第一篇：變頻器供電的異步電動機電氣制動方法與原理

變頻器供電的異步電動機電氣制動方法與原理

The Electric Brake Method and Principle of AC Motor Based 本文來自2005年第4期“請選擇欄目”上 ,已經(jīng)被閱讀過593次

作 者 ：馬鞍山鋼鐵集團(tuán) 自動化部 陸文龍

摘 要 ：本文簡要介紹了交流異步電動機的運行原理，著重闡述了采用變頻器供電的異步電動機電氣制動的幾種方法與制動原理，指出了各種制動方法的優(yōu)缺點及其適應(yīng)場合。

英文摘 要 ：he running principle of AC motor is introduced briefly in this paper, especially some electric brake methods and principle of AC motor based on inverter control are expounded, also the merits and defects of those brake methods and their acclimation are pointed out.關(guān)鍵詞： 變頻器 異步電機運行原理 制動方法引言

在通用變頻器、異步電動機和機械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當(dāng)電動機減速或者拖動位能負(fù)載下放時，電動機的實際速度將高于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度。為了使電動機的實際速度與給定速度相符，就必須采取制動措施。異步電動機的制動方法有再生發(fā)電制動、直流制動和機械抱閘制動。而機械抱閘制動直觀，這里不做介紹，只介紹前面兩種電氣制動方法。為了便于介紹電氣制動的原理與方法，首先回顧一下，異步電動機的運行原理。異步電機運行原理

眾所周知，異步電動機的定子上裝有一套在空間上對稱分布的三相繞組AX、BY、CZ如圖1所示。當(dāng)給這三相繞組通以交流電時, 則在定轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生磁場。此磁場在任何瞬間都是三相繞組各磁場的總和。通過右手定則對圖1中不同瞬間電流與磁場方向的關(guān)系可知，合成磁場FΣ的方向與電流為最大值那一相繞組的軸線方向一致。因此隨著電流最大值依次由A相→B相→C相→A相等順序變化，合成磁場的方向也依次指向A相→B相→C相→A相等各相繞組的軸線方向。這就是說，這個合成磁場是一個“旋轉(zhuǎn)磁場”。其旋轉(zhuǎn)速度n0(同步轉(zhuǎn)速)與交流電源頻率成正比，而與磁場極對數(shù)成反比。

圖1 旋轉(zhuǎn)磁場形成

由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢使閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生電流，通電導(dǎo)體在磁場中又受到一個力的作用，這個作用在導(dǎo)體上的力，將使異步電動機旋轉(zhuǎn)，其某一瞬間情況如圖2所示。根據(jù)右手定則可知轉(zhuǎn)子閉合導(dǎo)體電流的方向。再根據(jù)左手定則可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力方向。此作用力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩XTD將克服阻力矩Mfz，使電機加速到電動力矩等于阻力矩為止。

圖2 旋轉(zhuǎn)力矩形成 電氣制動的方法與原理

采用通用變頻器供電的異步電動機電氣制動有直流制動與再生發(fā)電制動(能耗制動)兩種。現(xiàn)就這兩種制動方法與制動原理分述如下。

3.1 直流制動

直流制動是使變頻器向異步電動機的定子任意兩相通以直流電，異步電動機便處于能耗制動狀態(tài)。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，異步電動機的定子磁場不再旋轉(zhuǎn)。直流制動主要用于準(zhǔn)確停車與防止起動前電動機由于外因引起的不規(guī)則自由旋轉(zhuǎn)(如風(fēng)機類負(fù)載)。當(dāng)直流制動用于準(zhǔn)確停車時，一般都應(yīng)先進(jìn)行再生發(fā)電制動，在電動機減速到較低時，進(jìn)行直流制動。這是因為高速時進(jìn)行直流制動，異步電動機轉(zhuǎn)子電流的頻率與幅值都很高，轉(zhuǎn)子鐵損很大，導(dǎo)致電動機發(fā)熱嚴(yán)重，但得到的制動轉(zhuǎn)矩卻并不太大，另一方面準(zhǔn)確停車也較難保證，而采用先再生發(fā)電制動,等降頻到fDB再進(jìn)行直流制動，只要合理調(diào)整fDB、制動時間tDB、制動直流電壓UDB就可確保準(zhǔn)確停車。轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)子切割這個靜止磁場而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，如圖3所示。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗于異步電動機轉(zhuǎn)子回路中。圖3的(a)與(b)還說明這種制動與通入直流電的極性無關(guān)。

圖3 直流制動原理

3.2 再生發(fā)電制動

當(dāng)給定頻率降低時，定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度降低或位能負(fù)載下放倒拉。此時異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度將超過旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，因此轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢反向，電流反向，電動轉(zhuǎn)矩反向，如圖4，電動轉(zhuǎn)矩(與阻力矩同向)起制動作用，使電動機減速。此時的異步電動機相當(dāng)于一臺異步發(fā)電機，將旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能或重物下放的位能轉(zhuǎn)換成電能。這部分電能如果不進(jìn)行處理，將引起直流側(cè)過壓，而引起故障跳閘或損壞變頻器，因此必須處理好這部分電能。其處理方法一般有如下三種:

圖4 發(fā)電狀態(tài)

(1)動力制動

這種方法就是通過與直流回路濾波電容并聯(lián)的放電電阻，將這部分電能消耗掉，因此也稱再生能耗制動，如圖5所示，圖5中虛線框內(nèi)為制動單元(PW)，它包括內(nèi)部制動電阻RB，制動用的晶體管VB等，VB的通斷是通過檢測直流電壓大、小來控制。實際上電阻中的電流是間歇的，所以西門子公司資料稱“脈沖電阻”(Pulsed Resistor)。此單元實際上只起消耗電能防止直流側(cè)過電壓的作用。它并不起制動作用，但人們習(xí)慣稱此單元為制動單元。要提高制動的快速性，就要快速消耗掉這部分電能，可以在圖5中H，G兩點間外接制動電阻REB，REB阻值與功率應(yīng)符合產(chǎn)品樣本要求。

圖5 動力制動

(2)再生制動

這種方法就是通過與整流器反并聯(lián)的回饋單元，將這部分電能回饋給電網(wǎng)如圖6所示，這種情況整流單元也必須采用晶閘管整流元件，一般采用邏輯無環(huán)流工作方式。回饋單元與電網(wǎng)之間應(yīng)串接一臺自耦變壓器，此種制動方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的能量回饋給電網(wǎng)，但對供電電網(wǎng)的要求比較高;一是電網(wǎng)電壓波動要小，且必須可靠;二是電網(wǎng)短路容量要大，否則在回饋期間，電源電壓偏低或電源被切斷，有源逆變器就會迅速直通，引起換流失敗，燒壞快速熔斷器及晶閘管元件。因此，對電網(wǎng)電壓波動較大(如帶有電爐負(fù)載的電網(wǎng))，或采用接觸式供電(如行車、機車車輛)的場合以采用動力制動為好，雖然浪費了一點電能，但可靠性大大提高。

圖6 回饋單元

(3)直流公共母線

所謂直流公共母線是用一臺整流器給多臺逆變器供電如圖7所示，它利用工作在電動狀態(tài)的電動機吸收工作在發(fā)電狀態(tài)電動機的電能, 但當(dāng)發(fā)電狀態(tài)多于電動狀態(tài)時, 吸收能力不足仍將引起直流過電壓，因此還需要有前面兩種方法之一(如圖7中虛線框所示)做后備吸收才較完美。

圖7 直流公共母線 結(jié)束語

通用型變頻器在異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)中已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了滿足生產(chǎn)機械快速制動與準(zhǔn)確停車等方面的要求，必須對異步電動機進(jìn)行制動，而機械抱閘閘皮容易磨損，維護(hù)工作量大，而且浪費電能，因此一般是先進(jìn)行電氣制動，最后才進(jìn)行機械抱閘以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。因此本文以交流異步電動機的運行原理為基礎(chǔ)，著重介紹了采用變頻器供電的異步電動機的幾種方法與原理，指出了各種制動方法的優(yōu)缺點及適應(yīng)場合，以供從事這方面工作的人員參考。參考文獻(xiàn)

第二篇：變頻器供電的異步電動機電氣制動方法與原理

變頻器供電的異步電動機電氣制動方法與原理 引言

在通用變頻器、異步電動機和機械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當(dāng)電動機減速或者拖動位能負(fù)載下放時，電動機的實際速度將高于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度。為了使電動機的實際速度與給定速度相符，就必須采取制動措施。異步電動機的制動方法有再生發(fā)電制動、直流制動和機械抱閘制動。而機械抱閘制動直觀，這里不做介紹，只介紹前面兩種電氣制動方法。為了便于介紹電氣制動的原理與方法，首先回顧一下，異步電動機的運行原理。異步電機運行原理

眾所周知，異步電動機的定子上裝有一套在空間上對稱分布的三相繞組AX、BY、CZ如圖1所示。當(dāng)給這三相繞組通以交流電時, 則在定轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生磁場。此磁場在任何瞬間都是三相繞組各磁場的總和。通過右手定則對圖1中不同瞬間電流與磁場方向的關(guān)系可知，合成磁場FΣ的方向與電流為最大值那一相繞組的軸線方向一致。因此隨著電流最大值依次由A相→B相→C相→A相等順序變化，合成磁場的方向也依次指向A相→B相→C相→A相等各相繞組的軸線方向。這就是說，這個合成磁場是一個“旋轉(zhuǎn)磁場”。其旋轉(zhuǎn)速度n0(同步轉(zhuǎn)速)與交流電源頻率成正比，而與磁場極對數(shù)成反比。

圖1 旋轉(zhuǎn)磁場形成

由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢使閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生電流，通電導(dǎo)體在磁場中又受到一個力的作用，這個作用在導(dǎo)體上的力，將使異步電動機旋轉(zhuǎn)，其某一瞬間情況如圖2所示。根據(jù)右手定則可知轉(zhuǎn)子閉合導(dǎo)體電流的方向。再根據(jù)左手定則可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力方向。此作用力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩XTD將克服阻力矩Mfz，使電機加速到電動力矩等于阻力矩為止。

圖2 旋轉(zhuǎn)力矩形成 電氣制動的方法與原理

采用通用變頻器供電的異步電動機電氣制動有直流制動與再生發(fā)電制動(能耗制動)兩種。現(xiàn)就這兩種制動方法與制動原理分述如下。

3.1 直流制動

直流制動是使變頻器向異步電動機的定子任意兩相通以直流電，異步電動機便處于能耗制動狀態(tài)。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，異步電動機的定子磁場不再旋轉(zhuǎn)。直流制動主要用于準(zhǔn)確停車與防止起動前電動機由于外因引起的不規(guī)則自由旋轉(zhuǎn)(如風(fēng)機類負(fù)載)。當(dāng)直流制動用于準(zhǔn)確停車時，一般都應(yīng)先進(jìn)行再生發(fā)電制動，在電動機減速到較低時，進(jìn)行直流制動。這是因為高速時進(jìn)行直流制動，異步電動機轉(zhuǎn)子電流的頻率與幅值都很高，轉(zhuǎn)子鐵損很大，導(dǎo)致電動機發(fā)熱嚴(yán)重，但得到的制動轉(zhuǎn)矩卻并不太大，另一方面準(zhǔn)確停車也較難保證，而采用先再生發(fā)電制動,等降頻到fDB再進(jìn)行直流制動，只要合理調(diào)整fDB、制動時間tDB、制動直流電壓UDB就可確保準(zhǔn)確停車。轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)子切割這個靜止磁場而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，如圖3所示。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗于異步電動機轉(zhuǎn)子回路中。圖3的(a)與(b)還說明這種制動與通入直流電的極性無關(guān)。

圖3 直流制動原理

3.2 再生發(fā)電制動

當(dāng)給定頻率降低時，定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度降低或位能負(fù)載下放倒拉。此時異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度將超過旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，因此轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢反向，電流反向，電動轉(zhuǎn)矩反向，如圖4，電動轉(zhuǎn)矩(與阻力矩同向)起制動作用，使電動機減速。此時的異步電動機相當(dāng)于一臺異步發(fā)電機，將旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能或重物下放的位能轉(zhuǎn)換成電能。這部分電能如果不進(jìn)行處理，將引起直流側(cè)過壓，而引起故障跳閘或損壞變頻器，因此必須處理好這部分電能。其處理方法一般有如下三種:

圖4 發(fā)電狀態(tài)

(1)動力制動

這種方法就是通過與直流回路濾波電容并聯(lián)的放電電阻，將這部分電能消耗掉，因此也稱再生能耗制動，如圖5所示，圖5中虛線框內(nèi)為制動單元(PW)，它包括內(nèi)部制動電阻RB，制動用的晶體管VB等，VB的通斷是通過檢測直流電壓大、小來控制。實際上電阻中的電流是間歇的，所以西門子公司資料稱“脈沖電阻”(Pulsed Resistor)。此單元實際上只起消耗電能防止直流側(cè)過電壓的作用。它并不起制動作用，但人們習(xí)慣稱此單元為制動單元。要提高制動的快速性，就要快速消耗掉這部分電能，可以在圖5中H，G兩點間外接制動電阻REB，REB阻值與功率應(yīng)符合產(chǎn)品樣本要求。

圖5 動力制動

(2)再生制動

這種方法就是通過與整流器反并聯(lián)的回饋單元，將這部分電能回饋給電網(wǎng)如圖6所示，這種情況整流單元也必須采用晶閘管整流元件，一般采用邏輯無環(huán)流工作方式。回饋單元與電網(wǎng)之間應(yīng)串接一臺自耦變壓器，此種制動方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的能量回饋給電網(wǎng)，但對供電電網(wǎng)的要求比較高;一是電網(wǎng)電壓波動要小，且必須可靠;二是電網(wǎng)短路容量要大，否則在回饋期間，電源電壓偏低或電源被切斷，有源逆變器就會迅速直通，引起換流失敗，燒壞快速熔斷器及晶閘管元件。因此，對電網(wǎng)電壓波動較大(如帶有電爐負(fù)載的電網(wǎng))，或采用接觸式供電(如行車、機車車輛)的場合以采用動力制動為好，雖然浪費了一點電能，但可靠性大大提高。

圖6 回饋單元

(3)直流公共母線

所謂直流公共母線是用一臺整流器給多臺逆變器供電如圖7所示，它利用工作在電動狀態(tài)的電動機吸收工作在發(fā)電狀態(tài)電動機的電能, 但當(dāng)發(fā)電狀態(tài)多于電動狀態(tài)時, 吸收能力不足仍將引起直流過電壓，因此還需要有前面兩種方法之一(如圖7中虛線框所示)做后備吸收才較完美。

圖7 直流公共母線 結(jié)束語

通用型變頻器在異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)中已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了滿足生產(chǎn)機械快速制動與準(zhǔn)確停車等方面的要求，必須對異步電動機進(jìn)行制動，而機械抱閘閘皮容易磨損，維護(hù)工作量大，而且浪費電能，因此一般是先進(jìn)行電氣制動，最后才進(jìn)行機械抱閘以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。因此本文以交流異步電動機的運行原理為基礎(chǔ)，著重介紹了采用變頻器供電的異步電動機的幾種方法與原理，指出了各種制動方法的優(yōu)缺點及適應(yīng)場合，以供從事這方面工作的人員參考。

第三篇：三相異步電動機制動方法及應(yīng)用

西安科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 《電力拖動技術(shù)課程設(shè)計》報告書

三相異步電動機制動方法及應(yīng)用

專 業(yè)：電氣自動化 學(xué)生姓名： sjcqing 班 級：09電氣自動化大專班 指導(dǎo)老師：

提交日期： 2012 年 3 月

西安工程技術(shù)學(xué)院

摘 要

近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動機。由于這種電動機的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。電機是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運輸?shù)闹匾O(shè)備，與電機配套的控制設(shè)備的性能已經(jīng)成為用戶關(guān)注的焦點。電機的控制包括電機的起動、調(diào)速和制動。異步電動機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低廉、運行可靠、維修方便、運行效率較高、工作特性較好等優(yōu)點，因而在電力拖動平臺上得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，其耗電量約占全國發(fā)電量的40%左右。當(dāng)電機并入電網(wǎng)時，電機轉(zhuǎn)速從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速的過程稱為電機的起動過程。異步電動機的起動性能最重要的是起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。因此在電機的起動過程中，如何降低起動電流，增大起動轉(zhuǎn)矩，一直是機電行業(yè)的專家們探討的重要課題。電動機機應(yīng)用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。本文是對三相異步電動機做出深入的剖析與設(shè)計。三相異步電動機是一種具有高效率、低磨損、低噪聲的電機機種.本設(shè)計在介紹三相異步電動機中，關(guān)于相數(shù)、極數(shù)、槽數(shù)及繞組連接方式的選擇方法和應(yīng)遵從的規(guī)律詳細(xì)的加以說明和介紹。文中主要介紹了幾種常用的制動方式的特點，對不同制動方式進(jìn)行了技術(shù)比較，分析了他們各自的實用場所，為實際應(yīng)用提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 三相異步電動機

結(jié)構(gòu)

制動方式

西安工程技術(shù)學(xué)院

Abstract In recent decades, along with the electric power electronic technology, microelectronic technology and modern control theory, medium, small power motors in industrial and agricultural production and people's daily life are extremely extensive application.Especially in the township enterprises and household appliances, needs to have plenty of medium, small power motor.Due to the development of the motor and the widespread application, its use, maintenance and maintenance work is more important.The motor is a modern industrial and agricultural production and transport of the essential equipment, and machine control equipment performance has become a user focus.Motor control includes a motor starting, speed regulation and braking.Asynchronous motor due to its simple structure, small volume, low cost, reliable operation, convenient repair, high efficiency, good working properties, and thus in the electric drive platform has been widely used.According to statistics, its power consumption accounted for about40% of generating capacity.When the motor is connected with the power grid, the motor speed to accelerate from zero to the rated speed of the process is known as the motor starting process.Asynchronous motor starting performance, the most important is the starting current and starting torque.Therefore in the motor starting process, how to reduce the starting current, increase the starting torque, is a mechanical and electrical industry experts to explore the important subject.Motor machine a wide range of applications, a wide range of different classification methods, properties, also a lot of.This article is on the three-phase asynchronous motor to make deep analysis and design.The three-phase asynchronous motor is a kind of high efficiency, low wear, low noise motor models.The design in the design of the three-phase asynchronous motor, on the phase number, the number of poles, slot number and winding connection mode selection method and the laws that should be obeyed.This paper mainly introduces several common braking characteristics, for different braking modes of technology, analyzes their practical places, for practical applications to provide scientific theoretical basis.Key words: three-phase asynchronous motor structure braking method

西安工程技術(shù)學(xué)院

前 言

電動機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備。近幾十年隨著科技的發(fā)展電動機在機械、冶金、石油、煤炭、化學(xué)、航空、交通、農(nóng)業(yè)以及其他各種工業(yè)中，被廣泛地應(yīng)用著。隨著工業(yè)自動化程度不斷提高，需要采用各種各樣的控制電機作為自動化系統(tǒng)的元件，人造衛(wèi)星的自動控制系統(tǒng)中，電機也是不可缺少的。此外在國防、文教、醫(yī)療及日常生活中(現(xiàn)代化的家電工業(yè)中)電動機也愈來愈廣泛地應(yīng)用起來

與單相電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。而三相異步電動機的制動方法，在其中無疑起到了關(guān)鍵性的作用，其在切斷電源以后，利用電氣原理或機械裝置使電動機迅速停轉(zhuǎn)。其制動方法主要分為，電力制動和機械制動。電力制動和機械制動又可分為若干制動方式。其制動方法和制動原理在第二章會重點介紹。

在本次課題設(shè)計中共分為三大章節(jié)，第一章為課題介紹，在其中說明了本課題的設(shè)計背景、設(shè)計意義以及本課題的主要工作。第二章則著重于三相異步電動機制動方法的介紹、分類以及其結(jié)構(gòu)原理。第三章是三相異步電動機的繞組故障分析以及故障處理方法。

此課題在設(shè)計過程中，重點介紹了三相異步電動機的制動方法，在查閱相關(guān)資料和老師、同學(xué)的幫助下完成了相關(guān)理論知識的設(shè)計，由于個人設(shè)計的水平有限，難免有疏漏和欠妥之處，敬請老師和同學(xué)指正，謝謝！

西安工程技術(shù)學(xué)院

目錄

前 言.........................................................................3 第1章 課題介紹...............................................................5

1.1 課題背景.............................................................................................................................5 1.2 課題意義.............................................................................................................................5 1.3 本課題主要工作.................................................................................................................5 第2章 三相異步電動機的制動方法...............................................6

2.1 何謂三相異步電動機的制動.............................................................................................6 2.2 三相異步電動機的制動介紹.............................................................................................6 2.3 三相異步電動機的制動步驟.............................................................................................8 2.4 回饋制動（又稱發(fā)電制動、再生制動）.......................................................................16 第3章 三相異步電動機繞組的故障分析和處理....................................18

3.1 繞組接地.........................................................................................................................18 3.2 繞組短路.........................................................................................................................18 3.3 繞組斷路.........................................................................................................................19 3.4 繞組接錯.........................................................................................................................20 總 結(jié)......................................................................21 參考文獻(xiàn)......................................................................22 致 謝......................................................................2

3西安工程技術(shù)學(xué)院

第1章 課題介紹

1.1 課題背景

由于生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的起動性能也提出了越來越高的要求。電動機作為重要的動力裝置，已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防軍事設(shè)施以及日常生活中。直流電動機其調(diào)速在過去一直占統(tǒng)治地位，但由于本身結(jié)構(gòu)原因，例如換向器的機械強度不高，電刷易于磨損等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。相比之下，三相異步交流電動機擁有延長設(shè)備的使用壽命，有強大的降噪能力，操作智能化，維護(hù)簡便、通用性強等眾多特性，特別是三相線籠式異步電動機，由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉，而且堅固耐用，慣量小，運行可靠等優(yōu)勢，在工業(yè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用，也正在發(fā)揮著越來越重要的作用。

三相異步電動機在各種電動機中的應(yīng)用最廣，需求量最大，在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中有很大的比重，這是因為三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點，另外還具有較高的運行效率和較好的工作特性，能滿足各行業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)動要求。

因此三相交流異步電動機的技術(shù)在我國有極為廣泛的發(fā)展前景。

1.2 課題意義

通過本課題的設(shè)計，了解三相異步電動機的基本自動方式，進(jìn)一步了解三相異步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、三相異步電動機的分類及用途、各種制動方式和三相異步電動機在應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。本次課程設(shè)計將對三相異步電動機的制動控制方式進(jìn)行分析，進(jìn)一步分別討論了三相異步電動機的幾種制動方式特性以及在不同設(shè)備中的應(yīng)用情況。

1.3 本課題主要工作

介紹三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，詳細(xì)介紹了三相異步電動機的制動方法、控制線路和使用過程中的故障處理。

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第2章 三相異步電動機的制動方法

2.1 何謂三相異步電動機的制動

在切斷電源以后，利用電氣原理或機械裝置使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法稱為三相異步電動機的制動

2.2 三相異步電動機的制動介紹

制動的方法一般有兩類：機械制動和電力制動。

機械制動：利用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法叫機械制動。機械制動常用的方法有：電磁抱閘和電磁離合器制動。

電氣制動：電動機產(chǎn)生一個和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降。三相交流異步電動機常用的電氣制動方法有反接制動、能耗制動和回饋制動。2.2.1 機械制動

采用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動方法。如電磁抱閘、電磁離合離合器等電磁鐵制動器。

（1）電磁抱閘斷電制動控制電路

電磁抱閘抱閘斷電控制電路如圖1所示。合上電源開關(guān)QS和開關(guān)K,電動機接通電源，同時電磁抱閘線圈YB得電，銜鐵吸合，克服彈簧的拉力使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機正常運轉(zhuǎn)。斷開開關(guān)，電動機失電，同時電磁抱閘線圈YB也失電，銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分開，并使制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機被制動而停轉(zhuǎn)。圖中開關(guān)K可采用倒順開關(guān)、主令控制器、交流接觸器等控制電動機的正反轉(zhuǎn)，滿足控制要求。倒順開關(guān)接線示意圖如圖2所示。這種制動方法在起重機械上廣泛應(yīng)用，如行車、卷揚機、電動葫蘆(大多采用電磁離合器制動)等。其優(yōu)點是能準(zhǔn)確定位，可防止電動機突然斷電時重物自行墜落而造成事故。

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7（2）電磁抱閘通電制動控制電路

電磁抱閘斷電制動其閘瓦緊緊抱住閘輪，若想手動調(diào)整工作是很困難的。因此，對電動機制動后仍想調(diào)整工件的相對位置的機床設(shè)備就不能采用斷電制動，而應(yīng)采用通電制動控制，其電路如圖3所示。當(dāng)電動機得電運轉(zhuǎn)時，電磁抱閘線圈無法得電，閘瓦

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2.3 三相異步電動機的制動步驟 2.3.1反接制動的方法

異步電動機反接制動有兩種，一種是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下使電動機反轉(zhuǎn)的倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，這種方法不能準(zhǔn)確停車。另一種是依靠改變?nèi)喈惒诫妱訖C定子繞組中三相電源的相序產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法。

反接制動的優(yōu)點是：制動力強，制動迅速。缺點是：制動準(zhǔn)確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經(jīng)常制動。因此反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大，不經(jīng)常啟動與制動的場合。（1）速度繼電器（文字符號KS）

速度繼電器是依靠速度大小使繼電器動作與否的信號，配合接觸器實現(xiàn)對電動機的反接制動，故速度繼電器又稱為反接制動繼電器。

感應(yīng)式速度繼電器是靠電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)觸頭動作的。從結(jié)構(gòu)上看，與交流電機類似，速度繼電器主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸頭三部分組成。定子的結(jié)構(gòu)與籠型異步電動機相似，是一個籠型空心圓環(huán)，有硅鋼片沖壓而成，并裝有籠型繞組。轉(zhuǎn)子是一個圓柱形永久磁鐵。

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速度繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖

速度繼電器的符號

速度繼電器的軸與電動機的軸相連接。轉(zhuǎn)子固定在軸上，定子與軸同心。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動，繞組切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，此電流和永久磁鐵的磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使定子向軸的轉(zhuǎn)動方向偏擺，通過定子柄撥動觸頭，使常閉觸頭斷開、常開觸頭閉合。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速下降到接近零時，轉(zhuǎn)矩減小，定子柄在彈簧力的作用下恢復(fù)原位，觸頭也復(fù)原。常用的感應(yīng)式速度繼電器有JY1和JFZ0系列。JY1系列能在3000r/min的轉(zhuǎn)速下可靠工作。JFZ0型觸頭動作速度不受定子柄偏轉(zhuǎn)快慢的影響，觸頭改用微動開關(guān)。一般情況下，速度繼電器的觸頭在轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min以上時能動作，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/min左右時觸頭復(fù)位。

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（2）反接制動的控制線路

單向啟動反接制動控制線路

當(dāng)電動機正常運轉(zhuǎn)需制動時，將三相電源相序切換，然后在電動機轉(zhuǎn)速接近零時將電源及時切掉。控制電路是采用速度繼電器來判斷電動機的零速點并及時切斷三相電源的。速度繼電器KS的轉(zhuǎn)子與電動機的軸相連，當(dāng)電動機正常運轉(zhuǎn)時，速度繼電器的常開觸頭閉合，當(dāng)電動機停車轉(zhuǎn)速接近零時，KS的常開觸頭斷開，切斷接觸器的線圈電路。

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3）反接制動控制線路工作原理分析（A）單向啟動

（a）單向啟動原理示意圖

（西安工程技術(shù)學(xué)院）反接制動

(B

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（b）反接制動原理示意圖

2.3.2 能耗制動的方法

當(dāng)電動機切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意二相中通入直流電，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法叫能耗制動。

（1）能耗制動的方法

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先斷開電源開關(guān)，切斷電動機的交流電源，這時轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運轉(zhuǎn)；隨后向電動機兩相定子繞組通入直流電，使定子中產(chǎn)生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，又因受到靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，正好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，使電動機受制動迅速停轉(zhuǎn)。由于這種制動方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉(zhuǎn)子慣性運轉(zhuǎn)的動能來進(jìn)行制動的，所以稱為能耗制動。

能耗制動的優(yōu)點是制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設(shè)備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。所以，能耗制動一般用于要求制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合。

（2）能耗制動控制線路

對于10KW以上容量較大的電動機，多采用有變壓器全波整流能耗制動控制線路。如圖2-74所示為有變壓器全波整流單向啟動能耗制動控制線路，該線路利用時間繼電器來進(jìn)行自動控制。其中直流電源由單相橋式整流器VC供給，TC是整流變壓器，電阻R是用來調(diào)節(jié)直流電流的，從而調(diào)節(jié)制動強度。

單向啟動能耗制動控制線路

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(3)線路工作原理分析如下

（A）單向啟動運轉(zhuǎn)

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（B）雙向啟動運轉(zhuǎn)

2.4 回饋制動（又稱發(fā)電制動、再生制動）

這種制動方法主要用在起重機械和多速異步電動機上。

當(dāng)起重機在高處開始下放重物時，電動機轉(zhuǎn)速n小于同步轉(zhuǎn)速n1，這時電動機處于電動運行狀態(tài)，但由于重力的作用，在重物的下放過程中，會使電動機的轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n1，這時電動機處于發(fā)電運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)磁場切割磁力線的運動方向會發(fā)生改變，其轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩的方向都與電動運行時相反，電磁力矩變?yōu)橹苿恿兀瑥亩拗屏酥匚锏南陆邓俣龋恢掠谥匚锵陆档眠^快，保證了設(shè)備和人身安全。

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對多速電動機變速時，如使電動機由二級變?yōu)樗募墪r，定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1由3000轉(zhuǎn)／分變?yōu)?500轉(zhuǎn)／分，而轉(zhuǎn)子由于慣性仍以原來的轉(zhuǎn)速n(接近3000轉(zhuǎn)／分)旋轉(zhuǎn)，此時n>n1，電動機產(chǎn)生發(fā)電制動作用。

發(fā)電制動是一種比較經(jīng)濟(jì)的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。缺點是應(yīng)用范圍較窄，僅當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。

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第3章 三相異步電動機繞組的故障分析和處理

繞組是電動機的組成部分,老化,受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊都會造成對繞組的傷害,電機過載、欠電壓、過電壓,缺相運行也能引起繞組故障。繞組故障一般分為繞組接地、短路、開路、接線錯誤。現(xiàn)在分別說明故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及檢查方法。

3.1 繞組接地

指繞組與鐵心或與機殼絕緣破壞而造成的接地。

3.1.1 故障現(xiàn)象

機殼帶電、控制線路失控、繞組短路發(fā)熱,致使電動機無法正常運行。3.1.2 產(chǎn)生原因

繞組受潮使絕緣電阻下降；電動機長期過載運行；有害氣體腐蝕；金屬異物侵入繞組內(nèi)部損壞絕緣；重繞定子繞組時絕緣損壞碰觸鐵心；繞組端部碰觸端蓋機座；定、轉(zhuǎn)子磨擦引起絕緣灼傷；引出線絕緣損壞與殼體相碰；過電壓(如雷擊)使絕緣擊穿。

3.1.3 處理方法

(1)繞組受潮引起接地的應(yīng)先進(jìn)行烘干,當(dāng)冷卻到60——70℃左右時,澆上絕緣漆后再烘干。

(2)繞組端部絕緣損壞時,在接地處重新進(jìn)行絕緣處理,涂漆,再烘干。(3)繞組接地點在槽內(nèi)時,應(yīng)重繞繞組或更換部分繞組元件。

3.2 繞組短路

由于電動機電流過大、電源電壓變動過大、單向運行、機械碰傷、制造不良等造成絕緣損壞所至,分繞組匝間短路、繞組間短路、繞組極間短路和繞組相間短路。3.2.1 故障現(xiàn)象

離子的磁場分布不均,三相電流不平衡而使電動機運行時振動和噪聲加劇,嚴(yán)重時

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電動機不能啟動,而在短路線圈中產(chǎn)生很大的短路電流,導(dǎo)致線圈迅速發(fā)熱而燒毀。3.2.2 產(chǎn)生原因

電動機長期過載,使絕緣老化失去絕緣作用；嵌線時造成絕緣損壞；繞組受潮使絕緣電阻下降造成絕緣擊穿；端部和層間絕緣材料沒墊好或整形時損壞；端部連接線絕緣損壞；過電壓或遭雷擊使絕緣擊穿；轉(zhuǎn)子與定子繞組端部相互摩擦造成絕緣損壞；金屬異物落入電動機內(nèi)部和油污過多。3.2.3 短路處理方法

(1)短路點在端部。可用絕緣材料將短路點隔開,也可重包絕緣線,再上漆重烘干。

(2)短路在線槽內(nèi)。將其軟化后,找出短路點修復(fù),重新放入線槽后,再上漆烘干。(3)對短路線匝少于1/12的每相繞組,串聯(lián)匝數(shù)時切斷全部短路線,將導(dǎo)通部分連接,形成閉合回路,供應(yīng)急使用。

(4)繞組短路點匝數(shù)超過1/12時,要全部拆除重繞。

3.3 繞組斷路

由于焊接不良或使用腐蝕性焊劑,焊接后又未清除干凈,就可能造成壺焊或松脫；受機械應(yīng)力或碰撞時線圈短路，短路與接地故障也可使導(dǎo)線燒毀。在并燒的幾根導(dǎo)線中有一根或幾根導(dǎo)線短路時，另幾根導(dǎo)線由于電流的增加而溫度上升,引起繞組發(fā)熱而斷路。一般分為一相繞組端部斷線、匝間斷路、并聯(lián)支路處斷路、多根導(dǎo)線并燒中一根斷路、轉(zhuǎn)子斷路。3.3.1 故障現(xiàn)象

電動機不能啟動,三相電流不平衡,有異常噪聲或振動大,溫升超過允許值或冒煙。

3.3.2 產(chǎn)生原因

(1)在檢修和維護(hù)保養(yǎng)時碰斷或因制造質(zhì)量問題。

(2)繞組各元件、極(相)組和繞組與引接線等接線頭焊接不良,長期運行過熱脫焊。

(3)受機械力和電磁場力使繞組損傷或拉斷。

(4)匝間或相間短路及接地造成繞組嚴(yán)重?zé)够蛉蹟嗟取?.3.3 斷路處理方法

(1)斷路在端部時,連接好后焊牢,包上絕緣材料,套上絕緣管,綁扎好,再烘干。(2)繞組由于匝間、相間短路和接地等原因而造成繞組嚴(yán)重?zé)沟囊话銘?yīng)更換新

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繞組。

(3)對斷路點在槽內(nèi)的,屬少量斷點的做應(yīng)急處理,采用分組淘汰法找出斷點,并在繞組端斷部將其連接好并絕緣合格后使用。

(4)對籠形轉(zhuǎn)子斷路的可采用焊接法、冷接法或換條法修復(fù)。

3.4 繞組接錯

繞組接錯造成不完整的旋轉(zhuǎn)磁場,致使啟動困難、三相電流不平衡、噪聲大等癥狀,嚴(yán)重時若不及時處理會燒壞繞組。主要有下列幾種情況:某極相中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯；極(相)組接反；某相繞組接反； 多路并聯(lián)繞組支路接錯；“△”型、“Y”型接法錯誤。3.4.1 故障現(xiàn)象

電動機不能啟動、空載電流過大或不平衡過大,溫升太快或有劇烈振動并有很大的噪聲、燒斷保險絲等現(xiàn)象。3.4.2 產(chǎn)生原因

誤將“△”型接成“Y”型；維修保養(yǎng)時三相繞組有一相首尾接反；減壓啟動是觸頭位置選擇不合適或內(nèi)部接線錯誤；新電機在下線時,繞組連接錯誤；舊電機觸頭判斷不對。3.4.3 處理方法

(1)一個線圈或線圈組接反,則空載電流有較大的不平衡,應(yīng)進(jìn)廠返修。(2)引出線錯誤的應(yīng)正確判斷首尾后重新連接。

(3)減壓啟動接錯的應(yīng)對照接線圖或原理圖,認(rèn)真校對重新接線。(4)新電機下線或重接新繞組后接線錯誤的,應(yīng)送廠返修。

(5)定子繞組一相接反時,接反的一相電流特別大,可根據(jù)這個特點查找故障并進(jìn)行維修。

(6)把“Y”型接成“△”型或匝數(shù)不夠,則空載電流大,應(yīng)及時更正。怎樣測量三相異步電動機六股引出線的相同端頭用干電池和萬用表判別。

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總 結(jié)

實踐證明，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)實際需要，科學(xué)地選用三相異步電動機的制動方法可以提高生產(chǎn)效率，收到很好的經(jīng)濟(jì)效益。在運行中對電動機進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)保養(yǎng)，使電動機長期處于非常好的技術(shù)狀態(tài)，延長使用壽命，提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率是非常有必要的。電動機從發(fā)展至今，一代代的產(chǎn)品問世，都是圍繞著基本的工作原理而開發(fā)的，如何去運行和維護(hù)電動機是我們目前主要工作的重中之重。它在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中擔(dān)當(dāng)著重要的角色。電動機經(jīng)歷了100多年的技術(shù)發(fā)展，電動機自身的理論基本成熟。隨著電工技術(shù)的發(fā)展，對電能的轉(zhuǎn)換、控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，電工、電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為電動機的發(fā)展注入了新的活力。未來電動機將會沿著體積更小、機電能量轉(zhuǎn)換效率更高、控制更加靈活的方向繼續(xù)發(fā)展。

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致 謝

經(jīng)過一個多月的時間，在各位老師、同學(xué)的幫助下，在我的不斷努力下，我的課程設(shè)計終于要完成了。從設(shè)計中我學(xué)到許多知識，也理解了做任何事都要細(xì)心的道理。知識的積累是一點一滴的，在設(shè)計中我也感受頗深。在此我要真誠的感謝老師給予我的指導(dǎo)，在設(shè)計過程中老師嚴(yán)格督促我的畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度，及時的幫我解決我在設(shè)計中遇到的各種問題和困難，在設(shè)計中一直對我嚴(yán)格要求，在整個課程設(shè)計過程中都給予我耐心的指導(dǎo)和講解，并主動為我提供各種相關(guān)技術(shù)資料，在老師的幫助和指導(dǎo)下我順利完成了本次課程設(shè)計，也讓我在這次課程設(shè)計中受益匪淺，在此謹(jǐn)向老師致以深切的謝意！

在這次課程設(shè)計中我也遇到了許多困難，且得到了學(xué)校里其他老師的幫助和指導(dǎo)，我也要感謝我的母校西安工程技術(shù)學(xué)院，是她提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的三年大學(xué)生活豐富多彩，為我的人生留下精彩的一筆。

感謝評閱和閱讀本設(shè)計論文的老師為此付出的辛勤勞動！

在此還要感謝西安工程技術(shù)學(xué)院的全體老師，感謝他們對我的培養(yǎng)！最后祝愿各位老師：合家歡樂！工作順利！身體健康！

第四篇：交流異步電動機制動的幾種方式附原理案例

交流異步電動機制動的幾種方式附原理案列

工業(yè)變頻 2009-06-16 16:00:42 閱讀4628 評論1 字號：大中小 訂閱

一、再生回饋制動

再生回饋制動是在外加轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩改變方向成為制動轉(zhuǎn)矩的運行狀態(tài)。再生回饋制動與反接制動和能耗制動不同，再生回饋制動不能制動到停止?fàn)顟B(tài)。

二、反接制動

反接制動是在電機定子三根電源線中的任意兩根對調(diào)而使電機輸出轉(zhuǎn)矩反向產(chǎn)生制動，或者在轉(zhuǎn)子電路上串接較大附加電阻使轉(zhuǎn)速反向，而產(chǎn)生制動。

三、能耗制動

電機在正常運行中，為了迅速停車，在電機定子線圈中接入直流電源，在定子線圈中通入直流電流，形成磁場，轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切割磁場，而在轉(zhuǎn)子中形成感應(yīng)電勢和電流，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與電機的轉(zhuǎn)速方向相反，產(chǎn)生制動作用，最終使電機停止。于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切割磁場，而在轉(zhuǎn)子中形成感應(yīng)電勢和電流，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與電機的轉(zhuǎn)速方向相反，產(chǎn)生制動作用，最終使電機停止。

1.能耗制動的原理

如果三相異步電動機定子繞組斷開三相電源后，則電機內(nèi)無磁通勢。從而電磁轉(zhuǎn)矩

＝0，電動機在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，自然停車，這是自然制動過程。

能耗制動的電路原理圖如圖5.22所示，三相異步電動機定子繞組切斷三相交流電源后（1K斷開），同時，在定子繞組任意兩相上接入直流電流

（也稱直流勵磁電流)，即接通開，最大幅值為

。在關(guān)2K，從而在電機內(nèi)形成一個不旋轉(zhuǎn)的空間位置固定的磁通勢 三相交流電源切斷后的瞬間，電動機轉(zhuǎn)子由于機械慣性其轉(zhuǎn)速 逆時針方向旋轉(zhuǎn)。此時，直流電流

不能突變，而繼續(xù)維持原

相對于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子

產(chǎn)生的空間固定不轉(zhuǎn)的磁通勢

是一個旋轉(zhuǎn)磁通勢；旋轉(zhuǎn)方向為順時針，轉(zhuǎn)速大小為 感應(yīng)電動勢，并產(chǎn)生電流

和電磁轉(zhuǎn)矩

。這種相對運動導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子繞組有的方向與磁通勢，根據(jù)左手定則可知，相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是一樣的，但與轉(zhuǎn)速 電機轉(zhuǎn)速迅速下降，直到轉(zhuǎn)速 的方向相反，電動機處于制動運行狀態(tài)，與轉(zhuǎn)子相對靜止，＝0，＝0，時，磁通勢

, 減速過程結(jié)束，電動機將停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了快速制動停車。如果負(fù)載是反抗性負(fù)載，則電機轉(zhuǎn)速 將停車。如果負(fù)載是位能性負(fù)載，則電機轉(zhuǎn)速

時必須立即用機械抱閘，將電機軸剎住停車。

圖5.22 能耗制動接線圖

由于制動過程，轉(zhuǎn)軸的機械能轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻上，因此，稱為能耗制動。2.能耗制動的機械特性

三相異步電動機能耗制動的機械特性的推導(dǎo)類似于三相異步電動機固有機械特性的推導(dǎo)。當(dāng)異步電動機切斷三相交流電源，接入直流電流

時的等值電路如圖5.23所示。它是轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)及轉(zhuǎn)子電路的頻率都折合到定子邊界的結(jié)果。

圖5.23 能耗制動的等值電路 圖5.24 能耗制動的電流關(guān)系 圖中 為能耗制動轉(zhuǎn)差率。當(dāng)直流磁通勢

于轉(zhuǎn)子之間相對轉(zhuǎn)速（既轉(zhuǎn)差）不變時，即，且 的相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速為，則

轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢 的大小和頻率為：

圖中 為等值電流，它是通過三相異步電動機定子繞組接入直流電流

等效替代直流磁通勢

換算得到的。利

與 用三相交流電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁通勢 的關(guān)系如下：

當(dāng)電動機定子繞組為ㄚ 形接法時，有 的辦法，可推導(dǎo)出

當(dāng)電動機定子繞組為△形接法時，有

根據(jù)等值電路畫出能耗制動時各電流之間的關(guān)系圖如圖5.24 所示，則

(5.25)忽略勵磁電阻 的鐵損耗作用，則

(5.26)對于轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角，有

(5.27)將式（5.26）、（5.27）代入式（5.25），整理各得

則

(5.28)上式為能耗制動的機械特性表達(dá)式。和電動機運行狀態(tài)時的機械特性參數(shù)表達(dá)式推導(dǎo)方法一樣，可導(dǎo)出能耗制動時的最大轉(zhuǎn)矩

及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率

為

(5.29)根據(jù)式（5.28）畫出三相異步電動機能耗制動時的機械特性如圖 5.25 所示，圖中曲線

圖5.25 能耗制動的機械特性 圖5.26 能耗制動過程 1為直流電流為 電阻，轉(zhuǎn)子串入電阻

時的特性；曲線2為直流電流為

（＞)，轉(zhuǎn)子串入電阻，轉(zhuǎn)子串入

時的特時的特性；曲線3為直流電流為

性；曲線4為電機運行的固有特性。3.制動過程分析

三相異步電動機工作于電動運行狀態(tài)時，采用能耗制動停車，電動機的運行點如圖5.26所示。即 的大小。4.直流電流。改變直流電流 的選擇 的大小而改變制動轉(zhuǎn)矩的大小，從而改變制動時間對于三相鼠籠式異步電動機取

對于三相繞線式異步電動機取

式中 為異步電動機的空載電流，一般取

。能耗制動廣泛應(yīng)用于要求平穩(wěn)準(zhǔn)確停車的場合。也可用于起重機一類帶位能性負(fù)載的機械限制重物下放的速度，使重物保持勻速下降，只需改變直流電流 的大小（調(diào)節(jié)電位器 RP）或改變轉(zhuǎn)子回路串電阻R值，則可達(dá)到目的。5.3.2 反接制動

三相異步電動機的反接制動分為定子電源反接的反接制動和倒拉反接制動兩種 1.定子電源反接的反接制動（1）反接制動原理

三相繞線式異步電動機處于正常電動運行，當(dāng)改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r，如圖5.27電路接線圖中1K斷開，2K閉合則改變了電源相序，電動機便進(jìn)入了反接制動過程。由于電源相序改變，圓形旋轉(zhuǎn)磁場反向，而轉(zhuǎn)子不可能立即改變轉(zhuǎn)向，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢反向，電流反向，則電磁轉(zhuǎn)矩也反向，電動機處于制動運行狀態(tài)，電動轉(zhuǎn)速迅速下降，直到轉(zhuǎn)速，電機將停轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了快速制動停車。（2）機械特性

電動機的固有特性如圖5.28所示的曲線1。當(dāng)定子兩相反接時，旋轉(zhuǎn)磁場改變方向，則同步轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)差率，反接制動機械特性變?yōu)榍€2。根據(jù)異步電動機等值電路中表示機械負(fù)載的附加電阻，則機械功率為

即負(fù)載向電動機內(nèi)輸入機械功率。而定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率為

表明定子仍向電源吸收電功率，再由定子向轉(zhuǎn)子傳遞電磁功率。由于

表明轉(zhuǎn)子回路的銅損耗來自定子吸收電源的電功率和負(fù)載送入的機械功率，這個數(shù)值很大。若不在轉(zhuǎn)子回路串入較大的電阻器，轉(zhuǎn)子銅損耗將無法消耗，將導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)子繞組過熱而損壞，因此，電機轉(zhuǎn)子回路必須串入大電阻R，此時，反接制動的機械特性為曲線3。（3）制動過程分析

三相繞線式異步電動機工作于電動狀態(tài)時，開關(guān)1K 閉合2K 斷開。當(dāng)電機定子電源反接時，開關(guān)1K 斷開2K 閉合，同時轉(zhuǎn)子回路串入大電阻，即3K 斷開，電動機的運行點以，使得電動機快速停車。如果電動機拖動較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行，并采用定子電源反接的反接制動停車，那么必須當(dāng)電機轉(zhuǎn)速 斷電源并停車，否則電動機將反向起動到

點。

時切（4）反接制動電阻的計算

根據(jù)新要求的最大制動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。例5.6 JZR51－8型繞線式異步電動機，A, 大制動轉(zhuǎn)矩為

＝22kW, ，V,。如果拖動額定負(fù)載運行時，采用反接制動停車，要求制動開始時最，求轉(zhuǎn)子每相串入的制動電阻值。

解:電動機額定轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)子每相電阻

制動后瞬間電動機轉(zhuǎn)差率

過制動開始點（＝1.964，）的反接制動機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率為

固有機械特性的 為

轉(zhuǎn)子串入反接制動電阻為

定子電源反接的反接制動廣泛用于要求迅速停車和需要反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械上，多用于三

圖5.27 定子電源反接的反接制動 圖5.28 反接制動的機械特性 相繞線式異步電動機中。對于三相鼠籠式異步電動機由于轉(zhuǎn)子回路無法串電阻，則反接制動只能用于不頻繁制動的場合。2.倒拉反接制動

這里僅對倒拉反接制動過程進(jìn)行分析。

倒拉反接制動狀態(tài)指三相繞線式異步電動機拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，在轉(zhuǎn)子回路上串入較大電阻，使機械特性變?yōu)閳D5.29（b）所示的曲線2，電動機反轉(zhuǎn)運行于第Ⅳ象限的B點。曲線1為電動機的固有特性。

倒拉反接制動適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。例如，起重機將重物保持均勻速度下降時，使得位能性負(fù)載—重物倒過來拉著電動機反轉(zhuǎn)。如圖5.29（a）所示電動機定子電源斷開時（既1K斷開2K閉和）。工作運行于

點，即轉(zhuǎn)數(shù)，處于停車狀態(tài)。電動機按提升方向接通，即2K斷開）。由于起動轉(zhuǎn)矩 點加速到

點，電磁轉(zhuǎn)矩

負(fù)載轉(zhuǎn),電動機電源（既1K閉和，并在轉(zhuǎn)子回路串入電阻 矩 ,電機被重物拖著反轉(zhuǎn)，電機運行點由

處于穩(wěn)定的反接制動運行狀態(tài)，且電機以 的轉(zhuǎn)速重物勻速下放。

（a）接線原理圖（b）機械特性

圖5.29 倒拉反接制動4.直流電流 的選擇

對于三相鼠籠式異步電動機取

對于三相繞線式異步電動機取

式中 為異步電動機的空載電流，一般取。

能耗制動廣泛應(yīng)用于要求平穩(wěn)準(zhǔn)確停車的場合。也可用于起重機一類帶位能性負(fù)載的機械限制重物下放的速度，使重物保持勻速下降，只需改變直流電流 的大小（調(diào)節(jié)電位器 RP）或改變轉(zhuǎn)子回路串電阻R值，則可達(dá)到目的。5.3.3 回饋制動

前面所述反接制動機械特性，如圖5.28所示曲線2或曲線3。當(dāng)三相異步電機拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，定子電源接成負(fù)相序 制動運行點），對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩

時，電動機運行于第Ⅳ象限的，轉(zhuǎn)速，且

點（稱為回饋, 則稱為反向回饋制動運行。例如，起重機下放重物（如圖5.30所示），電機利用回饋制動下放重物時，定子兩相反接，這時同步轉(zhuǎn)速由

起動轉(zhuǎn)矩為

（圖5.28的C點）。由于轉(zhuǎn)矩 , 則 ,電機將反向加速運行到 點。以 的轉(zhuǎn)速使重物勻速下放。下放過程中，重物貯存的位能不斷被電機定子繞組吸收，并轉(zhuǎn)換成電能“回饋”到電網(wǎng)中。為防止下降轉(zhuǎn)

速過快，轉(zhuǎn)子串電阻 值不宜太大。圖

5.30 起重機下放重物的回饋制動

同理，正向回饋制動運行是指電動機工作于第Ⅱ象限，且

電機轉(zhuǎn)速 的機械功率 功率

功率 , 除了定子繞組上的銅損耗 ,轉(zhuǎn)差率，電磁功率

。電動機輸入，電動機的輸入

。即正向回饋制動過程中，轉(zhuǎn)子送出的電磁外，其余的回饋給定子電源了。例如下章敘述的變極或變頻調(diào)速過程，則為正向回饋制動過程。

5.3.4 三相異步電動機的各種運行狀態(tài) 和直流電動機一樣，三相異步電動機按其轉(zhuǎn)矩

與轉(zhuǎn)速 的方向的異同，可分為電動運行狀態(tài)和制動運行狀態(tài)。各種運行狀態(tài)如圖5.31 所示。1.電動運行狀態(tài) 當(dāng) 與 , 同方向，機械特性及其穩(wěn)定運行點在第Ⅰ、Ⅲ象限。若電機運行于第Ⅰ象限，, 稱為正向電動狀態(tài)，其穩(wěn)定運行點 ,、稱為正向電動運行點；若電機、稱為反向運運行于第Ⅲ象限，, 稱為反向電動狀態(tài)，其穩(wěn)定運行點

行點。在電動狀態(tài)，電機通過定子向電網(wǎng)吸收電能，經(jīng)過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換成機械能輸出。

2.制動運行狀態(tài) 圖5.31 三相異步電動機的各種運行狀態(tài) 當(dāng) 與 反方向，機械特性及其穩(wěn)定運行點在第Ⅱ、Ⅳ象限。能耗制動、反接制動、倒拉反接制動和回饋制動點等各種制動運行過程和狀態(tài)根據(jù)上述分析結(jié)果繪于圖5.31中。例5.7 某起重機吊鉤由一臺繞線式三相異步電動機拖動，電動機額定數(shù)據(jù)為： , 提升重物 , ,，下放重物

。電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

為工作在固有特性上的轉(zhuǎn)速，低

kW, 的情況是：(1)提升重物，要求有低速、高速二檔，且高速時轉(zhuǎn)速 速時轉(zhuǎn)速

路應(yīng)串入的電阻值。

(2)下放重物要求有低速、高速二檔，且高速時轉(zhuǎn)速，工作于轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩檔轉(zhuǎn)速各為多少及轉(zhuǎn)子回

為工作在負(fù)序電源的固有機械特性上的轉(zhuǎn)速，低速時轉(zhuǎn)速，仍然工作于轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。說明電動機運行在哪種狀態(tài)。

解:（1）根據(jù)題意畫出該電動機運行時相應(yīng)的機械特性，見下圖所示。點A、B是提升重物時的兩個工作點。

(2)計算固有機械特性的有關(guān)數(shù)據(jù)： 額定轉(zhuǎn)差率

固有機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率

額定轉(zhuǎn)矩

1)提升重物轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子回路串入電阻的計算 提升重物時負(fù)載轉(zhuǎn)矩

高速為

低速時轉(zhuǎn)子每相串入電阻 低速為

低速時B點的轉(zhuǎn)差率為 的計算：

過B點的機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率為

低速時每相串入電阻，則

2)下放重物兩檔速度及串入電阻的計算 下放重物時負(fù)載轉(zhuǎn)矩

負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 在固有機械特性上運行時的轉(zhuǎn)差率為

（另一解不合理，舍去）

相應(yīng)轉(zhuǎn)速降落為

負(fù)相序電源高速下放重物時電動機運行于反向回饋制動運行狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速為

低速下放重物電動機運行于倒拉反轉(zhuǎn)狀態(tài)。低速下放轉(zhuǎn)速為

相應(yīng)轉(zhuǎn)差率為

過D點的機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率為

低速下放重物時轉(zhuǎn)子每相串入電阻值為，則

第五篇：變頻器制動時過電壓的處理方法

制動時過電壓是由于制動時間短，制動電阻值過小所引起的，通過適當(dāng)增長時間，增加電阻值就可避免。

制動方法的選擇

（1）能耗制動。使用一般制動，能量消耗在電阻上，以發(fā)熱形式損耗。在較低頻率時，制動力矩過小，要產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

（2）直流制動。適用精確停車或停位，無爬行現(xiàn)象，可與能耗制動聯(lián)合使用，一般≤20Hz時用直流制動，》20Hz時用能耗制動。

（3）回饋制動。適用≥100kW，調(diào)速比D≥10，高低速交替或正反轉(zhuǎn)交替，周期時間亦短，這種情況下，適用回饋制動，回饋能量可達(dá)20％的電動機功率。更具體詳情分析以及參數(shù)選取。

空載（或輕載）跳OC

按理在空載（或輕載）時，電流是不大的，不應(yīng)跳OC，但實際發(fā)生過這樣的現(xiàn)象，原因往往是補償電壓過高，起動轉(zhuǎn)矩過大，使勵磁飽和嚴(yán)重，致使勵磁電流畸變嚴(yán)重，造成尖峰電流過大而跳閘OC，適當(dāng)減小或恢復(fù)出廠值或置于0位。

起動時在低頻≤20Hz時跳OC

原因是由于過補償，起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短，保護(hù)值過小（包括過流值及失速過流值），減小基底頻率就可。

起動困難，起動不了

一般的設(shè)備，轉(zhuǎn)動慣量GD2過大，阻轉(zhuǎn)矩過大，又重載起動，大型風(fēng)機、水泵等常發(fā)生類似情況，解決方法：①減小基底頻率；②適當(dāng)提高起始頻率；③適當(dāng)提高起動轉(zhuǎn)矩；④ 減小載波頻率值2.5～4kHz，增大有效轉(zhuǎn)矩值；⑤減小起動時間；⑥提高保護(hù)值；⑦使負(fù)載由帶載起動轉(zhuǎn)化為空載或輕載，即對風(fēng)機可關(guān)小進(jìn)口閥門。

使用變頻器后電動機溫升提高，振動加大，噪聲增高

載波頻率設(shè)定值是2.5kHz，比通常的都低，目的是從使用安全著眼，但較普遍反映存在上述三點問題，通過增高載波頻率值后，問題就解決了。送電后按起動鍵RUN后沒反應(yīng)

（1）面板頻率沒設(shè)置；

（2）電動機不動，出現(xiàn)這種情況要立即按“停止STOP”并檢查下列各條：①再次確認(rèn)線路的正確性；②再次確認(rèn)所確定的代碼（尤其對與起動有關(guān)的部分）；③運行 方式設(shè)定對否；④測量輸入電壓，R，S，T三相電壓；⑤測量直流PN電壓值；⑥測量開關(guān)電源各組電壓值；⑦檢查驅(qū)動電路插件接觸情況；⑧檢查面板電路插件 接觸情況；⑨全面檢查后方可再次通電。

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