项目9 识读、安装和检修制动控制线路（教案）-《电机与电气控制技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目9 识读、安装和检修制动控制线路 一、教学目标 1、能正确安装及调试反接制动控制线路 2、能正确安装及调试无变压器能耗制动控制线路 3、会检修无变压器能耗制动控制线路 二、课时分配 本项目共 2 个任务，本项目安排 4 个学时。其中理论学时2个学时，实践学时2个学时。 三、教学重点 电动机制动方式的种类和特点 四、教学难点 反接制动控制线路 五、教学内容 任务1 识读制动控制线路 知识链接 一、机械制动 利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为机械制动。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两种。两者的制动原理类似，控制线路也基本相同。 1.电磁抱闸制动器 常用的交流制动电磁铁与闸瓦制动器的外形如图所示，它们配合使用共同组成电磁抱闸制动器，其结构和符号如图所示。 制动电磁铁由铁芯、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。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是：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，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮制动。通电制动型的工作原理是：当制动电磁铁的线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用。 2.电磁抱闸制动器断电制动控制线路 电磁抱闸制动器断电制动控制电路如图所示。 （1）线路工作原理。 ①启动运转：先合上电源开关QS，按下启动按钮SB1，接触器KM线圈得电，其自锁触点和主触点闭合，电动机M接通电源，同时电磁抱闸制动器YB线圈得电，衔铁与铁芯吸合，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。 ②制动停转：按下停止按钮SB2，接触器KM线圈失电，其自锁触点和主触点分断，电动机M失电，同时电磁抱闸制动器YB线圈也失电，衔铁与铁芯分开，在弹簧拉力的作用下，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，使电动机被迅速制动而停转。 3.电磁抱闸制动器通电制动控制线路 对要求电动机制动后能调整工件位置的机床设备，可采用通电制动控制线路。如图所示为电磁抱闸制动器通电制动控制线路。 当电动机得电运转时，电磁抱闸制动器线圈断电，闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当电动机失电需停转时，电磁抱闸制动器的线圈得电，使闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当电动机处于停转常态时，线圈也无电，闸瓦与闸轮分开，这样操作人员可以用手扳动主轴进行调整工件、对刀等操作。 二、电力制动 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称为电力制动，又称电气制动。电力制动的方法有反接制动、能耗制动、电容制动和再生发电制动等。 1.反接制动 （1）反接制动原理。 电动机反接制动原理如图所示。当QS向上投合时，电动机定子绕组电源电压相序为L1—L2—L3，电动机将沿旋转磁场方向（顺时针方向），以n<n1的转速正常运转。 当电动机需要停转时，拉下开关QS，使电动机先脱离电源（此时转子由于惯性仍按原方向旋转）。随后，将开关QS迅速向下投合，由于L1、L2两相电源线对调，电动机定子绕组电源电压相序变为L2—L1—L3，旋转磁场反转（逆时针方向），此时转子将以n1+n的相对转速沿原转动方向切割旋转磁场，在转子绕组中产生感应电流，用右手定则判断出其方向如图（b）所示。而转子绕组一旦产生电流，又受到旋转磁场的作用，产生电磁转矩，其方向可用左手定则判断出来，如图（b）所示。可见，此转矩方向与电动机的转动方向相反，使电动机受制动迅速停转。 可见，反接制动是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。 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。为此，在反接制动设施中，为保证电动机转速被制动到接近零值时，能迅速切断电源，防止反向启动，常利用速度继电器来自动地及时切断电源。 （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所示。 ①电路的组成。单向启动反接制动控制电路包括电源电路、主电路和控制电路三部分。主电路基本上与正反转控制电路的主电路一致，不同之处在于反接制动时增加了三个限流电阻R。KM1为正转运行接触器，KM2为反接制动接触器，KS为速度继电器，其轴与电动机轴相连。 ②电路的工作过程。 先合上电源开关QS。 a. 单向启动： 按下SB1KM1线圈得电KM1自锁触点闭合自锁→电动机M启动运转→ KM1主触点闭合 KM1联锁触点分断对KM2联锁 至电动机转速上升到一定值（150r/min左右）时KS动合触点闭合为制动做准备 b. 反接制动： 按下SB2SB2动断触点先分断KM1线圈失电KM1自锁触点分断解除自锁KM1主触点分断，M暂失电KM1联锁触点闭合→ SB2动合触点后闭合 KM2线圈得电KM2联锁触点分断对KM1联锁KM2自锁触点闭合自锁KM2主触点闭合电动机M串接电阻R反接制动 至电动机转速下降到一定值（100r/min左右）时KS动合触点分断 KM2线圈失电 KM2联锁触点闭合解除联锁 KM2自锁触点分断解除自锁 KM2主触点分断电动机M脱离电源停转，反接制动结束 （3）反接制动的特点与应用。 反接制动时，由于旋转磁场与转子的相对转速（n1+n）很高，故转子绕组中感应电流很大，致使定子绕组中的电流很大，一般约为电动机额定电流的10倍。因此，反接制动适用于10kW以下小容量电动机的制动，并且对4.5kW以上的电动机进行反接制动时，需在定子绕组回路中串入限流电阻R，以限制反接制动电流。 反接制动的优点是制动力强，制动迅速。缺点是制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动。因此，反接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.能耗制动 （1）能耗制动原理。 能耗制动原理如图所示。断开电源开关QS1，切断电动机的交流电源后，转子仍沿原方向惯性运转；随后立即合上开关QS2，并将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，这样做惯性运转的转子因切割磁感线而在转子绕组中产生感应电流，其方向用右手定则判断，如图（b）所示。转子绕组中一旦产生了感应电流，就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。 （2）单向启动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图所示。 ①电路的组成。线路采用单相半波整流器作为直流电源，所用附加设备较少，线路简单，成本低，常用于10kW以下小容量电动机，且对制动要求不高的场合。 ②电路的工作过程。 先合上电源开关QS。 a. 单向启动运转： 按下SB1KM1线圈得电KM1自锁触点闭合自锁→电动机M启动运转 KM1主触点闭合 KM1联锁触点分断对KM2联锁 b. 能耗制动停转： 按下SB2SB2动断触点先分断KM1线圈失电KM1自锁触点分断解除自锁KM1主触点分断，M暂时失电KM1联锁触点闭合 SB2动合触点后闭合 KM2线圈得电KM2联锁触点分断对KM1联锁KM2主触点闭合→M接入直流电能耗制动 KM2自锁触点闭合自锁　　KT线圈得电KT动合触点瞬时闭合自锁 KT动断触点延时后分断KM2线圈失电KM2联锁触点恢复闭合解除联锁KM2主触点分断电动机M切断直流电源并停转，能耗制动结束 KM2自锁触点分断KT线圈失电KT触点瞬时复位 （3）有变压器单相桥式整流单向启动能耗制动自动控制线路。 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，如图所示。其中直流电源由单向桥式整流器VC供给，TC是整流变压器，电阻R用来调节直流电流，从而调节制动强度，整流变压器一侧与整流器的直流侧同时进行切换，有利于提高触点的使用寿命。 （4）能耗制动的特点与应用。 能耗制动的优点是制动准确、平稳，且能量消耗较小。缺点是需要附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。因此能耗制动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。 任务2 安装与检修电气制动控制线路 知识链接 一、安装与检修单向启动反接制动控制线路 1.安装 根据电动机基本控制线路的安装步骤，结合单向启动反接制动电路图和单向启动反接制动接线图进行元器件的布置、安装接线、自检和通电试车等。具体操作要点详见项目5之任务2，此处不再赘述。在本安装操作中还需注意以下几点。 （1）安装速度继电器前，要弄清楚其结构，辨明动合触点的接线端。 （2）安装时，采用速度继电器的连接头与电动机转轴直接连接的方法，并使两轴中心线重合。 （3）通电试车时，若制动不正常，可检查速度继电器是否符合规定要求。若需调节速度继电器的调整螺钉时，必须切断电源，以防止出现相对地短路事故。 （4）速度继电器动作值和返回值的调整，应先由教师示范，再由学生自己调整。 （5）制动操作不宜过于频繁。 （6）通电试车时，必须有指导教师在现场监护，同时做到安全、文明生产。 2.检修 具体检修步骤、方法和注意事项参见项目5之任务2，此处不再赘述。单向启动反接制动控制线路常见故障现象、原因及解决方法见下表。 二、安装与检修无变压器单相半波整流能耗制动控制线路 1.安装 根据电动机基本控制线路的安装步骤，结合无变压器单相半波整流能耗制动电路图和无变压器单相半波整流能耗制动接线图进行元器件的布置、安装接线、自检和通电试车等。 （1）时间继电器的整定时间不要调的太长，以免制动时间过长引起定子绕组发热。 （2）整流二极管要配装散热器和固装散热器支架。 （3）制动电阻要安装在控制板外面。 （4）进行制动时，停止按钮SB2要按到底。 （5）通电试车时，必须有指导教师在现场监护，同时要做到安全操作和文明生产。 2.检修 具体检修步骤、方法和注意事项参见项目5之任务2，此处不再赘述。无变压器单相半波整流能耗制动控制线路常见故障现象、原因及解决方法见下表。 六、课后作业 完成每个任务的项目检测。 学科网（北京）股份有限公司 $$