三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制

發(fā)布時(shí)間:2023-08-18
制動(dòng):就是給電動(dòng)機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩使它迅速停轉(zhuǎn)(或限制其轉(zhuǎn)速)。制動(dòng)的方法一般有兩類:機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。
機(jī)械制動(dòng):利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法叫機(jī)械制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)常用的方法有:電磁抱閘和電磁離合器制動(dòng)。
電氣制動(dòng):電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩,使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降。三相交流異步電動(dòng)機(jī)常用的電氣制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。
一、反接制動(dòng)
1.反接制動(dòng)的方法
異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)有兩種,一種是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng),這種方法不能準(zhǔn)確停車。另一種是依靠改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組中三相電源的相序產(chǎn)生制動(dòng)力矩,迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法。
反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是:制動(dòng)力強(qiáng),制動(dòng)迅速。缺點(diǎn)是:制動(dòng)準(zhǔn)確性差,制動(dòng)過程中沖擊強(qiáng)烈,易損壞傳動(dòng)零件,制動(dòng)能量消耗大,不宜經(jīng)常制動(dòng)。因此反接制動(dòng)一般適用于制動(dòng)要求迅速、系統(tǒng)慣性較大,不經(jīng)常啟動(dòng)與制動(dòng)的場(chǎng)合。
2.速度繼電器(文字符號(hào)ks)
速度繼電器是依靠速度大小使繼電器動(dòng)作與否的信號(hào),配合接觸器實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng),故速度繼電器又稱為反接制動(dòng)繼電器。
感應(yīng)式速度繼電器是靠電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)觸頭動(dòng)作的。從結(jié)構(gòu)上看,與交流電機(jī)類似,速度繼電器主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸頭三部分組成。定子的結(jié)構(gòu)與籠型異步電動(dòng)機(jī)相似,是一個(gè)籠型空心圓環(huán),有硅鋼片沖壓而成,并裝有籠型繞組。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵。
速度繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖
速度繼電器的符號(hào)
速度繼電器的軸與電動(dòng)機(jī)的軸相連接。轉(zhuǎn)子固定在軸上,定子與軸同心。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng),繞組切割磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流,此電流和永久磁鐵的磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,使定子向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏擺,通過定子柄撥動(dòng)觸頭,使常閉觸頭斷開、常開觸頭閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí),轉(zhuǎn)矩減小,定子柄在彈簧力的作用下恢復(fù)原位,觸頭也復(fù)原。
常用的感應(yīng)式速度繼電器有jy1和jfz0系列。jy1系列能在3000r/min的轉(zhuǎn)速下可靠工作。jfz0型觸頭動(dòng)作速度不受定子柄偏轉(zhuǎn)快慢的影響,觸頭改用微動(dòng)開關(guān)。一般情況下,速度繼電器的觸頭在轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min以上時(shí)能動(dòng)作,當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/min左右時(shí)觸頭復(fù)位。
3.反接制動(dòng)的控制線路
單向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制線路
當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需制動(dòng)時(shí),將三相電源相序切換,然后在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)將電源及時(shí)切掉??刂齐娐肥遣捎盟俣壤^電器來判斷電動(dòng)機(jī)的零速點(diǎn)并及時(shí)切斷三相電源的。速度繼電器ks的轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)的軸相連,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),速度繼電器的常開觸頭閉合,當(dāng)電動(dòng)機(jī)停車轉(zhuǎn)速接近零時(shí),ks的常開觸頭斷開,切斷接觸器的線圈電路。
反接制動(dòng)控制線路工作原理分析:
(1)單向啟動(dòng):
(2)反接制動(dòng):
(a)單向啟動(dòng)
(b)反接制動(dòng)原理示意圖1
(c)反接制動(dòng)原理示意圖2
單向啟動(dòng)反接制動(dòng)控制線路原理示意圖
(a)單向啟動(dòng)(b)反接制動(dòng)原理示意圖1(c)反接制動(dòng)原理示意圖2
二、能耗制動(dòng)
當(dāng)電動(dòng)機(jī)切斷交流電源后,立即在定子繞組的任意二相中通入直流電,迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法叫能耗制動(dòng)。
1.能耗制動(dòng)的方法
先斷開電源開關(guān),切斷電動(dòng)機(jī)的交流電源,這時(shí)轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運(yùn)轉(zhuǎn);隨后向電動(dòng)機(jī)兩相定子繞組通入直流電,使定子中產(chǎn)生一個(gè)恒定的靜止磁場(chǎng),這樣作慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流,又因受到靜止磁場(chǎng)的作用,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,正好與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反,使電動(dòng)機(jī)受制動(dòng)迅速停轉(zhuǎn)。由于這種制動(dòng)方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉(zhuǎn)子慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能來進(jìn)行制動(dòng)的,所以稱為能耗制動(dòng)。
能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn),且能量消耗較小。缺點(diǎn)是需附加直流電源裝置,設(shè)備費(fèi)用較高,制動(dòng)力較弱,在低速時(shí)制動(dòng)力矩小。所以,能耗制動(dòng)一般用于要求制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場(chǎng)合。
2.能耗制動(dòng)控制線路
對(duì)于10kw以上容量較大的電動(dòng)機(jī),多采用有變壓器全波整流能耗制動(dòng)控制線路。如圖2-74所示為有變壓器全波整流單向啟動(dòng)能耗制動(dòng)控制線路,該線路利用時(shí)間繼電器來進(jìn)行自動(dòng)控制。其中直流電源由單相橋式整流器vc供給,tc是整流變壓器,電阻r是用來調(diào)節(jié)直流電流的,從而調(diào)節(jié)制動(dòng)強(qiáng)度。
單向啟動(dòng)能耗制動(dòng)控制線路
線路工作原理分析如下:
(1)單向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn):
(2)能耗制動(dòng)停轉(zhuǎn):
三、回饋制動(dòng)(又稱發(fā)電制動(dòng)、再生制動(dòng))
這種制動(dòng)方法主要用在起重機(jī)械和多速異步電動(dòng)機(jī)上。
當(dāng)起重機(jī)在高處開始下放重物時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n小于同步轉(zhuǎn)速n1,這時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),但由于重力的作用,在重物的下放過程中,會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n1,這時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割磁力線的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變,其轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩的方向都與電動(dòng)運(yùn)行時(shí)相反,電磁力矩變?yōu)橹苿?dòng)力矩,從而限制了重物的下降速度,不致于重物下降得過快,保證了設(shè)備和人身安全。
對(duì)多速電動(dòng)機(jī)變速時(shí),如使電動(dòng)機(jī)由二級(jí)變?yōu)樗募?jí)時(shí),定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1由3000轉(zhuǎn)/分變?yōu)?500轉(zhuǎn)/分,而轉(zhuǎn)子由于慣性仍以原來的轉(zhuǎn)速n(接近3000轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn),此時(shí)n>n1,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生發(fā)電制動(dòng)作用。
發(fā)電制動(dòng)是一種比較經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)方法。制動(dòng)時(shí)不需改變線路即可從電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng),節(jié)能效果顯著。缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍較窄,僅當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)才能實(shí)現(xiàn)發(fā)電制動(dòng)。
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