3.4　三相异步电动机的制动控制

三相异步电动机从切断电源到安全停止转动，由于惯性的关系总要经过一定的时间。这影响了生产效率。在实际生产中，为了实现快速、准确地停车，缩短时间，提高生产效率，对要求停转的电动机强迫其迅速停车，必须采取制动措施。

所谓制动，就是给正在运行的电动机加上一个与原转动方向相反的制动转矩迫使电动机迅速停转。三相异步电动机的制动方法分为两类：机械制动和电气制动。

3.4.1　机械制动

机械制动的设计思想是利用从外部施加的机械作用力，使电动机迅速停止转动。机械制动主要有电磁抱闸制动、电磁离合器制动。

1.电磁抱闸制动

电磁抱闸制动是靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来制动的。电磁抱闸制动方式的制动力矩大，制动迅速，停车准确，缺点是制动越快，冲击振动越大。电磁抱闸制动有断电电磁抱闸制动和通电电磁抱闸制动两种。

断电电磁抱闸制动的特点：在电磁铁线圈一旦断电或未接通时，电动机都处于抱闸制动状态，如电梯、吊车、卷扬机等设备。断电电磁抱闸制动电路如图3-10所示。

断电电磁抱闸制动电路的工作原理：按下启动按钮SB2，接触器KM2线圈通电，主触点吸合，电磁铁线圈YA接入电源；电磁铁铁芯向上移动，抬起制动闸，松开制动轮。接触器KM2线圈通电，触点闭合后，KM1线圈通电，触点闭合，电动机启动运转。

按下停止按钮SB1后，接触器KM1、KM2线圈断电，触点释放；电动机和电磁铁绕组均断电，制动闸在弹簧作用下紧紧压在制动轮上，依靠摩擦力使电动机快速停车。

为了避免电动机在启动前瞬时出现转子被掣住不转的短路运行状态，在电路设计时使接触器KM2先通电，使通电磁铁线圈YA先通电松开制动闸后，电动机才能接通电源。

通电电磁抱闸制动控制则是在平时制动闸总是在松开的状态，通电后才抱闸。例如，机床等需要经常调整加工件位置的设备往往采用这种方法。

2.电磁离合器制动

电磁离合器制动是采用电磁离合器来实现制动的，电磁离合器体积小，传递转矩大，制动方式比较平稳且迅速，并可以安装在机床等机械设备内部。

3.4.2　电气制动

1.反接制动控制

反接制动是一种电气制动方法，通过改变电动机电源电压的相序使电动机制动。由于电源相序改变，定子绕组产生的旋转磁场方向也与原方向相反，而转子仍按原方向惯性旋转。于是，在转子电路中产生相反的感应电流，转子受到一个与原转动方向相反的力矩的作用，使电动机转速迅速下降，从而实现制动。

在反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近于两倍同步转速。因此，定子绕组中的反接制动电流相当于全电压直接启动时电流的两倍。为避免对电动机及机械传动系统的过大冲击，一般在10kW以上电动机的定子电路中串联对称电阻或不对称电阻，以限制制动转矩和制动电流，这个电阻称为反接制动电阻。图3-11（a）、（b）所示分别为定子电路中串联对称电阻和不对称电阻。

反接制动的关键是采用按转速原则进行制动控制。因为当电动机转速接近零时，必须自动地将电源切断；否则，电动机会反向启动。因此，采用速度继电器来检测电动机的转速变化，当转速下降到接近零时（100 r/min），由速度继电器自动切断电源。反接制动控制电路分为单向反接制动控制电路和可逆反接制动控制电路。

1）单向反接制动控制

单向反接制动控制电路如图3-12所示，其中，KS为速度继电器。

单向反接制动控制电路的工作原理：按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，主触点吸合，电动机启动运行。在电动机正常运行时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反接制动接触器KM2线圈通电准备条件。

当按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电，切断电动机三相电源。此时，电动机由于惯性的作用，转速仍然很高，速度继电器KS的常开触点仍闭合，接触器KM2线圈通电，其主触点吸合，使定子绕组得到相反相序的电源，电动机串联制动电阻R，进入反接制动。

当电动机转子的惯性转速接近零（100 r/min）时，速度继电器KS的常开触点断开，接触器KM2线圈断电，主触点断开，切断电源，制动结束。

反接制动的优点是制动效果好，其缺点是能量损耗大，由电网供给的电能和拖动系统的机械能全部转化为电动机转子的热损耗。

2）可逆反接制动控制

电动机可逆运行的反接制动控制电路如图3-13所示。由于速度继电器的触点具有方向性，所以电动机的正向和反向制动分别由速度继电器的两对常开触点KS-Z、KS-F来控制。该电路在电动机正/反转启动和反接制动时在定子电路中都串联了电阻，限流电阻R在反接制动时起到了限制制动电流、在启动时限制启动电流的双重限流作用。操作方便，具有触点、按钮双重联锁，运行安全、可靠，是一个较完善的控制电路。

电动机可逆运行的反接制动控制电路的工作原理如下。

按下正向启动按钮SB2：

中间继电器KA1线圈通电，KA1触点吸合并自锁。同时，正向接触器KM1线圈通电，主触点吸合，电动机正向启动。

电动机刚启动时未达到速度继电器KS动作的转速，常开触点KS-Z未闭合时，中间继电器KA3线圈不通电，接触器KM3也不通电，因而使串联电阻R在定子绕组中限制启动电流。

当转速升高至使速度继电器动作时，常开触点KS-Z闭合，KM3线圈通电而吸合，其主触点将限流电阻R短接，电动机启动结束。

按下停止按钮SB1的情况：

KA1线圈断电，KA1常开触点断开接触器KM3线圈电路，使电阻R再次串连到定子电路，同时，KM1线圈断电，切断电动机三相电源。

此时电动机转速仍较高，常开触点KS-Z仍闭合，KA3线圈仍保持通电状态。在KM1断电的同时，KM2线圈通电吸合，其主触点将电动机电源反接，电动机反接制动，定子电路一直串联有电阻R，以限制制动电流。

当转速接近零时，常开触点KS-Z断开，KA3和KM2线圈相继断电，制动过程结束，电动机停止转动。

按下反向启动按钮SB3的情况：

如果电动机正在正向运行，按下反向启动按钮SB3，同时切断KA1和KM1线圈的电流。

中间继电器KA2线圈通电，触点KA2吸合并自锁。同时，反向接触器KM2通电，主触点吸合，电动机先进行反接制动。

当转速降至零时，常开触点KS-Z断开，电动机又反向启动。只有当反向升高达到KS-F动作值时，常开触点KS-F才闭合。KA4和KM3线圈相继通电吸合，切除电阻R，直至电动机进入反向正常运行。

2.能耗制动

能耗制动是一种应用广泛的电气制动方法。在电动机脱离三相交流电源以后，立即将直流电源接入定子的两相绕组，绕组中流过直流电流，产生了一个静止不动的直流磁场。此时，电动机的转子切割直流磁通，产生感生电流。在静止磁场和感生电流的相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩。因此，电动机转速迅速下降，从而达到制动的目的。当转速降至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感生电流消失。电动机停转后，再将直流电源切除，制动结束。

能耗制动可以采用时间继电器与速度继电器两种控制形式。图3-14为按时间原则控制的单向能耗制动控制电路。

能耗制动控制电路的工作原理：按启动按钮SB1，接触器KM1通电，电动机正常运行，KM1与KM2互锁，接触器KM2和时间继电器KT不通电。

按下停止按钮SB2，KM1线圈断电，主触点断开，电动机脱离三相交流电源。KM1辅助触点闭合，KM2与KT线圈相继通电。KM2主触点闭合，将经过整流后的直流电压接至电动机两相定子绕组上开始能耗制动。

当转子速度接近零时，时间继电器KT的常闭触点延时断开，使接触器KM2线圈和KT线圈相继断电，切断能耗制动的直流电流，切断电源制动结束。

从能量角度看，能耗制动是把电动机转子运转所储存的动能转变为电能，且又消耗在电动机转子的制动上，与反接制动相比，能量损耗少，制动停车准确。因此，能耗制动适用于电动机容量大，要求制动平稳和启动频繁的场合。但制动速度较反接制动慢一些，能耗制动需要整流电路。 yHmbtrkbxkVUxPirr1c3FSJwLqZzYOB2Jgd9Q/oWROLo5jsghD3zJ5Gu72dEPwGA