电气控制与PLC应用（第2版）课件：三相异步电动机的制动控制

三相异步电动机的制动控制学习目标（1）了解三相异步电动机制动的目的、方法及原理；（2）了解电磁抱闸制动控制电路的组成，并能讲述线路的工作原理；（3）掌握反接制动控制电路的组成，并能讲述线路的工作原理；（4）掌握能耗制动控制电路的组成，并能讲述线路的工作原理。一、任务导入

三相异步电动机从切断电源到安全停止旋转，由于机械惯性总要经过一段时间，这样使得非生产时间拖长，不能满足生产机械要求迅速停车的要求，也影响劳动生产率。在实际生产中，为了保证工作设备的可靠性和人身安全，实现快速、准确停车，缩短辅助时间，提高生产机械效率，通常对要求停转的电动机采取相应措施，强迫其迅速停车，即对其实行制动控制。

对三相异步电动机进行制动时可采用两种方法：机械制动和电气制动。所谓机械制动是用机械装置来强迫电动机迅速停转，如电磁抱闸制动、电磁离合器制动等。电气制动是使电动机的电磁转矩方向与电动机旋转方向相反以达到制动，如反接制动、能耗制动、回馈制动等。这些制动方法各有特点，适用于不同的场合，下面介绍几种典型的制动控制。二、相关知识（一）电磁抱闸制动

电磁抱闸制动是利用电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮使电动机迅速停止运动的一种机械制动方式。它分为断电电磁抱闸制动和通电电磁抱闸制动两种。

断电电磁抱闸制动的控制线路如图2.28所示。制动闸轮通过联轴器直接或间接与电动机主轴相连，电动机转动时，制动闸轮也跟着同轴转动。当制动电磁铁的线圈得电时，电磁克服弹簧的作用，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用，电动机可以运转；当制动电磁铁的线圈失电时，在弹簧力的作用下，闸瓦紧紧抱住闸轮，使电动机能够迅速停止运行。

断电电磁抱闸制动控制线路的工作原理：合上刀开关QS，按下启动按钮SB2，KM线圈得电，KM常开辅助触头闭合形成自锁，主触头闭合使电动机接通电源，同时电磁抱闸制动器的YB线圈得电，衔铁与铁芯吸合，衔铁克服弹簧的作用，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常启动运行。

当按下停止按钮SB1时，KM线圈失电，常开辅助触头解除自锁，主触头切断电动机电源，同时电磁抱闸制动器的线圈YB也失电，衔铁与铁芯分开，在弹簧拉力的作用下，闸瓦紧紧抱住闸轮，使电动机迅速制动而停转。图2.28断电电磁抱闸制动的控制线路原理图（二）电动机单向反接制动控制

反接制动是利用改变电动机定子绕组的电源相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，迫使电动机迅速停转的一种电气制动方法。电动机单向反接制动的关键是当电动机转速接近于零时，能自动地立即将电源切断，以免电动机反向启动，所以常采用速度继电器来检测电动机速度变化，当制动接近于零转速（100r/min）时由速度继电器自动切断电源。

电动机单向反接制动的优点是制动效果好、冲击大，但是能量损耗大。因为电源反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对转速接近电动机同步转速的两倍，所以定子绕组中的反接制动电流相当于全电压直接启动时电流的2倍。为避免对电动机及机械传动系统的过大冲击，延长其使用寿命，通常在10kW以上电动机的定子电路中串接对称电阻或不对称电阻，以减小冲击电流。减小制动电流的电阻称为反接制动电阻。电动机单向反接制动的控制线路如图2.29所示。图中电动机定子绕组上串联了对称的制动电阻R，KM2用来改变电动机定子绕组的电源相序，速度继电器KS的轴与电动机轴相连。

电路的工作原理：合上电源刀开关QS，按下正转启动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，主触头闭合，电动机在全电压下启动，当电动机转速上升到一定值时（140r/min），速度继电器KS的常开触头闭合为制动做好准备。按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，触头释放，自锁解除，但电动机仍以惯性高速旋转。当SB1按到底时，其常开触头闭合，使KM2线圈得电，改变了电动机定子绕组的电源相序，电动机M串接R反接制动，电动机转速迅速下降。当转速下降到一定值时（100r/min），KS释放，KS常开触头复位，切断KM2线圈电源。KM2失电，释放触头断开了电动机的反相序电源，反接制动结束，电动机自然停车至零。图2.29电动机单向反接制动的控制线路（三）电动机双向可逆运行反接制动控制由图2.29中我们看出，该控制线路只能对电动机单向进行反接制动。在电气控制系统中，通常还要求电动机在正反转时都能进行反接制动。电动机双向可逆运行反接制动控制电路如图2.30所示。从图中可以看出，该控制线路所用器件较多，其中KM1既是正转运行接触器，又是反转运行时的反接制动接触器；KM2既是反转运行接触器，又是正转时的反接制动接触器；KM3为短接制动电阻R接触器；中间继电器KA1、KA2和接触器KM1、KM3配合完成电动机的正向启动、反接制动；中间继电器KA3、KA4和接触器KM2、KM4配合完成电动机的反向启动、反接制动；速度继电器KS有两对触头KS-1和KS-2，分别控制电动机正转和反转时反接制动的时间；R在电动机启动时作定子串电阻减压启动用，停车时作为反接制动电阻。图2.30电动机双向可逆运行反接制动控制原理图电路的工作原理：合上电源刀开关QS，按下正转启动按钮SB2，正转中间继电器KA3线圈得电形成自锁，其常闭触头互锁了中间继电器KA4线圈电路。KA3常开触头闭合，使KM1线圈得电。KMI线圈得电，其常开辅助触头闭合，为制动做好准备，主触头闭合，使电动机定子绕组经电阻R获得电源，电动机开始降压启动。当电动机转速达到一定值时，速度继电器KS-1常开触头闭合，使中间继电器KA1线圈得电并自锁。由于KA1、KA3常开触头闭合，使KM3线圈得电。KM3线圈得电，其主触头闭合短接电阻R，使电动机在全压下运行。此时按下停止按钮SB1时，KA3线圈失电，其常开触头被释放，使得KM1、KM3线圈相继失电释放它们各自的触头；但此时由于机械惯性，电动机高速旋转，使KS-1继续维持闭合状态，KA1线圈仍然得电。KA1常开触头的闭合、KM1常闭触头的恢复，使KM2线圈得电。KM2线圈得电，其主触头闭合，使电动机定子上的电源相序已经改变了，且电流也减小了，对电动机进行反接制动，电动机转速迅速下降。当电动机转速下降到一定值时，速度继电器的常开触头KS-l复位，使KA1线圈断电，接触器KM2线圈断电释放，反接制动完成。电动机的反向启动和反接制动与正转时类似。（四）电动机单向运行能耗制动控制

能耗制动是一种应用广泛的电气制动方法。它是在电动机切断交流电源后，立即向电动机定子绕组通入直流电源；定子绕组中流过直流电流，产生一个静止不动的直流磁场；而此时电动机的转子由于惯性仍按原来方向旋转，转子导体切割直流磁通，产生感生电流；在感生电流和静止磁场的作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，使电动机转速迅速下降；当转速下降到零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失，制动力矩变为零，电动机停止转动，从而达到制动的目的。

在制动过程中，电流、转速和时间三个参数量都在变化，因此可取其中一个作为控制信号。按时间原则控制的电动机单向运行能耗制动控制线路如图2.31所示。电路的工作原理：合上电源刀开关QS，按下启动按钮SB2，KM1线圈得电，常开辅助触头自锁，常闭辅助触头互锁，主触头闭合，电动机全电压启动运行。需要电动机停止时，按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，释放触头，电动机定子绕组失去交流电源。由于惯性转子仍高速旋转，同时KM2、KT线圈得电形成自锁，KM2主触头闭合，使电动机定子绕组接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速下降。当转速接近零时，时间继电器KT的延时时间到，KT常闭触头延时打开，切断KM2线圈的电源，KM2、KT的相应触头释放，从而断开了电动机定子绕组的直流电源，使电动机停止转动，达到了能耗制动的目的。图2.31电动机单向运行能耗制动控制原理图习题与思考题1.三