《任务七 完成三相交流电动机制动控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《任务七 完成三相交流电动机制动控制（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、任务七 完成三相交流电动机制动控制,知识点一 速度继电器、电流继电器、电压继电器的结构、原理,7.1.1 速度继电器 速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，也叫做反接制动继电器。它主要是依靠电磁感应原理实现触点动作的，因此，它的电磁系统与一般电磁式电器的电系统是不同的，而与交流电动机的电磁系统相似，即由定子和转子组成其电磁系统。 感应式速度继电器 结构和工作原理（如图）,速度继电器结构原理图 1调节螺钉；2反力弹簧；3常闭触点；4动触点；5常开触点；6返回杠杆；7杠杆；8定子导体；9定子；10转轴；11转子,7.1.2 电流继电器、电压继电器 继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量
2、或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。它用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。 电磁式继电器按输入信号不同分有：电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和中间继电器,一、电压继电器是反映电压变化的控制电器。线圈与负载并联，以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。 1过电压继电器 在电路中用于过电压保护 2欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护 二、电磁式电流继电器 1过电流继电器 通常，交流过电流继
3、电器的吸合电流I0=（1.13.5）IN，直流过电流继电器的吸合电流I0=（0.753）IN。由于过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触头来切断电路，故过电流继电器无释放电流值。 2欠电流继电器 正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作；当负载电流降低至继电器释放电流时，衔铁释放，带动触头动作。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。,知识点二 三相交流电动机的调速及控制,三相异步电动机的调速开始于上世纪60年代末。在电气传动领域中，原来只用于恒速传动的交流电动机实现了调速控制，以取代制造复杂，价格昂贵，维护麻烦的直流电动机。以后，随着电力电子技术和微型计算机的发展，再加上现代
4、控制理论向电气传动领域的渗透，使得交流调速技术得到了迅速发展，其设备容量不断扩大，性能指标及可靠性不断提高，高性能交流调速系统应用的比例逐年上升，在各工业部门中，使得交流调速系统逐步取代直流调速系统，以达到节能、缩小体积、降低成本的目的。,调节三相异步电动机的转速有三种方案:,1.转差率调速 改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子电压调速，采用电磁转差（或滑差）离合器调速，转子回路串电阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节过程中转子绕组均产生大量的铜
5、损耗，使转子发热，系统效率降低。,2.改变电动机的极对数 通过改变定子绕组的连接方式来实现。变极调速是改变异步电动机的同步转速n1,所以一般称变极调速的电动机为多速异步电动机。,3.变频调速 通过改变定子绕组的电压供电频率f1来实现。当转差率 s一定时，电动机的转速n 基本上正比于 f1。很明显，只要有输出频率可平滑调节的变频电源，就能平滑、无极地调节异步电动机的转速。,7.2.1三相异步电动机的降定子电压调速,1.调速原理及机械特性 根据三相异步电动机降低定子电源电压的人为机械特性，在同步转速不变的条件下，电磁转矩与定子电压的平方成正比 。降低电源电压可以降低转速，定子电压为Un , U1,
6、U2 (且Un U1U2 )的机械特性如下图所示。对于恒转矩负载，在不同电压下的稳定运行点为A、B、C；对于泵类负载，在不同电压下的稳定运行点为A 、B 、C 。可见，当定子电压降低时，稳定运行时的转速将降低,从而实现了转速的调节。,2.调速方法的特点及特性,其特点和性能为： 1）三相异步电动机降压调速方法比较简单； 2）对于一般的鼠笼式异步电动机，拖动恒转矩负载时，调速范围很小，没多大实用价值； 3）若拖动泵类负载时，如通风机，降压调速有较好调速效果，但在低速运行时，由于转差率 增大，消耗在转子电路的转差功率增大，电机发热严重； 4）低速时，机械性能太软，其调速范围和静差率达不到生产工艺的要
7、求；,7.2.2 变极调速,1.变极原理 由n=60f1(1-s)/p知：改变异步电动机的定子绕组的极对数p，可以改变磁通势的同步转速n1 ，由于转差率s不变，则转速得到了调节。 三相鼠笼式异步电动机定子绕组极对数的改变，是通过改变绕组的接线方式实现的。如图(a)所示的一个四极电机A相定子绕组的两个线圈头尾相连时（正向串联），具有四个磁极(2p=4)；如果将定子绕组的联接方式改成如图 (b)或 (c) 的形式，根据每相绕组中，一半线圈的电流方向，用右手螺旋定则确定出磁通方向，此时定子绕组具有两个磁极 (2p=2)。由此可见，让半相绕组的电流方向，就能使极对数减半，从而使同步转速增加一倍，运行的
8、转速也接近成倍变化。,(a) 正向串联 (b) 反向串联 (c) 反向并联,变极调速中，当定子绕组的接线方式改变的同时，还需要改变定子绕组的相序；即倒换定子电流的相序，以保证变极调速前后电动机的转向不变，即要求磁通旋转方向不变。,7.2.3 变频调速,异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。,1. 变频调速原理及其机械特性,改变异步电动机定子绕组供电电源的频率f1，可以改变同步转速n1，从而改变转速n。如果频率f1连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。 三相异步电动
9、机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为U1E1=4.44f1N1Km 如果改变频率 ，且保持定子电源电压 不变，则气隙每极磁通 将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率 时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通 的目的。对此，需要考虑基频（额定频率）以下的调速和基频以上调速两种情况。,其特点和性能为： （1）变频调速设备（简称变频器）结构复杂，价格昂贵，容量有限。但随着电力电子技术的发展，变频器向着简单可靠、性能优异、价格便宜、操作方便等趋势发展； （2）变频器具有机械特性较硬，静差率小，转速稳定性好，调速范
10、围广（可达10：1），平滑性高等特点；可实现无级调速； （3）变频调速时，转差率 较小，则转差功率损耗较小，效率较高； （4）可以证明：变频调速时，基频下的调速为恒转矩调速方式；基频调速以上时，近似为恒功率调速方式； （5）变频调速器已广泛用于生产机械等很多领域内。,7.2.4绕线式异步电动机转子回路串电阻调速,1.调速原理及机械特性 由三相异步电动机转子回路串电阻的人为机械特性在同步转速n1和最大转矩Tm不变的条件下，临界转差率Sm与转子回路串电阻值r2+R成正比， 改变转子回路串入的电阻值R，可以改变临界转差率，即降低了转速，其机械特性如图所示。对于恒转矩负载TL一定时，转子回路串入电阻R
11、越大，临界转差率越大,则转速越低,从而实现了转速的调节。,2.调速方法的特点和性能 转子回路串电阻属恒转矩调速方法，其特点和性能为： 1）绕线式异步电动机转子回路串电阻调速方法简单，调速设备简单，易于实现; 2）调速方法为分段多级调节，为有级调速系统，且调速的平滑性较差; 3）不利于空载或轻载调速，表现于转速变化很小; 4）低速时转差率 大。转差功率 大，效率低，经济性差; 这种调速方法多用于起重机一类的对调速性能要求不高的场合，对泵类负载也能应用。,知识点三 三相绕线电动机的制动及控制,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T与转速n反向，即T
12、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。,7.3.1能耗制动 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 T0，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下图所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1
13、K断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流，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。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。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， 感应电动势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，直到转速为零时，减速过程结束，电动机将停转，实现了快速制动停车。由于制动过程，转轴的机械能转换成电
14、能消耗在转子回路的电阻上，因此，称为能耗制动。,7.3.2 反接制动,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，直到转速等于零，电机将停转，从而实现了快速制动停车。,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
15、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，使机械特性变为右下图所示的曲线2，电动机反转运行于第象限的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。如左下图所示电动机定子电源断开时（既1K断开2K闭和）。工作运行于a点，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R，即2K断开）。由于起动转矩小于负载转矩 ,电机被重物拖着反转，电机运行点由A点加速到B点，电磁转矩T=TL,电动机处于稳定的反接制动运行状态，且电机以-nb的转速重物匀速下放。,知识点四、三相异步电动机的制动控制电路,一、电动机 单向反接 制动控制 电路,工作 原理,二、电动机单向运行能耗制动控制,控制 电路图：,工作 原理,
