2.7 三相笼型异步电动机制动控制电路

三相笼型异步电动机从定子绕组断电到完全停转，由于惯性总要运转一段时间，为了适应某些生产机械工艺要求，缩短辅助时间，提高生产效率，要求电动机能制动停转。

三相笼型异步电动机的制动方法一般有机械制动和电气制动两种。在电气制动中常用的有反接制动和能耗制动，反接制动和能耗制动能够使电动机转子速度迅速下降至零。

2.7.1 机械制动控制电路

机械制动是利用机械装置使电动机在切断电源后迅速停转的方法。较普遍应用的机械制动装置是电磁制动器。电磁制动器的控制电路如图2.16所示。

当按下启动按钮SB2后，接触器KM线圈获电吸合，KM主触头闭合，电磁抱闸YB线圈获电，衔铁被铁芯吸合，通过弹簧杠杆使闸瓦松开闸轮，电动机启动运转。

按下停止按钮SB1，接触器KM线圈断电释放，电动机和电磁抱闸线圈同时断电，衔铁释放，在弹簧拉力的作用下，闸瓦紧紧抱着闸轮，电动机迅速被制动停转。这种制动是在电源切断时才起制动作用的，在起重机械上被广泛采用，当重物提升到一定高度时，电路突然发生故障，电动机和电磁制动器线圈会同时断电，闸瓦立即抱住闸轮，使电动机迅速制动停转，从而防止重物掉下发生事故。

图2.17是图2.16的改进电路，其改进目的是避免电动机在启动前瞬间存在的异步电动机的短路运行工作状态，即当按下启动按钮SB2后，接触器KM1线圈获电吸合，电磁抱闸线圈先获电，闸瓦松开闸轮，然后接触器KM2线圈获电吸合，电动机才获电启动。

2.7.2 电气制动控制电路

电动机的电气制动是指电动机产生一个与电动机实际旋转方向相反的电磁转矩，即制动转矩，使电动机迅速制动停转。电气制动常用的有反接制动和能耗制动。

2.7.2.1 反接制动控制电路

1.单向启动反接制动控制电路

单向启动反接制动控制电路如图2.18所示。

启动时，合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电吸合，KM1主触头闭合，电动机启动运转。当电动机转速升高到一定数值时，速度继电器KS的常开触头闭合，为反接制动做准备。

停车时，按停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电释放，而接触器KM2线圈获电吸合，KM2主触头闭合，串入电阻R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，当转速降至100r/min以下时，速度继电器KS的常开触头断开，接触器KM2线圈断电释放，电动机断电，防止了反向启动。

由于反接制动时转子与定子旋转磁场的相对速度为 N 、+ n ，接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全压直接启动时电流的两倍。为此，一般10 kW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，以限制反接制动电流。这个电阻称为反接制动电阻，其有三相对称和二相不对称两种接法。

2.可逆启动反接制动控制电路

可逆启动反接制动控制电路如图2.19所示。

图中KS1和KS2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KS2闭合，为反接制动做准备；同理，当按下SB3时，电动机反转，速度继电器的另一副常开触头KS1闭合，为反接制动做准备。应该注意的是，KS1和KS2两副常开触头接线时不能接错，否则达不到反接制动的目的。

在该控制电路中还使用了中间继电器KA，主要是为了防止当操作人员因工作需要用手转动工件或主轴时，电动机带动速度继电器随之旋转；当转速达到一定值时，速度继电器的常开触头闭合，电动机会获得电源冲动，造成工伤事故。

可逆启动反接制动控制电路的工作原理如下：合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1 线圈获电吸合，KM1 主触头闭合，电动机正转启动。当电动机转速高于120r/min时，速度继电器的常开触头KS2闭合，为反接制动做准备。

要正转停止并进行反接制动时，可按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈先断电释放，电动机断电惯性运转；同时中间继电器KA线圈获电，KA的常开触头闭合，使接触器KM2线圈通过KS2触头获电吸合，KM2主触头闭合，电动机反接制动。当电动机转速低于100r/min时，速度继电器的常开触头KS2断开，接触器KM2和中间继电器KA的线圈先后断电释放，正转停转制动。串联在SB1边上的KA常闭触头的作用是反接制动时，断开反向启动的自锁回路，防止反接制动后电动机反向启动。

反转启动时的反接制动工作原理与上相似。

反接制动的优点是设备简单，调整方便，制动迅速，价格低；缺点是制动冲击大，制动能量损耗大，不宜频繁制动，且制动准确度不高。因此，反接制动适用于制动要求迅速、系统惯性较大、制动不频繁的场合。

2.7.2.2 能耗制动控制电路

能耗制动的方法就是在电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组中加入一个直流电源，以产生一个恒定的磁场，惯性运转的转子绕组切割恒定磁场产生制动转矩，使电动机迅速制动停转。

根据直流电源的整流方式，能耗制动分为半波整流能耗制动和全波整流能耗制动。根据能耗制动时间控制的原则，又分为用时间继电器控制与用速度继电器控制两种。

1.半波整流能耗制动控制电路

半波整流单向能耗制动控制电路如图2.20所示。

启动时，合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电吸合，KM1主触头闭合，电动机启动。

停止制动时，按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电释放，KM1主触头断开，电动机断电惯性运转，同时接触器KM2和时间继电器KT线圈获电吸合，KM2主触头闭合，电动机进行半波能耗制动。能耗制动结束后，KT常闭触头延时断开，KM2线圈断电释放，KM2主触头断开半波整流脉动直流电源。

图2.20中时间继电器KT瞬时闭合常开触头的作用是考虑当KT线圈断线或机械卡阻故障时，电动机在按下停止按钮SB1后能迅速制动，同时避免三相定子绕组长期通入半波整流的脉动直流电流。

半波整流可逆能耗制动控制电路如图2.21所示。

2.全波整流能耗制动控制电路

（1）按时间原则控制的全波整流能耗制动控制电路。用时间继电器控制的全波整流单向能耗制动控制电路如图2.22所示。

启动控制时，合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1 线圈获电吸合，KM1主触头闭合，电动机启动运转。

停止能耗制动时，按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电释放，KM1主触头断开，电动机断电惯性运转；同时接触器KM2和时间继电器KT的线圈获电吸合，KM2主触头闭合，电动机定子绕组通入全波整流脉动直流电进行能耗制动。能耗制动结束后，KT常闭触头延时断开，接触器KM2线圈断电释放，KM2主触头断开全波整流脉动直流电源。

全波整流可逆能耗制动控制电路如图2.23所示。

（2）按速度原则控制的单向能耗制动控制电路。用速度继电器控制的全波整流单向能耗制动控制电路如图2.24所示。

启动时，先合上电源开关QS，然后按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电吸合，KM1主触头闭合，电动机启动运转，当电动机转速高于120r/min时，速度继电器KS的常开触头闭合，为能耗制动做准备。

停止能耗制动时，按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电释放，KM1主触头断开，电动机断电惯性运转；KM2线圈获电吸合，KM2主触头闭合，电动机进行全波整流能耗制动。当电动机转速低于100r/min时，速度继电器KS的常开触头断开，KM2线圈断电释放，KM2主触头断开全波整流脉动直流电源。

能耗制动的优点是制动准确、平稳，能量消耗较小；缺点是需附加直流电源装置，制动力量较弱，在低速时，制动转矩较小。能耗制动一般用于制动要求平稳、准确的场合，如磨床、龙门刨床等控制电路。