模块3三相异步电动机的控制项目4三相异步电动机的调速与制动任务2掌握三相异步电动机制动(课件）-《电机与拖动》同步教学（高教版）

任务2掌握三相异步电动机制动 1.1 电磁抱闸制动器制动 　　制动：就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转（或限制其转速）。 　　制动的方法一般有两类：机械制动和电力制动。 利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。 机械制动常用的方法有：电磁抱闸制动器制动和电磁离合器制动。 电磁铁是利用电磁吸力来操纵牵引机械装置，以完成预期的动作，或用于钢铁零件的吸持固定、铁磁物体的起重搬运等，因此它是将电能转化为机械能的一种低压电器。 　 电磁铁主要由铁心、衔铁、线圈和工作机构四部分组成。 　机械制动 1.电磁铁 21 June 2024 按线圈中通过电流的种类，电磁铁可分为交流电器铁和直流电磁铁。 线圈中通过交流电的电磁铁称为交流电磁铁。 为减小涡流与磁滞损耗，交流电磁铁的铁心和衔铁用硅钢片叠压铆成，并在铁心端部装有短路环。 交流电磁铁的种类很多，按电流相数分为单相、二相和三相； 按线圈额定电压可分为220V和380V； 按功能可分为牵引电磁铁、制动电磁铁和起重电磁铁。 制动电磁铁按衔铁行程分为长行程（大于10mm）和短行程（小于5mm ）两种。 交流短行程制动电磁铁为转动式，制动力矩较小，多为单相或两相结构。 （1）交流电磁铁 型号及含义： 21 June 2024 结构如图4‐1所示。 图4‐1 MZDI型制动电磁铁与制动器 a) 结构 b) 电磁铁的一般符号 c) 电磁制动器符号 d) 电磁阀符号 1—线圈 2—衔铁 3—铁心 4—弹簧 5—闸轮 6—杠杆 7—闸瓦 8—轴 21 June 2024 制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。 闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分。闸轮装在被制动轴上，当线圈通电后，U形衔铁绕轴转动吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆带动闸瓦向外移动，使闸瓦离开闸轮，闸轮和被制动轴可以自由转动。而当线圈断电后，衔铁会释放，在弹簧作用下，制动杠杆带动闸瓦向里运动，使闸瓦紧紧抱住闸轮完成制动。 常用电磁铁的符号如上页图4‐1b）、c）、d）所示。 　　线圈中通以直流电的电磁铁称为直流电磁铁。 　　直流长行程制动电磁铁主要用于闸瓦制动器，其工作原理与交流制动电磁铁相同。MZZ2—H型电磁铁的结构如下页图4‐2所示。 （2）直流电磁铁 21 June 2024 图4‐2 直流长行程制动电磁铁的结构 1—黄铜垫圈 2—线圈 3—外壳4—导向管 5—衔铁 6—法兰 7—油封 8—接线板 9—盖 10—箱体11—管形电阻 12—缓冲弹簧 13—钢盖 　　型号及含义： 21 June 2024 　1）根据机械负荷的要求选择电磁铁的种类和结构形成。 　2）根据控制系统电压选择电磁铁线圈电压。 　3）电磁铁的功率应不小于制动或牵引功率。对于制动电磁铁，当制动器的型号确定后，应根据规定正确选配电磁铁。 1）安装前应清除灰尘和污垢，并检查衔铁有无机械卡阻。 2）电磁铁要牢固地固定在底座上，并在紧固螺钉下放弹簧垫圈锁紧。制动电磁铁要调整好制动电磁铁与制动器之间的连接关系，保证制动器获得所需的制动力矩和力。 3）电磁铁应按接线图接线，并接通电源，操作数次，检查衔铁动作是否正常以及有无噪声。 4）定期检查衔铁行程的大小，该行程在运行过程中由于制动面的磨损而增大。当衔铁行程达到正常值时，即进行调整，以恢复制动面和转盘间的最小空隙。不让行程增加到正常值以上，因为这样 （3）电磁铁的选用 （4）电磁铁的安装与使用 21 June 2024 2. 电磁抱闸制动器断电制动控制线路 图4‐3 电磁抱闸制动器断电制动控制的电路图 1—线圈 2—衔铁 3—弹簧 4—闸轮 5—闸瓦 6—杠杆 可能引起吸力的显著下降。 5）检查连接螺钉的旋紧程度，注意可动部分的机械磨损。 　　电磁抱闸制动器分为断电制动型和通电制动型两种。 　　断电制动型的工作原理：当制动电磁铁的线圈得电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当线圈失电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动。 　　通电制动型的工作原理：当线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电 时，闸瓦与闸轮分开，无制动作用。 　　电磁抱闸制动器断电制动控制的电路如图4‐3所示。 21 June 2024 线路工作原理如下：先合上电源开关QS。 　　启动运转：按下启动按钮SB1，接触器KM线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M接通电源，同时电磁抱闸制动器YB线圈得电，衔铁与铁心吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。 　　 制动停转：按下停止按钮SB2，接触器KM的线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，同时电磁抱闸制动器线圈YB也失电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下闸瓦紧紧抱住闸轮，使电动机迅速制动而停转。 （三）电磁抱闸制动器通电制动控制线路 　 电磁抱闸制动器通电制动控制的电路如下页图4‐4所示。 线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。 　 启动运转：按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M启动运转。由于接触器KM1联锁触头分断，使接触器KM2不能得电动作，所以电磁抱闸制动器的线圈无电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下，闸瓦与闸轮分开，电动机不受制动正常运转。 　　 21 June 2024 　 制动停转：按下复合按钮SB2，其常闭触头先分断，使接触器KM1线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，KM1联锁触头恢复闭合，待SB2常开触头闭合后，接触器KM2线圈得电，KM2 主触头闭合，电磁抱闸制动器YB线圈得电，铁心吸合衔铁，衔铁克服弹簧拉力，带动杠杆向下移动，使闸瓦紧抱闸轮，电动机被迅速制动而停转。KM2联锁触头分断对KM1联锁。 图4‐4 电磁抱闸制动器通电制动控制的电路图 1—弹簧 2—衔铁 3—线圈 4—铁心 5—闸轮 6—闸瓦 7—杠杆 21 June 2024 1.2 电磁离合器制动 电磁离合器制动的原理和电磁抱闸制动器的制动原理类似。 断电制动型电磁离合器的结构示意图如右图4‐5所示。其结构及制动原理简述如下： 图4‐5 断电制动型电磁离合器的结构示意图 1—动铁心 2—激励线圈 3—静铁心 4—静摩擦片 5—动摩擦片 6—键 7—绳轮轴 8—法兰 9—制动弹簧 电磁离合器主要由制动电磁铁（包括动铁心1、静铁心3和激磁线圈2、静摩擦片4、动摩擦片5以及制动弹簧9等组成。电磁铁的静铁心3靠导向轴（图中未画出）连接在电动葫芦本体上，动铁心1与静摩擦片4固定在一起，并只能作轴 ( 1 ) 结构 21 June 2024 电动机静止时，激磁线圈2无电，制动弹簧9将静摩擦片4紧紧地压在动摩擦片5上，此时电动机通过绳轮轴7被制动。当电动机通电运转时，激磁线圈2也同时得电，电磁铁的动铁心1被静铁心3吸合，使静摩擦片4与动摩擦片5分开，于是动摩擦片5连同绳轮轴7在电动机的带动下正常启动运转。当电动机切断电源时，激磁线圈2也同时失电，制动弹簧9立即将静摩擦片4连同铁心1推向转动着的动摩擦片5，强大的弹簧张力迫使动、静摩擦片之间产生足够大的摩擦力，使电动机断电后立即受制动停转。电磁离合器的制动控制线路与图4‐3所示线路基本相同。读者可自行画出并进行分析。 ( 2 ) 制动原理 向移动而不能绕轴转动。动摩擦片5通过连接法兰8与绳轮轴7（与电动机共轴）由键6固定在一起，可随电动机一起转动。 21 June 2024 　　使电动机在切断电源停转的过程中，产生一个和电动机实际旋转方向相反的电磁力矩（制动力矩），迫使电动机迅速制动停转的方法叫电力制动。 　　电力制动常用的方法：反接制动、能耗制动、电容制动和再生发电制动等 2.1 反接制动 依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法叫反接制动。 其制动原理如下页图4‐6所示。 注意：当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机电源，否则电动机将反转。 　电力制动 21 June 2024 图4‐6 反接制动原理图 1. 速度继电器 　　　速度继电器是反应转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动控制，故称为反接制动继电器。 外形如下页图4‐7所示。 21 June 2024 a) JY1 　　　　　　 b) JFZ0 　　　图4‐7 速度继电器外形 （1）速度继电器的型号及含义： 21 June 2024 (2) 速度继电器的结构及工作原理 JYl系列速度继电器的结构及工作原理如图4‐8所示。 图4‐8 JY1速度继电器结构原理图及符号 1‐转子 2‐电动机轴 3‐定子 4‐绕组 5‐定子柄 6、7‐静触点 8、9‐簧片（动触点） 　　它主要由定子、转子和触点三部分组成。 　　一般情况下，速度继电器的触点，在转速达120r／min时能动作，低于100r／min左右时能恢复正常位置。 　　速度继电器在电路图中的符号如图4‐8所示。 21 June 2024 　　速度继电器主要根据所需控制的转速大小、触头的数量和电压、电流来选用。 　　1）速度继电器的转轴应与电动机同轴连接，使两轴的中心线重合。速度继电器的轴可用联轴器与电动机的轴连接。 　　2）速度继电器安装接线时，应注意正反向触头不能接错，否则不能实现反接制动控制。 　　3）速度继电器的金属外壳应可靠接地。 （4）速度继电器的安装与使用 （3）速度继电器的选用 （5）速度继电器的常见故障及处理方法 速度继电器的常见故障及处理方法见下页表4‐1。 21 June 2024 表4‐1 速度继电器的常见故障及处理方法 故障现象 可能原因 处理方法 反接制动时速度继电器失效，电动机不制动 （1）胶木摆杆断裂 （2）触头接触不良 （3）弹性动触片断裂或失去弹性 （4）笼型绕组开路 （1）更换胶木摆杆 （2）清洗触头表面油污 （3）更换弹性动触片 （4）更换笼型绕组 电动机不正常制动 速度继电器的弹性动触片调整不当 重新调节调整螺钉 2. 单向启动反接制动控制线路 单向启动反接制动控制电路如图4‐9所示。 21 June 2024 工作原理：先合上电源开关QS。 单向启动： 图4‐9 单向启动反接制动控制电路图 21 June 2024 反接制动： 21 June 2024 3. 双向启动反接制动控制线路 双向启动反接制动控制电路如图4‐10所示。 图4‐10 双向启动反接制动控制电路图 21 June 2024 工作原理：先合上电源开关QS。 正转启动运转： 反接制动停转： 21 June 2024 反接制动的优点：制动力强，制动迅速。 缺点：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件， 21 June 2024 制动能量消耗大，不宜经常制动。 一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常启动与制动的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动控制。 2.2 能耗制动 图4‐11 能耗制动原理图 当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，迫使电动机迅速停转的方法叫能耗制动。 制动原理如图4‐11所示，先断开电源开关QS1，切断电动机的交流电 源，这时转子仍沿原方向惯性运转；随后立即合上开关QS2，并将 21 June 2024 QS1向下合闸，电动机V、W两相定子绕组通入直流电，使定子中产生一个恒定的静止磁场，这样作惯性运转的转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感生电流，其方向可用右手定则判断出来，上面应标×，下面应标⊙。转子绕组中一旦产生了感生电流，又立即受到静止磁场的作用，产生电磁转矩，用左手定则判断，可知此转矩的方向正好与电动机的转向相反，使电动机受制动迅速停转。 由于这种制动方法是通过在定子绕组中通入直流电以消耗转子惯性运转的动能来进行制动的，所以称为能耗制动，又称动能制动。 ( 1 ) 无变压器单相半波整流能耗制动自动控制线路 无变压器单相半波整流单向启动能耗制动自动控制电路如下页图4‐12所示。 常用于10kW以下小容量电动机，且对制动要求不高的场合。 21 June 2024 图4‐12 无变压器单相半波整流单向启动能耗制动控制电路图 工作原理：先合上电源开关QS。 单向启动运转： 21 June 2024 能耗制动停转： 21 June 2024 ( 2 ) 有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路 图4‐13 有变压器单相桥式整流单向启动能耗制动自动控制的电路图 对于10kW以上容量的电动机，多采用有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路。如图4‐13所示为有变压器单相桥式整流单向启动能耗制动自动控制的电路图。 图4‐13与图4‐12的控制电路相同，所以其工作原理也相同。 能耗制动的优点：制动准确、平稳，且能量 21 June 2024 消耗较小。 缺点：需附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。 一般用于要求制动准确、平稳的场合、如磨床、立式铣床等的控制线路中。 2.3 电容制动 当电动机切断交流电源后，立即在电动机定子绕组的出线端接入电容器来迫使电动机迅速停转的方法叫电容制动。 其制动原理是：当旋转着的电动机断开交流电源时，转子内仍有剩磁。随着转子的惯性转动，有一个随转子转动的旋转磁场。这个磁场切割定子绕组产生感生电动势，并通过电容器回路形成感生电流，该电流产生的磁场与转子绕组中感生电流相互作用，产生一个与旋转方向相反的制动转矩，使电动机受制动迅速停转。 电容制动控制电路如下页图4‐14所示。 21 June 2024 图4‐14 电容制动控制电路图 工作原理：先合上电源开关QS。 启动运转： 21 June 2024 电容制动停转： 21 June 2024 21 June 2024 谢谢！ $$