第二节 三相笼型异步电动机制动控制
在实际运用中,有些生产机械往往要求电动机快速,准确地停车,而电动机在脱离电源后由于机械惯性的存在,完全停止需要一段时间,这就要求对电动机采取有效措施进行制动.电动机制动分二大类:机械制动和电气制动.
机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转抽施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动.电磁抱闸就是常用方法之一,结构上电磁抱闸由制动电磁铁和闸瓦制动器组成.断电制动型电磁抱闸在电磁线圈断电后,利用闸瓦对电动机轴进行制动;电磁铁线圈得电时,松开闸瓦,电动机可以自由转动.这种制动在起重机械上被广泛采用.
电气制动是使电动机停车时产生一个与转子原来的实际旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩)来进行制动.常用的电气制动有反接制动和能耗制动等. 一,速度继电器
速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制,亦称反接制动继电器. 外形结构及符号
速度继电器的符号如图2.9所示,其文字符号为KS.
图2.9速度继电器的符号
它主要由转子,定子和触点三部分组成.转子是一个圆柱形永久磁铁,定子是一个笼型空心圆环,由硅钢片叠成,并装有笼型绕组. 动作原理
速度继电器的动作原理如图2.10所示.
1.转轴2.转子 3.定子4.绕子5.摆锤 6,7静触点8,9动触点 图2.10速度继电器原理
其转轴与电动机的轴相连接,而定子空套在转子上.当电动机转动时,速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动,在空间产生旋转磁场,切割定子绕组,而在其中感应出电流.此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩,使定子随转子转动方向而旋转,和定子装在一起的 摆 锤推动动触头动作,使常闭触点断开,常开触点闭合.当电动机转速低于某一值时,定子产生的转矩减小,动触头复位.
一般速度继电器的动作转速为120r/min,触头的复位转速在100r/min以下,转速在3000—3600r/min以下能可靠工作. 3,型号含义
常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型,其型号及含义如下. J F Z — —
速度等级 设计序号 制动 反接 继电器
二,反接制动控制线路
反接制动是在电动机三相电源被切断后,立即通上与原相序相反的三相电源,以形成与原转向相反的电磁力矩,利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动.这种
制动方式必须在电动机转速降到接近零时切除电源,否则电动机仍有反向力矩可能会反向旋转,造成事故.
三相异步电动机单向运转反接制动控制线路如图2.11所示.
图2.11三相异步电动机单向运转反接制动控制线路
图中主回路中所串电阻R为制动限流电阻,防止反接制动瞬间过大的电流可能会损坏电动机.速度继电器KV与电动机同轴,当电动机转速上升到一定数值时,速度继电器的动合触点闭合,为制动做好准备.制动时转速迅速下降,当其转速下降到接近零时,速度继电器动合触点恢复断开,使接触器KM2线圈断电,防止电动机反转.
线路动作原理为: 起动:
SB2± KM1+自 M+(正转) n2↑ KS+ KM2-(互锁) 反接制动: SB1± KM1- M-
KM2(解除互锁) n2↓ KS- KM2- M- (制动完毕) KM2自+ M+(串R制动) KM1(互锁)
图2.12所示为可逆运行反接制动控制线路.
图2.12可逆运行反接制动控制线路
图中,KM1, KM2为正,反转接触器,KM3为短接电阻接触器,KA1 ,KA2 ,KA3为中间继电器,KS为速度继电器,其中,KS-1为正转闭合触点,KS-2 为反转闭合触点,R为起动与制动电阻.
控制线路动作原理请读者自行分析.
反接制动的优点是制动迅速,但制动冲击大,能量消耗也大.故常用于不经常起动和制动的大容量电动机. 三,能耗制动控制线路
能耗制动是将运转的电动机脱离三相交流电源的同时,给定子绕组加一直流电源,以产生一个静止磁场,利用转子感应电流与静止磁场的作用,产生反向电磁力矩而制动的.能耗制动时制动力矩大小与转速有关,转速越高,制动力矩越大,随转速的降低制动力矩也下降,当转速为零时,制动力矩消失. 速度原则控制的能耗制动控制线路
速度原则控制的能耗制动控制线路如图2.13所示.
图中KM1为交流电源接触器,KM2为直流电源接触器,KS为速度继电器,T为变压器.
图2.13 速度原则控制的能耗制动控制线路 线路动作原理为: 起动:
SB2± KM1+自 M+ (起动) n↑ KS+ KM2(互锁) 能耗制动:
SB1± KM1- M- KM2(解除互锁)
KM2+ M+(串R制动)n↓ KS- KM2- M-(制动完毕) 2,时间原则控制的能耗制动控制线路
图2.14时间原则控制的能耗制动控制线路
如图2.14所示为时间原则控制的能耗制动控制线路.图中主电路在进行能耗制动时所需的直流电源由四个二极管组成单相桥式整流电路通过接触器KM2引入,交流电源与直流电源的切换是由KM1,KM2来完成,制动时间由时间继电器KT决定. 线路动作原理为: 起动:
SB2± KM1+自 M+(起动) KM-2(互锁) 能耗制动:
SB1± KM1- M-(自由停车) KM2+自 M+ (能耗制动)
KT+ △t KM2- M-(制动结束)
能耗制动的优点是制动准确,平稳,能量消耗小,但需要整流设备.故常用于要求制动平稳,准确和起动频繁的容量较大的电动机. SB1 FR
相鼠笼型异步电动机的减压启动
减压启动虽然减小了启动电流，但是也降低了启动转矩，因此仅适用于空载或轻载启动。 1、定子绕组串电阻减压启动
定子串电阻(电抗)降压起动是指起动时，在电动机定子绕组上串联电阻(电抗)，起动电流在电阻上产生电压降，使实际加到电动机定子绕组中的电压低于额定电压，待电动机转速上升到一定值后，再将串联电阻(电抗)短接，使电动机在额定电压下运行。 时间继电器控制电动机定子串电阻降压起动控制线路如图所示。 定子串电阻降压起动控制线路 线路动作原理：
由上分析可见，按下起动按钮SB2后，电动机M先串电阻R降压起动，经一定延时（由时间继电器KT确定）后，全压运行。且在全压运行期间，时间继电器KT和接触器KM1线圈均断电，不仅节省电能，而且增加了电器的使用寿命。 2、Y-△减压启动
Y-Δ换接起动只适用于定子绕组为Δ形联结，且每相绕组都有两个引出端子的三项笼型异步电动机，它是指起动时，将电动机定子绕组接成星形，待电动机的转速上升到一定值后，再换成三角形连接。这样，电动机起动时每相绕组的工作电压为正常时绕组电压的1/ ，起动电流为三角形直接起动时的1/3。
电路如图3所示。
图3a Y-Δ换接起动线路(三接触器) 起动过程：
三个接触器 KM1、KM2、KM3和一个通电延时型的时间继电器KT，当接触器KM1、KM3主触点闭合时，电动机M星形连接；当接触器KM1、KM2主触点闭合时，电动机M三角形连接。 线路动作原理为：
图3b Y-Δ换接起动线路（两接触器）
两个接触器KM1、KM2，而且电动机由星形接法转换为三角形接法是在切断电源的同时间内完成。即按下按钮SB2，接触器KM1通电，电动机M结成星形起动，经过一段时间后，KM1瞬时断电，KM2通电，电动机M结成三角形，然后KM1再通电，电动机M三角形全压运行。 起动电流、起动转矩关系 3、自耦变压器减压启动 电路如图4所示 图4自耦补偿器起动 起动过程： 线路动作原理为： 起动电流、起动转矩关系
为自耦降压起动时的起动电流、起动转矩，Ist、Tst直接起动时的起动电流、起动转矩，K自耦变压器的变比。
自耦变压器设有三个抽头，QJ2型三个抽头比( )分别为55％，％，73％；QJ3型为40％，60％，80％，可得到三种不同的电压，以便根据起动转矩的要求而灵活选用。
