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三相異步電動機的制動控制線路
三相異步電動機的制動控制線路
1,、線路設計思想
反接制動是利用改變電動機電源電壓相序,，使電動機迅速停止轉動的一種電氣制動方法,，由于電源相序改變，定子繞組產(chǎn)生的旋轉磁場方向也發(fā)生改變,，即與原方向相反,。而轉子仍按原方向慣性旋轉，于是在轉子電路中產(chǎn)生與原方向相反的感應電流,，根據(jù)載流導體在磁場中受力的原理可知,，此時轉子要受到一個與原轉動方向相反的力矩的作用，從而使電動機轉速迅速下降,，實現(xiàn)制動,。反接制動的關鍵是，當電動機轉速接近零時,，能自動地立即將電源切斷,，以免電動機反向起動。為此采用按轉速原則進行制動控制，即借助速度繼電器來檢測電動機速度變化,，當制動到接近零速時（100r/min）,，由速度繼電器自動切斷電源。
改變電動機電源相序的反接制動,，其優(yōu)點是制動效果好,，其缺點是能量損耗大，由電網(wǎng)供給的電能和拖動系統(tǒng)的機械能全部都轉化為電動機轉子的熱損耗,。在反接制動時,，轉子與定子旋轉磁場的相對速度接近于2倍同步轉速，所以定子繞組中的反接制動電流相當于全電壓直接起動時電流的2倍,。為避免對電動機及機械傳動系統(tǒng)的過大沖擊,，延長其使用壽命，一般在10kw以上電動機的定子電路中串接對稱電阻或不對稱電阻,，以限制制動轉矩和制動電流,，這個電阻稱為反接制動電阻。
2,、典型線路介紹
反接制動控制線路,，分為單向反接制動控制線路和可逆反接制動控制線路。
（1）單向反接制動控制線路
圖1 為單向反接制動的控制線路,。
圖1 單向反接制動控制線路
我們知道電動機正在正方向運行時,，如果把電源反接，電動機轉速將由正轉急速下降到零,。如果反接電源不及時切除,，則電動機又要從零速反向起動運行。所以我們必須在電動機制動到零速時,，將反接電源切斷,，電動機才能真正停下來?？刂凭€路是用速度繼電器來“判斷"電動機的停與轉的。電動機與速度繼電器的轉子是同軸連接在一起的,，電動機轉動時,，速度繼電器的動合觸點閉合，電動機停止時動合觸點打開,。
工作過程如下：
按SB2→KM1通電(電動機正轉運行) →KA的動合觸點閉合→KM1斷電
按SB1→KM2通電(開始制動)→n≈0,，KA復位→KM2斷電(制動結束)
線路圖1(A)有這樣一個問題，在停車期間,，如為調(diào)整工件,，需要用手轉動機床主軸時，速度繼電器的轉子也將隨著轉動，其動合觸點閉合,，接觸器KM2得電動作,，電動機接通電源發(fā)生制動作用，不利于調(diào)整工作,。線路圖1（B）為X62W銑床主軸電動機的反接制動線路,，解決了這個問題?？刂凭€路中停止按鈕使用了復合按鈕SB,，并在其動合觸點上并聯(lián)了KM2的動合觸點，使KM2自鎖,。這樣在用手轉動電動機時,，雖然KA的動合觸點閉合，但只要不按停止按鈕SB1,，KM2-不會得電,，電動機也就不會反接于電源，只有操作停止按鈕SB1時,，KM2才能得電,，制動線路才能接通。
圖1（B）線路工作原理為：
按下起動按鈕SB2,，接觸器KM1線圈得電吸合,，電動機起動運行。在電動機正向運行時,，速度繼電器KA的常開觸點閉合,，為反接制動接觸器KM2線圈通電準備了條件。
當需制動停車時,，按下停止按鈕SB1,，接觸器KM1線圈失電切斷電動機三相電源。
此時電動機的慣性轉速仍然很高,，KA的常開觸點仍閉合,，接觸器KM2線圈得電吸合，使定子繞組得到改變相序的電源,，電動機進入串制動電阻R的反接制動狀態(tài),。
當電動機轉子的慣性轉速接近零速（100r/min）時，速度繼電器KA的常開觸點恢復常態(tài),，接觸器KM2線圈斷電釋放,，制動結束。
因電動機反接制動電流很大,，故在主回路中串入電阻R,，可防止制動時電動機繞組過熱,。
（2）可逆反轉制動控制線路
電動機可逆運行的反接制動控制線路如圖2所示。
圖2 可逆運行反接制動控制線路
其線路工作原理為：
按下正向起動按鈕SB2,，正向接觸器KM1得電吸合,，其主觸點將定子繞組接至相序為A、B,、C的三相電源,，電動機正向運行。速度繼電器KA-Z的常閉觸點斷開,，常開觸點閉合,。由于在接觸器KM2線圈電路中起聯(lián)鎖作用的KM1常閉輔助觸點比KA-Z常開觸點的動作時間早，KA-Z常開觸點的閉合,，只為KM2線圈反接制動作好準備,，不可能使它立即通電。
按停止按鈕SB1,，KM1線圈失電,，轉子慣性速度仍很高，KA-Z常開觸點仍閉合,，KM2線圈得電,，使定子繞組電源相序改變?yōu)镃、B,、A,，電動機進入正向反接制動狀態(tài)。
當轉子的慣性速度接近零時,，KA-Z的常閉觸點和常開觸點均復位為原來的常閉和常開狀態(tài),，KM2的線圈失電，正向反接制動結束,。
反向運行的反接制動過程如下：
按反向起動按鈕SB3,，反向接觸器KM2線圈得電吸合，電動機電源相序為C,，B,，A，電動機反向運行,。
速度繼電器KA-F的常開觸點和常閉觸點分別閉合與斷開,，為KM1線圈的反接制動作準備。
當按停止按鈕SB1時,，KM2線圈失電，KM1線圈得電吸合,，定子繞組接至相序為A,，B，C的電源，電動機進入反向反接制動,。
當電動機轉子的反向慣性速度接近零時,，KA-F的常開觸點斷開，常閉觸點閉合,，使KM1線圈失電,，反向反接制動過程結束。
圖2 所示可逆反接制動控制線路存在的缺點是：當停車檢修時,，檢修人員人為地轉動電動機轉子,，如果轉速達到100r/min左右時，KA-Z或KA-F的常開觸點就有可能閉合,，從而使KM1或KM2線圈得電,，電動機因短時接通而引起意外事故。
圖3 所示可逆反接制動控制線路,，克服了圖2 線路的上述缺點,。
圖3
該線路中的中間電器KA的作用是：若操作者扳動機床主軸進行調(diào)整時，或檢修人員人為轉動電動機轉子時,，不會因速度繼電器常開觸點KA-Z或KA-F的閉合導致電動機意外接通而反向起動的事故,。
圖4 為定子串對稱電阻可逆反接制動控制線路。
該線路在電動機正反轉起動和反接制動時在定子電路中都串接電阻,，限流R起到了在反接制動時限制制動電流,，在起動時限制起動電流的雙重限流作用。
該線路的工作原理為：
按下正向起動按鈕SB2,，中問繼電器KA1得電吸合并自鎖,，同時正向接觸器KM1得電吸合，電動機正向起動,。
剛起動時,，尚未達到使速度繼電器動作的轉速，常開觸點KA-Z未閉合,，使中間繼電器KA3不得電,，接觸器KM3也不得電，因而使R串在定子繞組中限制起動電流,。
當轉速升高至速度繼電器動作值時,，常開觸點KA-Z閉合，KM3線圈得電吸合,，經(jīng)其主觸點短接電阻R,，電動機轉速不斷升高，直至正常運行,。
按停止按鈕SB1,，KA1線圈失電,，KA1常開觸點斷開接觸器KM3線圈電路，使電阻R再次串入定子電路,；同時,，KM1線圈失電，切斷電動機三相電源,。
此時電動機慣性轉速仍較高,，常開觸點KA-Z仍閉合，KA3線圈仍保持得電狀態(tài),。在KM1失電同時,，KM2線圈得電吸合，其主觸點將電動機電源反接,，電動機進行反接制動,。在制動過程中，定子電路一直串有電阻R以限制制動電流,。
當轉速接近零時,，常開觸點KA-Z復位斷開，KA3和KM2相繼失電,，制動過程結束,，電動機停轉。
電動機處于任一方向運行時,，若要改變其運轉方向,，只要按下相應的起動按鈕，電路便自動完成反向的全部過程,。例如,，電動機正向運行時，若要使其反向運行,，則按下反向起動按鈕SB3,，通過KA2和KM2使電動機*行反接制動，當轉速降至零時,，電動機又反向起動,。不管電動機是處于正向反接制動還是反向起動，電阻R均接入定子繞組,，以限制制動電流和起動電流,。只有當反向轉速升高達到KA-F動作值時，常開觸點KA-F閉合,，KA4和KM3線圈相繼得電吸合,，切除電阻R，轉速繼續(xù)升高,，直至電動機進入反向正常運行,。
該線路可以克服圖2線路的缺點,，不會因KA-Z或KA-F觸點的偶然閉合而引起意外事故；且其操作方便,，具有觸點、按鈕雙重聯(lián)鎖,，運行安全,、可靠，是一個較完善的控制線路,。
反接制動時,，旋轉磁場的相對速度很大，定子電流也很大,。但在制動過程中有沖擊,，對傳動部件有害，能量消耗較大,。故用于不太經(jīng)常起制動的設備,，如銑床、鏜床,、中型車床主軸的制動,。
從能量角度看，能耗制動是把電動機轉子運轉所儲存的動能轉變?yōu)殡娔?，且又消耗在電動機轉子的制動上,，與反接制動相比，能量損耗少,。在制動時磁場靜止不動,，不會產(chǎn)生有害的反轉，制動停車準確,，制動過程平穩(wěn),。所以，能耗制動適用于電動機容量較大,，要求制動平穩(wěn)和起動頻繁的場合,，如磨床、龍門刨床及組合機床的主軸定位等,。但能耗制動需要直流電源,，制動速度也較反接制動慢一些。但是由于電力電子技術的迅速發(fā)展,，半導體整流器件的大量生產(chǎn)和作用,，直流電源已成為不難解決的問題了。