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电磁制动电机的制动方式及应用
编辑: 发布日期:2019-11-06
  
电机制动就是让电动机产生一个与转子转向相反的电磁转矩,以使电力拖动系统迅速停机或稳定下放重物。这时电机所处的状态称为制动状态,这时的电磁转矩为制动转矩。它是电机控制中经常遇到的问题,一般电机制动会出现在两种不同的场合,一种是为了达到迅速停车的目的,以各种方法使电机旋转磁场的旋转方向和转子旋转方向相反,从而产生一个电磁制动转矩,使电机迅速停车转动;另一种是在某些场合,当转子转速超过旋转磁场转速时,电机也处于制动状态。
电机制动方式一般分为:反接制动、能耗制动及回馈制动三种方式。
1.反接制动
反接制动原理:在电机断开电源后,为了使电机迅速停车,使用控制方法在电机的电源上加上与正常运行电源反相的电源,此时,电机转子的旋转方向与电机旋转磁场的旋转方向相反,此时电机产生的电磁力矩为制动力矩,加快电机的减速。
具体做法是先按下SB1,并一按到底(即断开SB1的常闭触点,接通其常开),使KM1断电,KM2通电,直到电动机完全停止为止。图中KV为速度继电器。
反接制动有一个最大的缺点,就是当电机转速为0时,如果不及时撤除反相后的电源,电机会反转。
解决此问题的方法有以下两种:
1)在电机反相电源的控制回路中,加入一个时间继电器,当反相制动一段时间后,断开反相后的电源,从而避免电机反转。但由于此种方法制动时间难于估算,因而制动效果并不精确。
2)在电机反相电源的控制回路中加入一个速度继电器,当传感器检测到电机速度为零时,及时切掉电机的反相电源。由于此种方法速度继电器实时监测电机转速,因而制动效果较上一种方法要好的多。
正是由于反接制动有此特点,因此,不允许反转的机械,如一些车床等,制动方法就不能采用反接制动了,而只能采用能耗制动或回馈制动。另外,反接制动时,不允许连续多次制动,以免电动机过热。
2.能耗制动
能耗制动的原理:在定子绕组中通以直流电,从而产生一个固定不变的磁场。此时,转子按旋转方向切割磁力线,从而产生一个制动力矩。能耗制动的特点是将电机与三相电源断开而与直流电源接通,电动机像发电机一样,将拖动系统的动能转换成电能,消耗在电机内部的电阻中,电路如图2所示。因此叫能耗制动。制动前,合上开关KM1,断开KM2,电机与三相电源接通作电动机运行,制动时,断开KM1,迅速合上KM2,将定子改接到直流电源上。直流电源通过定子绕组,产生恒定不变的磁场,这时的转子仍在沿着原来的方向旋转。由右手定则可知,转子电流与恒定磁场相互作用产生电磁转矩,这一电磁转矩与转子转向相反,是制动转矩。
能耗制动是单纯依靠电机消耗动能以达到停车的目的,因而制动效果和精度并不理想。在一些要求制动时间短和制动效果好的场合,一般不使用此制动方法。如起重机械,其运行特点是电机转速低,频繁地起动、停止和正反转,而且拖着所吊重物运行。为了实现准确而又灵活的控制,电机经常处于制动状态,并且要求制动力矩大。而能耗制动则达不到上述要求。故起重机械一般采用反接制动,且要求有机械制动,以防在运行过程中或失电时,重物滑落。
3.回馈制动
回馈制动只是电机在特殊情况下的一种工作状态,而反接制动、能耗制动是为达到迅速停车的目的,人为在电机上施加的一种方法。当采用有源逆变技术控制电机时,将制动时再生电能逆变为与电网同频率、同相位的交流电回送电网,并将电能消耗在电网上从而实现制动。能量回馈装置系统具有的优越性远胜过能耗制动和直流制动,所以近年来不少使用单位结合使用设备的特点纷纷要求配备能量回馈装置。国外也仅有AB
  B、西门子、富士、安川、芬兰Vacon等为数不多的企业能提供产品,国内几乎空白。ag亚游国际集团官网与单相异步电动机相比,ag亚游国际集团官网运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,ag亚游国际集团官网可分为笼式和绕线式两种。
回馈制动的原理:当电机的转子速度超过电机同步磁场的旋转速度时,转子绕组所产生的电磁转矩的旋转方向和转子的旋转方向相反,此时,电机处于制动状态。之所以把此时的状态叫回馈制动,是因为此时电机处于发电状态,即电机的动能转化成了电能。此时,可以采取一定的措施把产生的电能回馈给电网,达到节能的目的。因此,回馈制动也叫发电制动。
回馈制动会出现在以下两种场合:
1)起重机重物下降时,电机转子在重物重力的作用下,转子的转速有可能超过同步转速,此时,电机处于回馈制动状态。三相异步电机当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。这时,电机的制动转矩是阻止重物的下落,直至制动转矩和重力形成的转矩相等时,重物才会停止下落。
2)变频调速中,当变频器把频率降低时,同步转速也随之降低。

但转子转速由于负载惯性的作用,不会马上降低,此时,电机也会处于再生制动状态,直至拖动系统的速度也降低为止。
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