个人收集整理 勿做商业用途上 一 页回 目 录 电机及拖动基础教学课件 5.3 三相异步电动机的制动51能耗制动5.32 反接制动53.3 回馈制动5.4 三相异步电动机的调速5.4.1三相异步电动机的降定子电压调速5.42绕线式异步电动机转子回路串电阻调速5.43电磁转差离合器调速54绕线式异步电动机的串级调速5.45 变极调速5.4.6 变频调速小 结 习 题第5章 三相异步电动机的运行与拖动摘要:本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式.固有机械特性和人为机械特性,阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用5.3 三相异步电动机的制动（返回顶部）三相异步电动机的制动是三相异步电动机的起动的逆过程异步电动机的制动就是使电动机的转矩 与转速 反向，即 起反抗运动的作用使电动机转速由某一稳定转速迅速降为零的过程或者使电动机产生的转矩与负载转矩相平衡，从而使电动机的下降转速保持恒定三相异步电动机的制动方法有能耗制动，反接制动，回馈制动三种，其制动运动状态有能耗制动状态，反接制动状态，回馈制动状态本节主要分析和讨论各种制动方法的原理，机械特性及其制动过程，并总结三相异步电动机的各种运行状态.5.3.1能耗制动（返回顶部）1.能耗制动的原理如果三相异步电动机定子绕组断开三相电源后，则电机内无磁通势。
从而电磁转矩 ＝0，电动机在负载转矩作用下，自然停车，这是自然制动过程.能耗制动的电路原理图如图5.22所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1K断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流 （ 也称直流励磁电流），即接通开关2K，从而在电机内形成一个不旋转的空间位置固定的磁通势 ，最大幅值为 .在三相交流电源切断后的瞬间，电动机转子由于机械惯性其转速 不能突变，而继续维持原逆时针方向旋转此时，直流电流 产生的空间固定不转的磁通势 相对于旋转的转子是一个旋转磁通势;旋转方向为顺时针，转速大小为 这种相对运动导致了转子绕组有感应电动势 ，并产生电流 和电磁转矩 ，根据左手定则可知， 的方向与磁通势 相对于转子的旋转方向是一样的，但与转速 的方向相反,电动机处于制动运行状态，电机转速迅速下降，直到转速 时，磁通势 与转子相对静止, ＝0, ＝0, , 减速过程结束，电动机将停转，实现了快速制动停车如果负载是反抗性负载，则电机转速 将停车如果负载是位能性负载，则电机转速 时必须立即用机械抱闸，将电机轴刹住停车图5.22 能耗制动接线图由于制动过程，转轴的机械能转换成电能消耗在转子回路的电阻上，因此，称为能耗制动.2.能耗制动的机械特性三相异步电动机能耗制动的机械特性的推导类似于三相异步电动机固有机械特性的推导。
当异步电动机切断三相交流电源，接入直流电流 时的等值电路如图523所示.它是转子绕组相数、匝数、绕组系数及转子电路的频率都折合到定子边界的结果. 图5.23 能耗制动的等值电路 图524 能耗制动的电流关系图中 为能耗制动转差率当直流磁通势 于转子之间相对转速（既转差）不变时，即 ，且 的相对转子的转速即同步转速为 ，则转子绕组感应电动势 的大小和频率为：图中 为等值电流,它是通过三相异步电动机定子绕组接入直流电流 换算得到的.利用三相交流电流产生的旋转磁通势 等效替代直流磁通势 的办法，可推导出 与 的关系如下：当电动机定子绕组为ㄚ 形接法时，有当电动机定子绕组为△形接法时，有根据等值电路画出能耗制动时各电流之间的关系图如图5.24 所示，则 (5.25）忽略励磁电阻 的铁损耗作用，则 （5.26)对于转子功率因数角 ,有 （5.27)将式（5.26）、（527）代入式(5.25)，整理各得则 （5.28）上式为能耗制动的机械特性表达式.和电动机运行状态时的机械特性参数表达式推导方法一样，可导出能耗制动时的最大转矩 及相应的转差率 为 (529）根据式（5.28）画出三相异步电动机能耗制动时的机械特性如图 5.25 所示，图中曲线图5。
25 能耗制动的机械特性 图5.26 能耗制动过程1为直流电流为 ，转子串入电阻 时的特性；曲线2为直流电流为 ，转子串入电阻 时的特性；曲线3为直流电流为 （ ＞ )，转子串入电阻 时的特性;曲线4为电机运行的固有特性3.制动过程分析 三相异步电动机工作于电动运行状态时,采用能耗制动停车，电动机的运行点如图526所示.即 .改变直流电流 的大小而改变制动转矩的大小,从而改变制动时间的大小.4.直流电流 的选择对于三相鼠笼式异步电动机取 对于三相绕线式异步电动机取式中 为异步电动机的空载电流,一般取 能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度,使重物保持匀速下降，只需改变直流电流 的大小（调节电位器 RP)或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的5.3.2 反接制动（返回顶部)三相异步电动机的反接制动分为定子电源反接的反接制动和倒拉反接制动两种1.定子电源反接的反接制动（1)反接制动原理三相绕线式异步电动机处于正常电动运行，当改变三相电源的相序时，如图527电路接线图中1K断开，2K闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制动过程.由于电源相序改变,圆形旋转磁场反向,而转子不可能立即改变转向，因而转子感应电动势反向，电流反向，则电磁转矩也反向,电动机处于制动运行状态,电动转速迅速下降，直到转速 ，电机将停转,从而实现了快速制动停车。
2）机械特性电动机的固有特性如图5.28所示的曲线1当定子两相反接时，旋转磁场改变方向，则同步转速为 ，转差率 ，反接制动机械特性变为曲线2.根据异步电动机等值电路中表示机械负载的附加电阻 ，则机械功率为即负载向电动机内输入机械功率而定子传递到转子的电磁功率为表明定子仍向电源吸收电功率,再由定子向转子传递电磁功率由于表明转子回路的铜损耗来自定子吸收电源的电功率和负载送入的机械功率，这个数值很大若不在转子回路串入较大的电阻器，转子铜损耗将无法消耗，将导致电机转子绕组过热而损坏,因此,电机转子回路必须串入大电阻R,此时，反接制动的机械特性为曲线33）制动过程分析三相绕线式异步电动机工作于电动状态时，开关1K 闭合2K 断开当电机定子电源反接时，开关1K 断开2K 闭合，同时转子回路串入大电阻，即3K 断开，电动机的运行点以 ，使得电动机快速停车如果电动机拖动较小的反抗性恒转矩负载或位能性恒转矩负载运行，并采用定子电源反接的反接制动停车,那么必须当电机转速 时切断电源并停车，否则电动机将反向起动到 点4）反接制动电阻的计算根据新要求的最大制动转矩进行6 JZR51－8型绕线式异步电动机， ＝22kW， ， V， A， 。
如果拖动额定负载运行时,采用反接制动停车，要求制动开始时最大制动转矩为 ,求转子每相串入的制动电阻值解：电动机额定转差率转子每相电阻制动后瞬间电动机转差率过制动开始点( ＝1.964， ）的反接制动机械特性的临界转差率为固有机械特性的 为转子串入反接制动电阻为定子电源反接的反接制动广泛用于要求迅速停车和需要反转的生产机械上，多用于三图527 定子电源反接的反接制动 图5.28 反接制动的机械特性相绕线式异步电动机中对于三相鼠笼式异步电动机由于转子回路无法串电阻，则反接制动只能用于不频繁制动的场合2.倒拉反接制动这里仅对倒拉反接制动过程进行分析倒拉反接制动状态指三相绕线式异步电动机拖动位能性恒转矩负载时，在转子回路上串入较大电阻,使机械特性变为图529(b)所示的曲线2,电动机反转运行于第Ⅳ象限的B点.曲线1为电动机的固有特性倒拉反接制动适用于位能性恒转矩负载.例如,起重机将重物保持均匀速度下降时，使得位能性负载-重物倒过来拉着电动机反转如图5.29（a)所示电动机定子电源断开时(既1K断开2K闭和）工作运行于 点，即转数 ,处于停车状态电动机按提升方向接通电源（既1K闭和，并在转子回路串入电阻 ，即2K断开）。
由于起动转矩 负载转矩 ,电机被重物拖着反转，电机运行点由 点加速到 点，电磁转矩 ,电动机处于稳定的反接制动运行状态,且电机以 的转速重物匀速下放a）接线原理图 (b）机械特性 图5.29 倒拉反接制动4直流电流 的选择对于三相鼠笼式异步电动机取 对于三相绕线式异步电动机取式中 为异步电动机的空载电流，一般取 能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度,使重物保持匀速下降，只需改变直流电流 的大小（调节电位器 RP)或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的5.3.3 回馈制动(返回顶部)前面所述反接制动机械特性,如图528所示曲线2或曲线3当三相异步电机拖动位能性恒转矩负载,定子电源接成负相序 时,电动机运行于第Ⅳ象限的 点(称为回馈制动运行点），对应的电磁转矩 ，转速 ，且 ， 则称为反向回馈制动运行例如，起重机下放重物（如图5.30所示），电机利用回馈制动下放重物时，定子两相反接，这时同步转速由 起动转矩为 （图5.28的C点)由于转矩 ， 则 ，电机将反向加速运行到 点以 的转速使重物匀速下放下放过程中,重物贮存的位能不断被电机定子绕组吸收,并转换成电能“回馈"到电网中。
为防止下降转速过快，转子串电阻 值不宜太大. 图5.30 起重机下放重物的回馈制动同理，正向回馈制动运行是指电动机工作于第Ⅱ象限，且电机转速 ,转差率 .电动机输入的机械功率 ， 电磁功率 ，电动机的输入功率 即正向回馈制动过程中，转子送出的电磁功率 , 除了定子绕组上的铜损耗 外，其余的回馈给定子电源了.例如下章叙述的变极或变频调速过程，则为正向回馈制动过程4 三相异步电动机的各种运行状态和直流电动机一样，三相异步电动机按其转矩 与转速 的方向的异同,可分为电动运行状态和制动运行状态各种运行状态如图5.31 所示1.电动运行状态当 与 同方向，机械特性及其稳定运行点在第Ⅰ、Ⅲ象限若电机运行于第Ⅰ象限， , ， 称为正向电动状态,其稳定运行点 、 称为正向电动运行点；若电机运行于第Ⅲ象限, ， ， 称为反向电动状态，其稳定运行点 、 称为反向运行点在电动状态，电机通过定子向电网吸收电能，经过转子转换成机械能输出. 2制动运行状态 图5.31 三相异步电动机的各种运行状态当 与 反方向，机械特性及其稳定运行点在第Ⅱ、Ⅳ象限能耗制动、反接制动、倒拉反接制动和回馈制。