图1-9　三相交流异步电动运行和制动运行时的机械特性

如图1-9所示，当电动机在运行过程中，若其电磁转矩的方向与转子转速的方向相反，则为电动机的制动运行状态。对电力拖动系统而言，此时电磁转矩成了制动转矩，其产生的制动作用称为电气制动。与机械制动相比，电气制动具有无机械磨损、制动平稳、容易实现自控制等优点。电气制动可用于拖动系统减速或加速停车、起货机等位能性负载的匀速下降等场合。

从能量转换观点看，处于制动状态的电动机，其作用是将拖动系统的机械能转变为电能消耗在电动机内部或反馈至电网。

如果把电动机的正转电动运行（n＞0，T＞0）和反转电动运行（n＜0，T＜0）时的机械特性曲线分别定义在n-T坐标平面的第1、3象限，则特性曲线向2、4象限的延伸部分分别为电动机的正转制动运行（n＞0，T＜0）和反转制动运行（n＜0，T＞0）。图1-9展示了三相交流异步电动运行和制动运行时的机械特性。

电气制动根据其产生的条件和方法的不同，可分为反接制动、能耗制动和回馈制动等三种。

1.反接制动

异步电动机反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动两种。反接制动时，转子的转向与定子旋转磁场的转向相反，即n与n 0的符号相反，因此电动机分别运行于正转电动特性曲线向第4象限的延伸段或反转电动特性曲线向第2象限的延伸段。

图1-10　交流异步电动机的电源反接制动

（1）电源反接制动。当交流异步电动机运行在电动状态时（n＜n 0，0＜s＜1），将电动机三相电源的任意两相对调使其相序改变，气隙旋转磁场的方向随即改变，而转子因惯性仍保持着原来的转向不变。结果使转子绕组切割气隙磁场的方向改变，从而转子中感应电势和电流的相位变反，产生的电磁转矩T方向亦变反，成为制动转矩。图1-10的曲线②是鼠笼式异步电动机的反接制动特性，曲线③为绕线式异步电动机转子串制动电阻时的反接制动特性。

设鼠笼式异步电动机带一负载T L在a点上正向稳定运行。现将三相电源的任意两相对调，则电动机所运行的机械特性将由曲线①变为曲线②。由于转子的惯性作用，其转速不能突变，因此电动机将由曲线①的a点切换到曲线②的b点运行。此时电动机的电磁转矩T因旋转磁场的方向变反而变为负值，成为制动转矩。根据拖动系统运动方程式，此时T-T L=ΔT＜0，电动机在T和T L的共同作用下，沿曲线②迅速减速，直到c点（n=0）。如果制动的目的是为了使电动机迅速反转，则到c点后，电动机会自行反向起动（因为在c点处，电磁转矩T不为零，而等于反向运行时的起动转矩）；如果制动的目的是为了迅速停机，则在接近c点时，应立即切断电动机的电源，以防止电动机反向起动。

在电源反接制动时，电动机的转差率为：

此时转子感应电势E 2s=sE 2很大，因而电流转子及定子电流也很大（比起动时还大）。故对绕线式异步电动机，在电源反接制动时，必须在转子回路中串入足够大的制动电阻，以限制冲击电流，同时也产生增大制动转矩的效果。而对于大容量或频繁起动的鼠笼式异步电动机，应避免其运行于电源反接制动状态。

图1-11　绕线式异步电动机的倒拉反接制动

（2）倒拉反接制动。电动机因外力矩作用而形成转子的转向与旋转磁场的转向相反的制动运行称为倒拉反接制动。图1-11为绕线式异步电动机带位能性负载的特性曲线。若电动机原来带负载正转电动状态稳定运行于曲线①的a点，当转子回路中串入足够大的电阻，以使电动机的特性曲线变软，其工作点由曲线①的a点转移到曲线②的b点。由于在b点电动机的电磁转矩小于负载转矩，转子将减速至零（c点）。由于此时电磁转矩仍小于负载转矩，故转子继续被负载拉着转动，从而进入倒拉反接制动。随着电动机反转速度的增大，其制动性质的电磁转矩也随之增大（与转速方向相反），直到d点时，T=T L，ΔT=0，系统稳定运行。如果电动机原来处于静止状态，在转子串入足够大的电阻的情况下起动，则由于其起动转矩小于位能性负载转矩（c点），转子将被负载倒拉直接进入倒拉反接制动状态，最后同样稳定运行于d点。

交流异步电动机的倒拉反接制动通常是在增大转子回路电阻的情况下才能实现，故只适用于绕线式异步电动机，船舶中应用较少。

倒拉反接制动时，电动机的转差率为：

由此可见，无论是电源反接制动还是倒拉反接制动，其特点是s＞1。故电动机等效电路中附加电阻的阻值为负值，这说明异步电动机不仅从轴上吸取拖动系统的机械功率转换成电功率，同时又从电网吸取电功率，两者都消耗在转子回路的电阻中。(www.daowen.com)

2.回馈制动

当异步电动机的转子转速高于其定子旋转磁场的转速（即|n|＞|n 0|）时，因转子导体切割定子磁场的方向改变而使得电磁转矩的方向与转子转速方向转变，电动机进入回馈制动运行状态。回馈制动时，因|n|＞|n 0|，故电动机的转差率为：

转子感应电势E 2s=sE 2改变了方向，因而电机处于发电机运行状态，将轴上输入的机械能转换成电能回馈给电网。

回馈制动时，异步电动机将运行于第1象限正向电动特性曲线向第2象限的延伸部分，或第3象限反向电动特性曲线向第4象限的延伸部分。

异步电动机在下列两种情况下将会因|n|＞|n 0|而进入回馈制动运行：

（1）调速过程中出现的回馈制动。异步电动机在运行过程中，当电源频率降低或极对数增加而使得定子旋转磁场的同步转速突然下降，而转子转速因惯性不能突变，从而导致n＞n 0。

设电动机稳定运行在如图1-12所示负载特性曲线①的a点，同步转速突然下降使电动机运行的特性变为曲线②。此时，电动机由a点瞬时转移到曲线②上的b点运行，使得n＞n 0，电磁转矩T变为负值，电动机进入回馈制动状态。T与T L共同作用使电动机由b点沿曲线②减速。到达c点时，n=n 0，T=0，但由于T L的作用，使电动机继续减速，进入电动状态。这样电磁转矩方向重新变正，并逐渐增大，到达d点时，T=T L，ΔT=0，于是电动机在d点稳定运行。

图1-12　异步电动机调速　过程中的回馈制动

图1-13　异步电动机在位能性负载作用下产生的回馈制动

（2）位能性负载作用下产生的回馈制动。在图1-13中，对于一位能性负载T L（设转矩方向为顺时针，则负载特性曲线位于第1、4象限），将电动机反向起动，则其机械特性为图中曲线②。此时电动机的电磁转矩T＜0（为顺时针方向），电动机在T与T L共同的作用下反向起动并加速，运行于反向电动状态。当转速达到反向的同步转速时，T=0，但TT L=ΔT＜0，使电动机继续反向加速，使得转子的转速高于旋转磁场的同步转速，电动机进入反向的回馈制动状态。此时电磁转矩也由原来的顺时针方向变为逆时针方向，并逐渐增大；到达a点时，T=T L，ΔT=0，至此电动机在a点稳定运行于回馈制动状态，其转速绝对值高于同步转速。这时的负载起着原动机作用，拖着异步电动机作发电机运行；而电动机则对位能性负载起着制动作用，限制它的速度。交流异步电动机这种回馈制动的方法较为简单，又极为经济。船舶甲板机械的电力拖动中广泛使用回馈制动来实现对位能性负载的“等速下降”，如起货机的等速落货、锚机深水等速抛锚等。

3.能耗制动

异步电动机的能耗制动有他激和自激两种形式。所谓他激能耗制动，是在电动机电动运行时，将定子绕组与三相电源断开，并同时在定子三相绕组的任意两端加上一个直流激磁电源，使定子绕组在空间产生一静止磁场。转子在此磁场中旋转时，感应出交流电势并形成转子电流，转子电流与此磁场相互作用产生与转速方向相反的电磁转矩，从而使电动机进入制动运行状态。

异步电动机能耗制动的机械特性如图1-14所示。因为能耗制动时，定子磁场是一直流恒定磁场，同步转速n 0=0，所以特性曲线通过原点；又因T∝U 2，当直流激磁电压的数值不同时，在同样转速情况下产生的电磁制动转矩大小也不同，图中曲线①的激磁电压小于曲线②的激磁电压。从图中还可看到，转速越低制动电磁转矩越小，转速降至零时制动转矩亦为零。对于绕线式异步电动机的能耗制动，可在转子回路串电阻以限止制动电流，但特性曲线硬度将下降，如图1-14曲线③所示。

图1-14　异步电动机能耗制动时的机械特性曲线

异步电动机能耗制动时相当于一台他励发电机，电动机依靠拖动系统贮存的动能或位能发电，电能消耗在转子回路的总电阻上。

异步电动机自激能耗制动的方法是在定子绕组与三相电源断开的同时将三相绕组接上三相对称电容器，这时电动机可看作为一台单独运行的异步发电机，电容器是用来供给电机无功功率，以建立磁场。

异步电动机的能耗制动有两种用途：可以用于实现拖动系统的加速停车；实现位能性负载的匀速运行。