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）

21 六月 2024 1 任务2掌握三相异步电动机制动 21 六月 2024 2 三相异步电动机制动 21 六月 2024 3 三相异步电动机的制动 三相异步电动机的反转 原理 电动机的旋转方向取决于定子旋转磁场的旋转方向。因此只要改变旋转磁场的旋转方向，就能使三相异步电动机反转。 方法 互换电源的任意两相，就可实现反转。 接线图 正转 A B C M 3~ 电 源 反转 M 3~ 电 源 A B C 21 六月 2024 4 三相异步电动机的制动 制动的含义 在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时）使设备保持一定的运行速度。 在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。 制动的方法 机械制动 利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。最常见 的是电磁抱闸。 电气制动 使异步电动机所产生的电磁转矩T和电动机转子的转速n的方向相反。 电气制动分为：(1)反接制动。(2)能耗制动。(3)回馈制动。 21 六月 2024 5 三相异步电动机的制动 1、反接制动：电源反接制动和倒拉反接制动。 （a）电源反接制动 方法： 改变电动机定子绕组与电源的联接相序。 原理： 当电源的相序发生变化，旋转磁场n1立即反转，从而使转子绕组中的感应电势、电流和电磁转矩都改变方向。因机械惯性，转子转向未发生变化，则电磁转矩T与转子的转速n方向相反，电机进入制动状态，这个制动过程我们称为电源反接制动。 21 六月 2024 6 三相异步电动机的制动 1. 反接制动 (1) 定子反相的反接制动 —— 迅速停车 3 ~ M 3~ 3 ~ M 3~ Rb 制动前的电路 制动时的电路 ① 制动原理 21 六月 2024 7 －TL TL 制动前：正向电动状态。 制动时：定子相序改变， n0 变向。 O n T 1 n0 2 －n0 b s = －n0 －n －n0 = n0＋n n0 即：s ＞1 (第二象限)。 同时：E2s、I2 反向， T 反向。 a c a 点 b 点(T＜0，制动开始) 惯性 n↓ c 点(n = 0，T ≠ 0)， 制动结束。 到 c 点时，若未切断电源， M 将可能反向起动。 d 21 六月 2024 8 取决于 Rb 的大小。 ② 制动效果 a O n T 1 n0 2 －n0 b c ③ 制动时的功率　 Pe = m1I2'2 R2'＋Rb' s ＞0 PCu2 = m1(R2'＋Rb' ) I2'2 = Pe－Pm = Pe＋|Pm| ＜0 Pm = (1－s ) Pe 三相电能 电磁功率Pe 转子 机械功率Pm 定子 转子电阻消耗掉 21 六月 2024 9 三相异步电动机的制动 （b）倒拉反接制动 方法： 当绕线式异步电动机拖动位能性负载时，在其转子回路中串入很大的电阻。 原理： 在转子回路串入很大的电阻，机械特性变为斜率很大的曲线，因机械惯性，工作点向下移。此时电磁转矩小于负载转矩，转速下降。当电机减速至n = 0，电磁转矩仍小于负载转矩，在位能负载的作用下，电动机反转，工作点继续下移。此时因n<0，电机进入制动状态，直至电磁转矩等于负载转矩，电机才稳定运行。 21 六月 2024 10 转子倒拉反接制动 ——下放重物 O n T 1 n0 2 b c TL a d ① 制动原理 定子相序不变，转子 电路串联对称电阻 Rb。 a 点 b 点(Tb＜TL)， 惯性 n↓ c 点 ( n = 0，Tc＜TL ) 在TL 作用下 M 反向起动 d 点( nd＜0，Td = TL ) 制动运 行状态 ② 制动效果 改变 Rb 的大小， 改变特性 2 的斜率，　 改变 nd 。 3 e 低速提 升重物 21 六月 2024 11 ③ 制动时的功率 s = n0－n n0 第四象限：　 ＞1 (n＜0) Pe = m1I2'2 R2'＋Rb' s ＞0 PCu2 = m1(R2'＋Rb' ) I2'2 = Pe－Pm = Pe＋|Pm| ＜0 Pm = (1－s ) Pe —— 定子输入电功率 —— 轴上输入机械功率 （位能负载的位能） —— 电功率与机械功率均 消耗在转子电路中。 21 六月 2024 12 2、能耗制动 方法： 将运行着的异步电动机的定子绕组从三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上。 原理： 当定子绕组通入直流电源，将在电机中将产生一个恒定磁场。当转子因机械惯性按原转速方向继续旋转时，转子导体会切割这一恒定磁场，从而在转子绕组中产生感应电势和电流。转子电流又和恒定磁场相互作用产生电磁转矩T，根据右手定则可以判断电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则T为一制动转矩。在制动转矩作用下，转子转速将迅速下降，当n = 0时，T = 0，制动过程结束。转子的动能变为电能，消耗在转子回路电阻上。 21 六月 2024 13 M 3~ 3~ S1 能耗制动 (1) 制动原理   制动前 S1 合上，S2 断开， M 为电动状态。   制动时 S1 断开，S2 合上。 定子: U →I1 →Φ 转子: n →E2 → I2 M 为制动状态。 n ＋ U － S2 Rb I1 × Φ F F T T 21 六月 2024 14 (2) 能耗制动时的机械特性 O n T 特点： ① 因T 与 n 方向相反， n－T 曲线在第二、 四象限。 ② 因 n = 0 时， T = 0， n－T 曲线过原点。 ③ 制动电流增大时， 制动转矩也增大； 产生最大转矩的转速不变。 I1" I1' ＜ 21 六月 2024 15 (3) 能耗制动过程 —— 迅速停车 TL O n T 1 2 ① 制动原理 制动前：特性 1。 制动时：特性 2。 原点 O (n = 0，T = 0)， a 点 b 点 惯性 a b (T＜0，制动开始) n↓ 制动过程结束。 ② 制动效果 Rb →I1  →Φ  →T 　 →制动快。　 ③ 制动时的功率 定子输入：P1 = 0， 轴上输出：P2 = TΩ＜0 。 动能 P2 → 转子电路的电能 → PCu2消耗掉。 21 六月 2024 16 (4) 能耗制动运行 —— 下放重物 TL O n T 1 2 a a 点 b 点 惯性 (T＜0，制动开始) b n↓ 原点 O (n = 0，T = 0), 在TL作用下 n 反向增加 c c 点(T = TL), 制动运行状态 以速度 nc 稳定下放重物。   制动效果： 由制动回路的电阻决定。 21 六月 2024 17 能耗制动 特点： 能耗制动的优点是制动力强，制动较平稳。 缺点是需要一套专门的直流电源供制动用。 21 六月 2024 18 3、回馈制动 方法： 电动机在外力（如起重机下放重物）作用下，使电动机的转速超过旋转磁场的同步转速。 原理：起重机下放重物。在下放开始时，n<n1，电动机处于电动状态。在位能性转矩的作用下，电动机的转速大于同步转速时，转子中感应电势、电流和转矩的方向都发生了变化，电磁转矩方向与转子转向相反，成为制动转矩。此时电动机将机械能转变为电能馈送电网，所以称回馈制动。 21 六月 2024 19 3. 回馈制动   特点：| n | ＞ | n0 |，s＜0。 电机处于发电机状态。 (1) 调速过程中的回馈制动 4.5 三相异步电动机的制动 T n O f1' f1" f1' ＞ f1" TL a b c d T n O Y YY TL a b c d ? 回馈制动 21 六月 2024 20 O n T TL n0 －n0 (2) 下放重物时的回馈制动 G Rb T 3 ~ M 3~ T n TL b a c 正向电动 反接制动 d n 回馈制动 反向电动 21 六月 2024 21 ＜0 (n＜－n0) 　　　　　　　　 ＜0 ——定子发出电功率，向电源回馈电能。 ＜0 —— 轴上输入机械功率(位能负载的位能)。 PCu2 = Pe－Pm |Pe | = |Pm|－PCu2 —— 机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。　   制动时的功率 s = －n0－n －n0 = n0＋n n0 第四象限： Pe = m1I2'2 R2'＋Rb' s Pm= (1－s ) Pe 21 六月 2024 22   制动效果 Rb  →下放速度 。 ※ 为了避免危险的高速， 一般不串联 Rb。 O n T TL n0 －n0 23 谢谢观赏！ $$