第9章：交流电动机制动 Braking of AC motor.docx

交流电动机制动Braking of AC motor　交流电动机制动(braking of AC motor) 将交流电动机电磁转矩的方向改变为与转子转向相反，以实现电动机的停转或限速的方法。制动的目的是使电动机转子尽快地停转或由高速迅速地变为低速，或限制位能性负载的下降速度。交流电动机的制动方式和直流电动机的一样，也可分为能耗制动、反接制动和回馈制动。随着电力电子技术的进步和发展，软起动器(或固态软起动器)正在推广应用。 能耗制动可分为感应电动机的能耗制动和同步电动机的能耗制动。(1)感应电动机的能耗制动。将正在电动运行的感应电动机定子绕组从交流电网断开，接到一直流电源上，由直流电流励磁，在气隙中建立一恒定磁场，由惯性作用拖动的转子绕组切割这一磁场产生感应电动势和电流，该电流与磁场作用产生的转矩起制动作用。这时转子的动能全部变换成电能消耗在转子回路的电阻 上，故称能耗制动。能耗制动多用来使感应电动机迅速停车，其典型线路和机械特性如图l所示。图1(b)中 P点为电动机的原工作点，第二象限的曲线为加入直流后的机械特性。改变图1(a)中变压器二次电压可调节励磁电流的大小，从而可以控制制动转矩的大小。若电机为绕线转子感应电动机，改变转子附加电阻，也可调节制动转矩的大小。(2)同步电动机的能耗制动。其接线图如图2所示。能耗制动时，将运转的同步电动机从交流电网断开，并立即将定子绕组接到一制动电阻上(或频敏变阻器)，并保持励磁电流不变，同步电动机靠惯性作用拖动旋转而向制动电阻供电，成为发电机运行，此时产生的电磁转矩为制动转矩，机械系统贮存的动能转换成电能消耗在制动电阻上，电机将迅速停转。反接制动常用于需要迅速停车或迅速反转的生产机械中。它分为正转反接制动和正接反转制动两种。 (1)正转反接制动.将正在电动状态下运行的感应电动机的定子三根供电线中任意两根对调，由于改变了定子电流相序，所产生的旋转磁场立即反转，从原来与转子转向一致改变为与转子转向相反，于是电动机运行于转差率1S2的正转反接制动状态，产生的电磁转矩对转子起制动作用。当转速降至零时，必须立即断开电源，否则电动机将反向起动。其机械特性如图3 所示。由于反接制动电流很大，对于绕线转子感应电动机，反接制动时应在转子回路串入附加电阻器(或频敏变阻器)，对于笼型感应电动机一般只限用于10kw以下的容量。(2)正接反转制动。当绕线转子感应电动机拖动位能性负载，如起重机下放重物时，可保持电动机运行时定子接线不变，而增大串入转子回路的电阻，使电动机的转速从正转逐渐降至零，然后变为反转，此时转子转差率大于l，处于正接反转制动状 态，从而保证重物下降。改变转子串入电阻可以获得不同的下降速度，其机械特性如图4所示。回馈制动又称再生制动。用于带位能性负载或惯性作用而超速的感应电动机。位能性负载如起重机提升与下放重物这类的负载，不论运动方向如何，重力作用总是向下的，重力转矩的方向也总是不变的。当电动机被位能性负载或惯性作用驱动转子转速超过同步转速时，感应电动机即成为发电机运行，此时电机的有功电流和电磁转矩改变方向，从而制止转速的进一步增加，起到了制动作用。其机械特性如图5所示。图中P点为发电机运行时的工作点。回馈制动常用于起重机下放重物时的制动。感应电动机变极调速中由少极数变为多极数，或变频调速中由高频调为低频时，由于同步转速突然下降很多，使转子转速高于同步转速，此时感应电动机也处于回馈制动状态。图5感应电动机回馈制动机械特性软起动器这种软起动器不仅能实现交流电动机软起动(见交流电动机软起动)，还能实现交流电动机软停车、软制动。软停车改变了常规关机时停止供电由机械阻力矩使电动机停车的方法，而是使电动机的工作电压由额定电压逐步减少到零。在软停车的控制中，晶闸管导通角。逐步改变使电动机的工作电压逐步降低，直至电动机停机。图6为软停车的电压特性曲线。图6软停车的电压特性曲线。从图6中可以看出，软停车的电压变化率是可以任意设定的，如曲线l或2，也就是说停机的时间可以根据负载的特性和电动机工作情况加以调整。这种软停车适用于水泵类负载的停机控制。因为拖动水泵类负载的电动机若突然断电而停止工作，会由于水流的巨大惯量而产生水击，容易造成水泵的损坏。在软制动的控制中，一般可采用能耗制动技术，即制动时除停止供给电动机交流电源外，同时给电动机定 子绕组通入直流电，由此产生的制动转矩使电动机快速停车。图7 为软制动主回路原理图。 软制动时，将原来用于软起动时工作的晶闸管 VTI~VT6只保留VTI和VT6继续工作，其余则关断，另外还打开续流晶闸管VT7。为避免制动时的冲 击，晶闸管VTI、VT6和VT7的导通角应逐渐变化，其变化速率可以进行调整。 在这种软制动的控制中，电动机的转速由额定转速能快速而平稳地减速至停机，或减速至一定