三相異步電動機的制動

2020-12-15 電工之家

三相異步電動機脫離電源之後, 由於慣性, 電動機要經過一定的時間後才會慢慢停下來, 但有些生產機械要求能迅速而準確地停車, 那麼就要求對電動機進行制動控制。 電動機的制動方法可以分為兩大類: 機械制動和電氣制動。 機械制動一般利用電磁抱閘的方法來實現; 電氣制動一般有能耗制動、 反接制動和回饋發電制動三種方法。

能耗制動示意圖

(a) 接線圖; (b) 原理示意圖

正常運行時, 將QS閉合, 電動機接三相交流電源起動運行。 制動時, 將QS斷開, 切斷交流電源的連接, 並將直流電源引入電機的V、 W兩相, 在電機內部形成固定的磁場。 電動機由於慣性仍然順時針旋轉, 則轉子繞阻作切割磁力線的運動, 依據右手螺旋法則, 轉子繞組中將產生感應電流, 如圖7-22所示。 又根據左手定則可以判斷, 電動機的轉子將受到一個與其運動方向相反的電磁力的作用, 由於該力矩與運動方向相反, 稱為制動力矩, 該力矩使得電動機很快停轉。

制動過程中, 電動機的動能全部轉化成電能消耗在轉子迴路中, 會引起電機發熱, 所以一般需要在制動迴路串聯一個大電阻, 以減小制動電流。

這種制動方法的特點是制動平穩, 衝擊小, 耗能小, 但需要直流電源, 且制動時間較長, 一般多用於起重提升設備及工具機等生產機械中。

2 反接制動

反接制動是指制動時, 改變定子繞組任意兩相的相序, 使得電動機的旋轉磁場換向, 反向磁場與原來慣性旋轉的轉子之間相互作用, 產生一個與轉子轉向相反的電磁轉矩, 迫使電動機的轉速迅速下降, 當轉速接近零時, 切斷電機的電源, 如圖7-23所示。 顯然反接制動比能耗制動所用的時間要短。

反接制動示意圖

(a) 接線圖; (b) 原理圖

正常運行時, 接通KM1, 電動機加順序電源U—V—W起動運行。 需要制動時, 接通KM2, 從圖可以看出, 電動機的定子繞組接逆序電源V—U—W, 該電源產生一個反向的旋轉磁場, 由於慣性, 電動機仍然順時針旋轉, 這時轉子感應電流的方向按右手螺旋法則可以判斷, 再根據左手定則判斷轉子的受力F。 顯然, 轉子會受到一個與其運動方向相反, 而與新旋轉磁場方向相同的制動力矩, 使得電機的轉速迅速降低。 當轉速接近零時, 應切斷反接電源, 否則, 電動機會反方向起動。

反接制動的優點是制動時間短, 操作簡單, 但反接制動時, 由於形成了反向磁場, 所以使得轉子的相對轉速遠大於同步轉速, 轉差率大大增大, 轉子繞組中的感應電流很大, 能耗也較大。 為限制電流, 一般在制動迴路中串入大電阻。 另外, 反接制動時, 制動轉矩較大, 會對生產機械造成一定的機械衝擊, 影響加工精度, 通常用於一些頻繁正反轉且功率小於10 kW的小型生產機械中。

3 回饋發電制動

回饋發電制動是指電動機轉向不變的情況下, 由於某種原因, 使得電動機的轉速大於同步轉速, 比如在起重機械下放重物、 電動機車下坡時, 都會出現這種情況, 這時重物拖動轉子, 轉速大於同步轉速, 轉子相對於旋轉磁場改變運動方向, 轉子感應電動勢及轉子電流也反向, 於是轉子受到制動力矩, 使得重物勻速下降。 此過程中電動機將勢能轉換為電能回饋給電網, 所以稱為回饋發電制動。

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