三相异步电动机的制动控制线路

三相异步电动机的制动控制线路某些生产机械，如车床等要求在工作时频繁的起动与停止；有些工作机械，如起重机的吊勾需要准确定位，这些机械都要求电动机在断电后迅速停转，以提高生产效率和保护安全生产。电动机断电后，能使电动机在很短的时间内就停转的方法，称作制动控制。制动控制的方法常用的有二类，即机械制动与电力制动，下面将这两种制动方法介绍如下。一、机械制动机械制动是利用机械装置，使电动机迅速停转的方法，经常采用的机械制动设备是电磁抱闸，电闸抱闸的外形结构如图21801所示。电磁抱闸主要由两部分构成：制动电磁铁和闸瓦制动器。制动电磁铁由铁芯和线圈组成；线圈有的采用三相电源，有的采用单相电源；闸瓦制动器包括：闸瓦，闸轮，杠杆和弹簧等。闸轮与电动机装在同一根转轴上.制动强度可通过调整弹簧力来改变。一）电磁抱闸制动控制线路之一电磁抱闸制动控制线路之一如图21802所示：电磁抱闸制动控制线路的工作原理简述如下:接通电源开关QS后，按起动按钮SB2，接触器KM线圈获电工作并自锁。电磁抱闸YB线圈获电，吸引衔铁（动铁芯），使动、静铁芯吸合，动铁芯克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，取消对电动机的制动；与此同时，电动机获电起动至正常运转。当需要停车时，按停止按钮SB1，接触器KM断电释放，电动机的电源被切断的同时，电磁抱闸的线圈也失电，衔铁被释放，在弹簧拉力的作用下，使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动，迅速停止转动。电磁抱闸制动，在起重机械上被广泛应用。当重物吊到一定高度，如果线路突然发生故障或停电时，电动机断电，电磁抱闸线圈也断电，闸瓦立即抱住闸轮使电动机迅速制动停转，从而防止了重物突然落下而发生事故。二）电磁抱闸制动控制线路之二采用图21802控制线路，有时会因制动电磁铁的延时释放，造成制动失灵。造成制动电磁铁延时的主要原因：制动电磁铁线圈并接在电动机引出线上(参见图2－71)。电动机电源切断后，电动机不会立即停止转动，它要因惯性而继续转动。由于转子剩磁的存在，使电动机处于发电运行状态，定子绕组的感应电势加在电磁抱闸YB线圈上。所以当电动机主回路电源被切断后，YB线圈不会立即断电释放，而是在YB线圈的供电电流小到不能使动、静铁芯维持吸合时，才开始释放。解决上述问题的简单方法是；在线圈YB的供电回路中串入接触器KM的常开触头。如果辅助常开触头容量不够时，可选用具有五个主触头的接触器。或另外增加一个接触器，将后增加接触器的线圈与原接触器线圈并联。将其主触头串入YB的线圈回路中。这样可使电磁抱闸YB的线圈与电动机主回路同时断电，消除了YB的延时释放。防止电磁抱闸延时的制动控制线路如图21803所示。二、电力制动常用的电力制动有电源反接制动和能耗制动两种。一）电源反接制动电源反接制动是依靠改变电动机定子绕组的电源相序，而迫使电动机迅速停转的一种方法。（一）单向反接制动控制线路单向运转反接制动控制线路如图21804所示。起动时，闭合电源开关QS，按起动按钮SB2，接触器KM1获电闭合并自锁，电动机M起动运转。当电动机转速升高到一定值时(如100转/分)，速度继电器KS的常开触头闭合，为反接制动作好准备。停止时，按停止按钮SB1(一定要按到底)，按钮SB1常闭触头断开，接触器KM1失电释放，而按钮SB1的常开触头闭合，使接触器KM2获电吸合并自锁，KM2主触头闭合，串入电阻RB进行反接制动，电动机产生一个反向电磁转矩，即制动转矩，迫使电动机转速迅速下降；当电动机转速降至约100转/每分钟以下时，速度继电器KS常开触头断开，接触器KM2线圈断电释放，电动机断电，防止了反向起动。由于反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近两倍的同步转速，故反接制动时，转子的感应电流很大，定子绕组的电流也随之很大，相当于全压直接起动时电流的两倍。为此，一般在4.5KW以上的电动机采用反接制动时，应在主电路中串接一定的电阻器，以限制反接制动电流，这个电阻称为反接制动电阻，用RB表示，反接制动电阻器，有三相对称和两相不对称两种联结方法，图21804为对称接法，如某一相不串电阻器，则为二相不对称接法。串接的制动电阻ＲRB的阻值可用下式计算RRB=KUΦ/Ist(Ω)式中:ＲRB为反接制动电阻器的阻值，单位为欧姆(Ω)；UΦ为电动机绕组的相电压，单位为V;Ｉst为电动机全压起动电流，单位为A;Ｋ为系数，如果要求反接制动的最大电流等于全压起动电流，Ｋ取0.13；如果要求反接制动最大电流为全压起动电流的一半，Ｋ取1.5。若反接制动时，仅在两相的定子绕组中串接制动电阻，则选用的制动电阻的数值应为上式计算值的1.5倍。不频繁起动时，反接制电阻的功率为:ＰR＝1/4In2ＲRB（In为电动机额定电流，其单位为Ａ）频繁起动时，反接制动电阻的功率为:ＰR＝（1/3—1/2）In2ＲRB例如:一台4极鼠笼型电动机，额定功率为20KW，额定电流为38.4A，额定电压为380V，定子绕组为星接，问采用反接制动时，应串联ＲRB的阻值和功率为多少？从机电产品样本上查得ＩST为228A(若无产品样本，则可取ＩST=(４—７）In，一般取中间值)。RRB=1.5X220/228=1.4ΩPR=1/3In2RRP=1/3X38.42X1.4=164W图21804控制回路的接线步骤如下：(1)首先接FU2和FR：由FR常闭接点引出的线为电源1；由另一个FU2引出的线为电源2。(2)将1线分别接在KM1、KM两线圈上；将线圈的另一端接至对方的常闭触头上；KM1的空常闭接点与速度继电器KS的常开接点相连接，KS的空接点与KM2常开接点连接，并由刚接过线的KM2常开接点引出KM2的线圈线接至按钮SB1右侧常开接点上，从KM2的空常开接点引出两根线，一根为KM2的自锁线接至按钮SB1的左侧常闭接点上；另一根接至FU2(即电源线2)。(3)从KM2空闲常闭接点引出一长一短两根导线，短线接KM1的常开接点，长线为KM1线圈线接至按钮SB2左侧常开接点；从KM1的空常开接点引出KM1的自锁线，接按钮SB2右侧常开接点。（4）按钮开关中：将右侧的SB1常闭接点与SB2常开接点用导线相连；将左侧的SB1常开接点与常闭接点用导线连接。（5）将主回路及控制回路的所有连接线全部仔细检查一遍，确认无误后，送电试机。（二）可逆起动反接制动控制线路1、电动机可逆起动反接制动的控制线路之一电动机可逆起动反接制动的控制线路之一，如图21805所示。该控制线路由于主回路中没有限流电阻RB，所以只能用于容量较小的电动机。图中KS—1和KS—2分别为速度继电器正反两个方向的两副常开触头，当按下SB2时，电动机正转，速度继电器的常开触头KS—2闭合，为反接制动作准备，当按下SB3时，电动机反转，速度继电器KS—1闭合，为反接制动作准备。中间继电器KA的作用是：为了防止当操作人员因工作需要而用手转动工件和主轴时，电动机带动速度继电器KS也旋转；当转速达到一定值时，速度继电器的常开触头闭合，电动机获得反向电源而反向冲动，造成工伤事故。图21805控制线路的工作原理，简述如下：闭合电源开关QS后按SB2，接触器KM1获电闭合并通过其自锁触头自锁，电动机M正转起动，当电动机转速高于120转/每分钟时，KS—2闭合，为反接制动作准备。当需要正转停止时，按SB1，接触器KM1断电释放而中间继电器KA获电吸合并自锁；KA的常开触头断开，切断KM2自锁触头的供电回路，使其不能自锁；KA的常开触头接通KM2的线圈回路，使KM2获电吸合，此时反接制动开始，当电动机的转速降至约100转/每分钟时，速度继电器KS—2断开，使KM2断电释放，在中间继电器自锁回路中的常开触头KM2断开，使中间继电器KA也失电释放。反转的起动及反接制动的工作原理与上述相似，不再赘述。可逆起动反接制动的控制线路之一的参考接线步骤如下：(1)首先接好电源FU2及热继电器FR常闭触头，引出控制电源1与2。(2)将电源1接至三个线圈的一端。接触器KM1与KM2的线圈空闲端分别接至对方的常闭触头；从KM1、KM2的两个空常闭触头各引出一长一短两根线，其中两根短线接至对方的常开触头，两根长线为两个接触器各自的线圈线，其中从KM2常闭引出的长线为KM1的线圈线，接至SB2左侧常开接点；从KM2常闭引出的长线为KM2的线圈线，接至SB3左侧常开接点。(3)将KM1、KM2刚接过线的常开触头的空接点，与KA的常闭触头用导线连接，并引出一根长线作为KM1与KM2的共自锁线接到SB2（或SB3），右侧常开接点；从KA常闭接点的空闲端点引出一根长线，接至SB1右侧常闭接点；从KA线圈的空接点引出两短一长共三根线，短线分别接KM1、KM2未接过线的常开接点，长线作为KA的线圈线接至SB1左侧常开接点，将刚接过线的KM1、KM2的两个空常开接点与KA的常开接点连接，将刚接过线的KA常开空触头与另一个KA常开触头连接，并从此点引出一长一短两根导线，其中短线与电源2连接，长线作为电源线接至SB1右侧常开（或左侧常闭）接点上。(4)从刚接过线的KA常开空接点引出一根长线接至速度继电器KS的两个常开触头，将KS-1，KS-2的空接点与KM1、KM2的线圈线连接。此处注意KS-1与KM1线圈线连接，KS-2与KM2线圈线连接。如果KS与按钮开关较近，则将KS的引出线接至按钮开关SB2、SB3的左侧常开接点；如果KS与接触器KM1、KM2较近，则将KS的引出线接至KM1、KM2的常开自锁触头上（与常闭触头交叉相连的一端）。(5)将SB1左侧常闭与右侧常开两接点相连接；将SB2与SB3右侧常开的两接点相连接。(6)检查所有的接线，确认无错漏后，送电试机。2、可逆起动反接制动控制线路之二可逆起动反接制动控制线路之二如图21806所示。图21806这个控制线路主要由三个接触器KM1、KM2、KM3、四个中间继电器KA1、KA2、KA3、KA4；速度继电器KS；反接制动电阻RB；正转按钮SB2；反转按钮SB3及停止按钮SB1；电源开关QS；熔断器FU1与FU2；热继电器FR等组成。图21806的工作原理简述如下:先合上电源开关QS，按正转按钮SB2，KA1获电吸合并通过KA1-2闭合自锁，KA1-1断开，闭锁了KA2；KA1-4闭合为KM3线圈获电作准备；KA1-3闭合使KM1获电吸合，KM1常闭触头断开，闭锁了KM2；KM1常开触头闭合为KA3获电作准备；KM1主触头闭合，电动机串电阻RB降压起动，当电动机转速上升到使KS-1闭合后，KA3获电吸合，KA3-1闭合为KM2线圈获电作准备;自锁触头KA3-2闭合自锁；KA3-3闭合使KM3获电吸合，KM3主触头闭合短接了电阻RB，电动机获全压正常运转。需停止时按SB1：KA1失电释放，KA1-1及KA1-2均恢复原始状态；KA1-4断开使KM3断电释放，电阻RB解除短接，串入主回路；KA1-3断开使KM1断电释放，使电动机失电作惯性转动；同时KM1常闭触头恢复闭合，使KM2获电吸合，其主触头闭合，电动机反接制动(串电阻RB)，当电动机转速低到约每分钟100转时，KS-1断开使KA3断电释放，其触头均恢复原始状态，其中KA3—1断开后使KM2断电释放，电动机反接制动过程结束。相反方向的起动和制动的原理与上述相似，不在贅述。图21806控制电路中，由于主回路串接了电阻RB，限制了反接制动电流，又能限制起动电流，所以该线路可以用在电动机功率较大的场所。该线路所用电器较多，造价较高，但其运行确实安全可靠，操作也非常方便，电动机在运转时，如需换向运行，只要按动相应的起动按钮，电路便自动完成电动机的断电→串电阻反接制动→电动机转速近于零→串电阻限流换向起动→换向正常运行的全部过程。不必先按停止按钮，这样即简化了操作手续，又提高了电路的反应速度，且制动力很强，所以是一个比较完善的电路。该线路也有一些缺点：如所用电器较多，相应线路较复杂，且造价较高，在制动过程中冲击较大，故此，该线路适用于制动要求迅速，系统惯性较大而且制动不太频繁的场所。二）能耗制动三相鼠笼式异电动机的能