新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 任务12 电机起动与制动测试

驱动电机及控制系统检修任务十二电机起动与制动测试任务导入场景：新能源汽车售后维修中心人物：维修技师小刘、客户王先生情节：王先生的纯电动汽车在踩下制动踏板后不能迅速减速及制动，经维修技术小刘检查后，排除了制动系统的故障，需对驱动电机的制动功能进行进一步测试。提出问题如果你是小刘，应该怎么处理王先生车辆的故障？任务目标教学内容电机起动定义、参数异步电机的起动方法电机制动、能耗制动、回馈制动电机起动、电机制动测试任务目标能根据驱动电机起动方式，使用专用设备仪器，对驱动电机起动功能进行测试。能根据驱动电机制动方式，使用专用设备仪器，对驱动电机制动功能进行测试。任务实施——电机起动测试知识讲解电机起动

当交流电机通入对称的三相电压时，电机将开始转动、加速并最终稳定运行在额定转速，这个过程就称为起动过程。定

义

起动过程有两个指标参数，分别为起动转矩和起动电流。参

数任务实施——电机起动测试知识讲解鼠笼式异步电机的起动方法

直接起动是指用闸刀开关或接触器将电机定子绕组直接接在额定电压的电源上起动，也称为全压起动。（1）直接起动

鼠笼式异步电机起动方法主要有在额定电压下的直接起动和降压起动两种方式。优点是操作简单，不需要复杂的起动设备；缺点是起动电流大，对电机本身和电网电压均会带来不利影响。任务实施——电机起动测试知识讲解鼠笼式异步电机的起动方法

鼠笼型异步电机的降压起动方式主要有Y-△起动，定子绕组串入电阻起动，自耦变压器降压起动三种。（2）降压起动①

Y-△起动

Y-△起动法适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电机，该方法要求电机的六个出线端都引出来，并接到转换开关上。任务实施——电机起动测试知识讲解鼠笼式异步电机的起动方法（2）降压起动②

定子绕组串入电阻起动

起动时，先将开关K1合上，将电机和电阻接入电路，此时电机的端电压低于电源电压UN，假设此时电机端电压是电源电压的1/K；然后将开关K2合上，电阻被短路，电源电压完全加载在电机上，此时电机在额定状态运行。任务实施——电机起动测试知识讲解鼠笼式异步电机的起动方法（2）降压起动③

自耦变压器降压起动

自耦变压器降压起动利用自耦变压器的原理改变引出线接头所在位置，从而改变变压比，实现调节接入电机的端电压大小。任务实施——电机起动测试知识讲解绕线式异步电机起动方法转子回路串接对称电阻起动

绕线式异步电机的转子回路串接三相对称电阻后，可增大电机的起动转矩，并减小起动电流。串接阻值大小合适的电阻，可以使起动转矩等于电机的最大转矩，同时使起动电流明显下降。起动结束后，短接电阻，电机运行效率不受影响。转子回路串接对称电阻起动

频敏变阻器相当于只有一次绕组的三相芯式变压器，绕组星形连接，通过电刷和集电环与转子绕组相接。频敏变阻器中铁损和反映铁损的激磁电阻较大，相当于在转子回路中串接了一个较大的电阻，从而限制了起动电流，增大了起动转矩。任务实施——电机起动测试知识讲解永磁同步电机起动方法（1）辅助电动机拖动起动法

通常选用与永磁同步电机极数相同，容量为主机10%~15%的感应电机作为辅助电机，当辅助电机将主机拖动到接近同步转速时，再用自整步法将主机投入电网，随后切除辅助电机的电源。该方法不能用于在负载下起动，否则辅助电机的容量将会很大。（2）异步起动法

异步起动法是指在转子极靴上开槽并装设笼型绕组，通过定子电流产生的旋转磁场和转子上的笼型绕组中的感应电流所产生的异步电磁转矩进行起动。任务实施——电机起动测试知识讲解永磁同步电机起动方法

永磁同步电机属于双边激励的电机，由于永磁体磁场与定子电枢磁场在起动过程中的转速不相等，二者会产生随转差频率变化的脉振转矩。在分析起动过程的平均转矩时，将两个激励源单独考虑，分别进行分析。首先不计永磁体磁场的作用，只考虑定子绕组加端电压情况下电机的起动过程；然后假设将定子绕组短路，只考虑永磁体对电机起动过程的影响；最后，运用叠加原理将双边激励源的共同作用进行叠加。（2）异步起动法永磁同步电机异步起动特性曲线任务实施——电机起动测试知识讲解永磁同步电机起动方法

采用变频器进行调速能够实现无级调速，还能根据负载特性的不同，通过适当调节电压和频率之间的关系从而使电机始终运行在高效区并保持良好的动态性能。采用变频起动更能显著地改善永磁同步电机的起动性能，大幅降低起动电流，增加起动转矩。对于具有三相变频电源的场合，常采用变频起动的方法。（3）变频起动法优

点：任务实施——电机起动测试知识讲解永磁同步电机起动方法

起动时，将变频电源的频率调到很低，以便使同步电动机投入电源之后，定子绕组产生的旋转磁场转得极慢。这样，依靠定转子磁场之间的相互作用所产生的同步电磁转矩就可以使转子缓慢地转动起来。并能在很低的转速下运行，然后逐渐提升电源的频率，逐步加快至定子绕组产生的旋转磁场的同步速度，从而带动转子的速度逐渐提升，直到达到正常转速。（3）变频起动法原

理：技能操作操作准备任务实施——电机起动测试新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、LN虚拟实验系统、驱动电机实验卡工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页电机起动测试安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——电机起动测试任务实施——电机制动测试知识讲解电机制动

当交流电机运行于电动机状态时，电磁转矩与转速同向，为驱动转矩，对外输出机械功率；在制动状态时，电磁转矩与转速反向，为制动转矩，电机转轴从外部吸收机械功转并转换成电功率。

电机制动的目的是使电气传动系统快速停车或尽快减速，以及使位能性负载获得稳定的下放速度。交流电机的电气制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。任务实施——电机制动测试知识讲解能耗制动工作原理

制动时，首先断开开关S1，使电机脱离电网，同时闭合，将定子的其中两相绕组接到直流电源上，此时定子内部的直流电形成了恒定的磁场，电机内部原有的旋转磁场将不存在。转子由于惯性保持旋转，并切割该恒定磁场，在转子中依然可以产生感应电动势和感应电流。能耗制动原理图任务实施——电机制动测试知识讲解能耗制动特性分析在制动瞬间，因转速不能突变，工作点由A点水平跃变至能耗制动特性曲线的B点；电机开始减速，工作点沿制动机械特性曲线变化，直到到达原点O，此时n=0，T=0；电机将准确地停在O点，这样就实现了快速制动停车；能耗制动特性曲线任务实施——电机制动测试知识讲解反接制动定义及分类

交流异步电机的反接制动分为两类，一种是在电动状态下突然将定子绕组中的任意两相绕组调换接入电源的位置，使定子旋转磁场的方向改变，这种制动方式称为定子两相反接制动，也称为正转反接制动；另一种是保持定子磁场的旋转方向不变，通过位能性负载的作用，使转子进入倒拉反转状态，从而实现电磁转矩和转速相反，这种制动称为倒拉反转反接制动，也称为反转正接反接制动。任务实施——电机制动测试知识讲解反接制动正转反接制动正接反接制动任务实施——电机制动测试知识讲解回馈制动定义及分类

当电机在外力作用下，使转速由于某种原因高于同步转速，此时电机将进入回馈制动状态。回馈制动状态实际上就是将转轴上的机械能转变成电能并回馈到电网的发电机状态，也称为制动能量回收。

回馈制动可分为正向回馈制动和反向回馈制动两种。任务实施——电机制动测试知识讲解回馈制动正向回馈制动

在正向回馈制动过程中，始终有负载向电机输入机械功率，并由电机向电网回馈电功率，电机处于发电机制动状态，因此称为正向回馈制动，也称为再生发电制动。正向回馈制动的机械特性技能操作操作准备任务实施——电机制动测试新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、LN虚拟实验系统、驱动电机实验卡工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页电机