理论教育 异步电动机的制动控制技术

异步电动机的制动控制技术

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2.21为三相异步电动机单向反接制动电路。图2.21三相异步电动机单向反接制动电路图中KM1为正向运行接触器,KM2为反接制动接触器,KS为速度继电器,R为反接制动电阻。

异步电动机的制动控制技术

三相异步电动机断电后,机械惯性使转子一定时间后才能够停转,这不利于频繁起停、频繁正反转或者有精确定位控制要求的场合,也影响生产效率,因此必须对电动机进行制动控制。制动控制分为机械制动和电气制动。机械制动是利用机械装置产生机械力来强迫电动机停下来;电气制动是利用电动机的电磁原理来制动的。常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动、电容制动和直流制动等。本节主要介绍反接制动和能耗制动。

1.三相异步电动机的反接制动

所谓反接制动是利用改变电动机电源相序,使电动机定子绕组产生的旋转磁场方向与转子旋转方向相反,从而产生制动力,使电动机转速迅速下降。

假设电动机正向运转,若将电源反接,电动机转速将由正转急速降到零,此时如果反接电源不及时切除,则反向电压将使电动机反向运行,从而影响生产过程。因此,在电动机转速接近零时应将反接制动电路切除,通常在控制电路中采用速度继电器来检测电动机转速并控制及时切除反接电源。图2.21为三相异步电动机单向反接制动电路。

图2.21 三相异步电动机单向反接制动电路

图中KM1为正向运行接触器,KM2为反接制动接触器,KS为速度继电器,R为反接制动电阻

电路工作原理:如图2.21所示,当主电路、控制电路电源接通后,按下按钮SB2,接触器KM1通电并自锁,电动机全压起动。当电动机连接的速度继电器KS在转速超过其动作值140r/min时,该速度继电器相应的常开触头闭合,为反接制动做好准备。当电动机需要停止时,按下按钮SB1,SB1首先使接触器KM1失电,电动机正向电源切除;当SB1按钮按到底时,接通KM2接触器线圈使其带电并自锁,电动机定子串入三相对称制动电阻、接入反相序三相交流电使电动机进入反接制动。此时,电动机转速在磁场的作用下迅速下降,当转速降到速度继电器KS的释放转运100/min时,KS常开触头断开,KM2线圈失电,从而断开反接制动电路,反接制动结束,电动机自然停车。

在图2.21的基础上,图2.22增加了接触器、中间继电器,通过电路的连接使其不但能够控制正向运行停止时的反接制动,还能够控制反向运行停止时的反接制动,因此是一种双向可逆的反接制动电路。图中KM1、KM2为电动机正、反转接触器,KM3为短接制动电阻的接触器,KA1~KA4为中间继电器,KS为速度继电器,KS-1为正转闭合触头,KS-2为反转闭合触头。电阻R在电路中具有两个作用,即起动时的定子串电阻减压起动和反接制动时的反接制动电阻。

图2.22 电动机双向反接制动

当合上电源开关QS后,按下起动按钮SB2,正转中间继电器KA3线圈通电并自锁,其常闭触头断开、常开触头闭合,接触器KM1线圈通电,电动机通过KM1主触头及电阻R开始正转减压起动。当电动机转速升高到一定值时,速度继电器正转常开触头KS-1闭合,从而使中间继电器KA1通电并自锁。由于KA1、KA3都已接通,则KM3接触器接通,于是电阻R被KM3主触头短接,电动机进入全压运行状态。当电动机需要停车时,按下停止按钮SB1,则KM1、KM3、KA3线圈相继断电,其主触头及常开辅助触头断开、常闭辅助触头闭合,但此时电动机仍以高速旋转,使速度继电器的触头KS-1保持了闭合状态,因此中间继电器KA1并没有断电,其常开触头仍处于闭合状态,这样就使得KM2接触器线圈接通,KM2主触头闭合,主电路通过KM2及制动电阻R进入反接制动过程,电动机转速迅速下降。当电动机转速低于速度继电器释放值时,速度继电器常开触头KS-1断开,中间继电器KA1、接触器KM2相继断电,反接制动过程结束。

电动机反向起动和反接制动停车时与上述工作过程类似,不同的是速度继电器的反向触头KS-2及中间继电器KA2参与动作,限于篇幅不再赘述。(www.daowen.com)

反接制动的优点是制动力矩大,制动迅速,缺点是制动精度较差,制动过程冲击大,容易损坏传动部件,能量消耗较大。因此反接制动适用于系统惯性较大,制动要求迅速,操作不频繁的场合。

2.三相异步电动机的能耗制动

所谓能耗制动是在三相异步电动机脱离三相交流电源后,在定子绕组中通入一个直流电源,建立恒定的静止磁场,惯性旋转的转子绕组切割定子恒定磁场,产生与惯性运动方向相反的电磁转矩,从而达到制动的目的。当电动机转速降到零时,应及时切断直流电源,因此需要对制动过程的参数加以控制,可任选电流、转速和时间中的一个参数作为控制信号。图2.23和图2.24分别介绍了以时间和转速作为控制信号的两种能耗制动电路。

图2.23是一种以时间作为控制信号的单向运转能耗制动电路。接触器KM1为正转接触器,KM2为能耗制动电路控制接触器,KT为时间继电器。此外,主电路中的交直流转换装置作为直流电源。

图2.23 以时间为控制参数的单向能耗制动电路

合上电源QS,按下起动按钮SB2,则电动机正转。需要停止时,按下停止按钮SB1,KM1线圈失电,电动机电源切除,但此时仍高速运转。同时,KM2、KT线圈通电并自锁,KM2主触头闭合将直流电源接入电动机进行能耗制动,电动机转速迅速降低,当转速接近零时,时间继电器KT的常闭延时断开触头动作、断开KM2线圈,进而断开KT线圈,能耗制动结束。

上述能耗制动电路制动转矩的大小与通入的直流电流值的大小和电动机的转速有关,在同样的转速下,直流电流越大,制动作用越强。但是直流电流过大,易烧毁电动机定子绕组,因此一般取三相异步电动机空载电流的3~5倍并通过可调电阻RP来调整制动电流的大小。

图2.24是一种以速度作为控制参数的双向可逆能耗制动电路。电路中KM1、KM2分别为电动机的正、反转接触器,KM3为能耗制动接触器,KS为速度继电器,KS-1和KS-2分别为速度继电器的正转闭合触头和反转闭合触头。

图2.24 以速度为控制参数的双向能耗制动

合上电源开关QS,按下正转起动按钮SB2或反转起动按钮SB3,相应的接触器KM1或者KM2接通并自锁,使电动机正转或反转。当电动机达到额定转速后,若正转则速度继电器的正转闭合触头KS-1闭合,若反转则KS-2闭合。需要停止时,按下停止按钮SB1,切断KM1或者KM2线圈的电源,KM1或KM2主触头断开使电动机失电。SB1按下时,由于KS-1或者KS-2在电动机转速很高时仍然闭合,则接通KM3线圈使其通电并自锁,电动机进入能耗制动状态,电动机转速迅速下降。当电动机转速降低到100r/min时,速度继电器的触头断开,使KM3能耗继电器失电,从而切除直流电源,能耗制动过程结束。

能耗制动的优点是制动平稳且能量消耗小,缺点是制动力较弱,另外需要额外的交直流转换装置。能耗制动一般用于制动要求平稳、推确的场合。

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