其工作原理及结构进行相应的解释。一般情况下，所谓的交流接触器具体包括相应的电磁机构、灭弧装置、触头以及一些相关辅助性质的元器件。其中之前提到的电磁机构还可进一步细分为衔铁、线圈以及静铁芯。在有触头还有相应的主触头和辅助触头之分，主触头一般用来控制高压电路的，相反辅助触头一般用于低压形式的控制电路，在电路控制过程中一般之自锁与互锁应用较多，一般情况下额定电流峰值大约在5安左右。其相应的具体结构图，如图2所示。图2交流接触器的结构示意图当线圈通电电压大于线圈额定电压的85%时，线圈内部会产生一定的磁场，从而产生相应的磁场力，在工作过程中这部分磁场力会去抵消相应的弹簧拉力，这就会导致衔铁压动触点进行相应的动作，也就是说常闭触点会随之断开，相反常开形式的触点会随之进行闭合操作。随后当线圈失电的时候，也会相应触发一系列动作，此时弹簧得以在恢复力的情况下被释放，触点也相应执行复位操作。这就是交流接触器的工作原理。电器的主要技术参数含电器的额定值，如下所示：(1)额定电压值：所谓的额定电压通常情况下所指的是主电路高压工作区的电压。(2)额定电流：所谓的额定电流通常情况下所指的是主电路高压工作区的电流。(3)线圈内部的额定电压值：这部分电压具体指的是电磁系统内部的电压，在这里值得注意的是需要区分直流还是交流。(4)关于额定的操作频率大小：在这里具体指的是单位时间内的操作次数，无论是交流还是直流类型的接触器当其处于最高频率时每小时最多进行1200操作。这项指标参数还与相应灭弧罩的寿命以及相关工作场合有关。在交流类型接触器当中会影响到线圈的温升。(5)通断性能：这项指标只针对于主触点，其是评判电流值分段能力的重要指标之一。电路中超过此值电流的分段任务则由自动开关和熔断器等保护电器承担。如图3所示，AC-4这种形式的接触器应用场合往往主要用于笼型电机的相关控制。图3接触器简图以及相关描述在我国以下系列的接触器较为常用：其中有一款是我国一进行设计的，那就是CJ20系列，通常情况下其适用于的交流频率为50赫兹，必须保证电压在600伏以下进行使用，相应的电流也有一定的要求，需要满足不超过632安。不仅如此，近些年来我国还从国外引进了一些较为先进的产品，尤其是德国BBC旗下的产品以及法国TE旗下的相关产品。相关符号表达如图4所示：图4接触器型号的表达和含义3.2常用类型的低压元器件通常情况下，一个良好的控制系统需要包括相关耗电设备、保护以及相关控制电器，其中控制电器需要保证根据所需目标进行相应控制；在此过程中对耗电设备在一定程度上保护作用的相关电气元件即为所谓的保护电器；在一些常用的低压系统当中，在保证其稳态工作的条件下需要引入相应的低压元器件，对于相关的低压电器可以通过手动以及自动的方式进行通断控制，在此前提之下，也可以根据电器的具体应用场合，相应的分为低压与高压两大类。3.2.1低压形式的断路器俗话说的空气开关具体所指的就是低压断路器。这种元器件既可以进行手动关断，在某种情况下也可以进行自动断电，因此可以起到一定的保护作用。对此还可以进行电能的相应分配，尤其是在启动停止相对不是很频繁的电机当中，其相应的实时保护功效可以发挥的淋漓尽致，当电路中出现短路或者是相关过载现象，低压断路器就会将其内部的金属丝完成熔断，在某种程度上可以达到保护电路的功效。其最根本的特点是别看它体积相对较小，但是相应的保护能力是极强的，而且动作后不需要更换元件，断流能力大，工作安全可靠，电流值在一定范围内可以整定。使用十分方便。低压断路器由触点系统、相关执行机构以及相应的灭弧装置来构成。其中他的主触点在一定程度上可以通过手动执行机构来进行控制它的断开与闭合，这种形式即为点动形式。结构示意图如图5所示。图5低压断路器相关示意图在图中显示出的主触头2，它是用于控制主电路通断的常开触点。通过对下图的观察，可以得知此时主触头是处于闭合的，在这个过程中锁扣4将连杆3紧紧的锁住，此时弹簧1正处于拉伸状态，其中脱扣器5是与主电路形成串联的形式，在主电路当中电流值比较正常的情况下，其衔铁就呈现在开的状态，当形成过电流的情况下，此时衔铁会被立即吸合，与此同时顶杆将会向上运动从而挣脱锁扣的束缚，这便会造成弹簧1进行收缩，从而导致主触点断开。再有就是电压脱扣器6是与主电路形成并联形式的，主电路在正常工作的情况下，这个衔接的工作状态是保持吸合的，当主电路电压发生变化处于低于相应的规定值时，其衔铁释放，顶杆也将锁扣4顶开，使处于主电路断开状态。通常情况下，需要保证低压断路器所能承受的电压电流不能低于相关设备正常运转时候的电压与电流。与此同时，它的分断能力极限依然有一定的要求，那就是不低于相应工作环境当中的短路电流峰值。根据相关用途的不同，所谓的低压断路器可以归结为：照明、配电、电机等形式。不仅如此，还可以根据其内部结构进行分类，比如装置式以及万能式断路器。其中万能式用于大容量线路，主要型号有DW15、DW16、ME等系列。装置式适用于建筑物内部的线路和设备，主要型号有C45N、DZ20等系列。此外我国还引进国外的断路器产品，其中有德国的ME系列、SIEMENS的3WE系列，日本的AE、AH、TG系列，美国的H系列，法国的C45、S060系列等。这些引进产品有较高的技术经济指标。低压断路器的图形及文字符号如图6所示。图7低压熔断器示意图3.2.2按钮及相关指示灯在控制系统中，一般人为进行操作控制的器件，其中接触最多的就应该是按钮。控制按钮作为一种能够进行手动控制，在某种程度上还能进行自动复位，具有主令形式的电器元件，也可以称之为所谓的开关。一旦人为按下此装置，就会导致内部常闭触点立即断开，相应的常开触点瞬时闭合。一般情况下，这种形式的控制按钮仅仅适用于点动控制形式。在进行接线的过程中，也可以说没有相应的正负极之分，只要把其按钮接入相应的电路即可。其相应的示意图如图8所示，在对相关案件进行选取的过程中，首先就要明确你所需的触点数目，再根据情况需要选择具体的颜色。为了清晰明了，不同功用的按钮颜色一般不同。如图8所示为按钮的图形及文字符号。指示灯又称信号灯。用于指令或电器工作状态的确定。指示灯用不同的颜色的灯光指示不同的信息。为了节省安装位置，将指示灯装在按钮帽中。图8控制按钮的外观及结构图9按钮的图形及文字符号3.2.3熔断器当电路中的电流在某种程度上超过相关限定值并保持一段时间，在熔断器内部将会释放出大额热量，这部分热量足以将其内部的金属丝进行熔断，从而达到对电路进行保护的目的。它由保险丝和熔管两部分组成。保险丝串接于电路中，当电路发生短路和严重过载故障时，保险丝自行熔断，切除故障电路，从而有效的保护未发生故障的电路和设备，一般用在短路保护。熔断器的种类也是多种多样的，具体包括螺旋式、瓷插式以及管式。其中最常用的要数管式熔断器，最为典型的要数RM10与RT10两类，用作短保护和连续过载保护，主要用于AC500或DC400的电力网和成套配电设备上。图10为管式熔断器结构。图10管式熔断器内部相关图解3.3时间继电器和热继电器当有相关信号输入进来以后，需要进行一定的等待，输出检测端才有一定的信号输出，这种类型的继电器即可成为时间继电器，也就是俗话当中说的延时继电器。可分为通电与断电延时。针对于通电延时继电器，信号存在一定的延迟，但是一旦输入信号消失，输出端就会瞬态复位；针对于断电延时类型的情况就会有所变化，当有相关信号输入的时候，输出端便会立刻有响应，与前面提到的相反，一旦信号消失，才会进行相应的延时。图11为时间继电器的图形。图11时间继电器相关符号解释所谓的热继电器其过载保护功效则为在具体电路当中应用的目的所在，一旦有过载电流出现，其内部的金属片就会发生相应的弯曲变形从而导致其触点的动作，实现电路关断的功能。这项电器元件的反应过程比较缓慢，万万不可将其单独作为保护电路。其具体结构示意图如图12所示。图12热继电器相关符号解释3.4自锁和互锁所谓的自锁就是当线圈得电以后，在其内部可以利用相应的辅助触点维持整个电路的当前状态。也就是将相应的辅助触点与其相应的点动开关进行并联组合使用，这样即使把点动按钮松开，同样接触器线圈也会保持相应的得电状态。所谓的互锁至少需要两个继电器进行合作，也就是将继电器当中的某一常闭触点相应的放入另一个继电器的控制电路当中，以此来构成相互制约的形式。在电气控制系统设计过程当中相应的连锁控制也就是前面提到的自锁与互锁进行有效组合，可以说任何一个电路的设计都离不开联锁控制，这样就可以看出他的地位贯穿于整个电路系统设计。相关的电路图如图13所示。图13自锁加互锁的电路图4异步电机的运行状态西安交通大学网络教育学院论文4异步电机的运行状态4.1电动运行一旦定子绕组与电源相结合，那么相应的电机转子就会凭借电磁转距进行有效旋转，在这种情况下可以理解为驱动力矩，也就是说它的旋转方向与磁场方向始终保持一致，从而实现电能到机械能的相互转换，最终将这部分机械能传递给相应负载，在理想的状态下相应的转速几乎和所规定的同步转速保持一致，倘若能够达到这样的效果，那么就会没有转差率存在。还要明确一点，当电机静止不动的时候，转差率为一。如图14所示为电动机串电阻或电抗降压启动原理图，设备简单、价格便宜、操作方便不受电动机定子绕组接法形式的限制，当Q开关闭合接入三相电源电动机就会转动，当把L1、L2和L3任意两相进行对换，电动机转动方向就会和原来方向相反。这就是实现电动机正反转的方法。图14电动机串电阻启动4.2制动运行通常情况下所谓的制动方法可以概括为两类：即电气方式与机械方式制动，引入一定的与原电机转向相反的力矩，进行阻碍电机继续运转，该方式称为电气方式制动；再有就是引入相关的机械装置致使电机产生刹车的功效，也就是所谓的机械方式制动。进行电气制动过程中尤其是反接制动与能耗制动最为常见且应用也最为广泛。4.2.1反接制动运行反接制动的具体操作是通过改变电源接入的相序，从而在电机内部产生驱动转距相反的力矩来阻碍电机继续运转，从而迫使电机达到刹车的目的。即反接制动的相关原理图如图15所示图15反接制动过程的相关原理图当进行反接制动过程中，相关的旋转磁场与转子之间的转速差距悬殊，相应的感应电流也是非常大的，一般可以致使产生的电流为正常运转情况下的10倍左右。因此这种制动方法仅适用于相对较小的电梯进行相关制动，其一般功率应为10千瓦以下，与此同时，倘若对4.5千瓦以上的电机进行制动时，需要在定子回路串接一定的电阻，从而使其电流有效降低。所以仅仅局限于绕线型进行使用，而且在制动过程中引起的额外冲击较大，相关精度也不是非常高。4.2.2能耗制动运行当电机与电源相互脱离以后，即保证在断电的瞬间，在定子绕组上引入一个额外直流电压，凭借转子内部感应出的一定电流与静止磁场相互制约，从而实现所谓的刹车，在此过程中还需要引入延时继电器以及速度继电器来保证制动的精度。简单的说就是把电动机储存的机械能量消耗掉的制动方式。绕组切断交流电源（QS)断开，同时在定子两相通入直流(SA接通)，电动机内形成一个不旋转的空间位置固定的磁势。电动机因机械惯性转速不会突变，继续维持原方向旋转。在此过程中所产生的电磁转矩与电机原来的旋转方向恰恰相反，在反作用力的阻挠下，电机转速会急剧下降，即可实现制动。如图16所示为能耗制动接线原理及示意图。图16能耗制动具体实现形式及相关图解能耗制动可有效用于需要精准平稳停车的场合，其优点是制动性强，制动较平稳，无大冲击便于实现准确停车，对电网影响小；缺点是需要额外引入直流电源，制动时间较长，不够迅速。5三相异步电动机的制动实验5三相异步电动机的制动实验5三相异步电动机的制动实验5.1实验的控制电路及设备选择如图17为能耗制动的主体电路，其中为225（三只75电阻串联）。表1为所需设备说明。图17能耗制动的主体电路（图左为主电路，图右为控制电路）表1设备说明序号名称数量备注1电源仪表及控制屏1提供三相四线制380、220电压2三相电动机1鼠笼式3热继电器14交流继电器25时间继电器16按钮开关37万用表、剥线钳、螺丝刀、尖嘴钳等1套8导线若干首先应当电机接入三相交流电源，随后即可点击启动按钮SB3，在此过程中KM1实现自锁，KM2完成互锁，电机则开始旋转。当点击SB2以后，即可进入能耗制动状态。5.2实验步骤（1）首先对相关设备进行核查。（2）根据图17的接线形式完成接线，必须征求相关人员意见后才可上电实验。实验具体接线图如图18所示。图18实验接线图5.3实验注意事项根据电路图接线，接线时先接主回路，再接控制回路。在接控制电路时先接好最上面的启动电路，不要把KM1的常开触点接入，使空气开关保持闭合状态，并接入交流电源，随后即可对SB3进行点击，若电机不发生运转，这时我们需要检查此路的连接，直到电动机正常转动此时KM1线圈触头下陷。关闭空气开关电动机过了五秒左右停止转动，紧接着把KM1的常开触点和SB3的常开触点进行并联，然后将第二路按照图进行接线，但不要将KM2的常开触点并联上，合上空气开关，按下SB3按钮KM1线圈触头下陷再按下SB2按钮KM1线圈触头恢复，KM1常开触点闭合，相应的KT得电灯亮，电动机正常转动则两路正常，若不能则检查第二路连线，直到电动机正常运转为止，关闭空气开关电动机过了五秒左右停止转动。最后把KM2的常开触点并联在SB2常开触点的两端，这个触点要和主回路连接的KM2的触点区别开，连接好第三路线路。合上空气开关引入三相电源，先按下SB3按钮，KM1线圈触头得电下陷，电机正常运转，当点击SB2以后，KM1常开触点就会立即闭合，KM2常闭触点便会断开，KM2线圈得电触头下陷，KM2常开触点闭合，经过一秒之后延时KM2线圈失电触头恢复，时间继电器KT常闭触点断开，第二路断开。同时电动机停止转动。进行连接电路时尽量用不同颜色的线进行连接，方便出现故障，容易检查出故障点。在实验开始前用万用表检查线路的通断。若线路连接正确，并将热继电器的值调为1，调节时间继电器的时间参数，将其设置为1。然后进行上电操作，完成能耗制动过程。根据能耗制动的特点，实验成功后，我尝试减小了电阻的大小，由原来的三个电阻串联变为两个电阻串联，发现当电阻减小之后，能耗制动效果比较明显。其原因在于直流回路串联的电阻越小，电流就越大，在电动机内产生的电磁转矩也越大，转速降的速度就越快，制动效果越明显。5三相异步电动机的制动实验西安交通大学网络教育学院论文6结论本文主要介绍了三相异步电动机工作的原理及其能耗制动方法。在引言中我们可以知道异步电机的重要性，而让异步电动机迅速停车是更重要的，也是实际需要的，因此需要设计出制动控制系统。第二章简单介绍了三相异步电动机的相关知识，使大家对异步电动机有了基本了解，第三章详细介绍了本次实验所用到的主要电器。第四章介绍了异步电机的启动和制动运行，通过介绍反接制动和能耗制动，通过比较选择了能耗制动方式。第五章为能耗制动实验，给出设计控制电路图。通过在实验台上的试验，最终实现了三相异步电动机的能耗制动控制，电动机能够迅速停止转动。在论文的编写时，我查阅的许多相关资料，也学到了很多知识，使自己对电动机认识更加深刻，动手能力获得了提高，也提高了理论和实际结合的能力。5三相异步电动机的制动实验参考文献参考文献[1]李发海，王岩，电机与拖动基础[M]（第3版），北京：清华大学出版社，2012.[2]孙建忠，白凤仙，特种电机及其控制[M]，北京：中国水利水