《三相异步电动机能耗制动控制.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相异步电动机能耗制动控制.doc（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、江苏科技大学苏州理工学院 20 届毕业设计论文 三相异步电动机能耗制动控制 系 部： 电子信息系 专业名称： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 作 者: 指导教师: 二零 年六月江苏科技大学苏州理工学院本科毕业论文三相异步电动机能耗制动控制Three phase asynchronous motor energy consumption brake control 第 33 页摘 要近几十年来，伴随着微电子技术、电力电子技术、电力拖动技术以及现代控制理论的研究与开展，中功率甚至小功率的电动机在人们日常活动中以及在社会工业农业生产都有极为普遍的的使用。尤其是在城镇企业以及普通的家用电器里，
2、就会要使用更多的中功率与小功率的电动机机器。由于电动机是当今的工业农业生产、日常的生活与交通运输的重要设备，及电动机配套的控制设备机能依旧变为用户眷注的核心主题。电动机的控制，包含了电动机的启动、调速以及制动电机。异步电动机因为具有构造简单、体积小、性价比高、运行可靠、维修方便、运行的效率比拟高、工作特性较好等优点，普遍的应用于电力拖动平台。根据局部统计数据显示，异步电动机的耗电量约占全国宗发电量的40%前后。伴随着节约型社会建立的口号与电动机生产技术的提高的现状，节约现有能源与改善电动机的制动效率具有非常重要的意义。异步电动机的耗制动耗材多线路复杂，并要耗损一定的能量资源，需要额外加上一些直
3、流的电源装置，因此看来设备的投资本钱比拟高，同时能耗制动的制动力较弱，在低速的时侯制动力矩太小，制动的冲击力太大,能量的消耗也大，这些始终是一项机电专家学者们探讨的重要的课题。本文章是对三相异步电动机能耗制动控制做出了深刻的分析及设计，三项异步电动机是一种具备高效率、低磨损、低噪声的电动机的机种.本论文在介绍三相异步电动机中，解释了关于几种经常使用的制动方法的特色，对于各种制动的方式进展互相之间的技术比拟，详细的解析了能耗制动的适用场所，对三相异步电动机能耗制动控制进展模拟仿真实验，为实际应用提供了科学的理论依据。 关键词 ：三相异步电动机；能耗制动；仿真控制AbstractIn recent
4、 years, with the development of microelectronics technology, power electronics technology, electric drive technology and modern control theory research and development, motor power and small power in peoples daily activities in the industrial society and agricultural production are extremely widespr
5、ead use. Especially in urban enterprises and common household appliances, will be the motor machine uses more power and small power. Because the motor is the industrial and agricultural production, daily life and an important transportation equipment, and motor control device can still become the co
6、re theme of user interest. The motor control, including the motor starting, speed regulation and braking motor. Asynchronous motor because has the advantages of simple structure, small volume, high cost performance, reliable operation, convenient repair, operation efficiency is high, the advantages
7、of better working characteristics, widely used in electric drive system. According to the statistical data shows, the power consumption of asynchronous motor accounted for about 40% of cases generation. Along with the slogan and the motor production technology of building a conservation oriented soc
8、iety to improve the present situation, has very important significance for saving energy and improving the existing braking efficiency of motor. Asynchronous motor brake material consumption multi line complex, it takes some energy resources, need to supply some additional DC device, so the equipmen
9、t investment cost is relatively high, at the same time, energy consumption braking braking force is weak, when the braking torque at low speed is too small, the impact force of the brake is too large, energy consumption also, these have always been an important issue of an electromechanical experts.
10、 This article is to make the analysis and design of deep on the three-phase asynchronous motor energy consumption braking control, three asynchronous motor is a kind of motor with high efficiency, low wear, low noise model. This thesis introduces the three-phase asynchronous motor, explains the meth
11、od of braking on several frequently used features, for various braking mode for mutual comparison, detailed analysis of the applicable place braking energy consumption, the three-phase asynchronous motor energy consumption braking control simulation experiment, providing scientific basis for practic
12、al application.Keyword ：Three phase asynchronous motor; Dynamic braking; Simulation Control 目 录第一章 绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状及缺点21.3 本文的主要研究内容3第二章 Matlab/Simulink仿真软件42.1 Matlab软件简介42.2 Simulink模块简介42.3 Matlab/Simulink仿真模拟的特点5第三章 三相异步电动机及制动简介73.1 电动机及异步电动机的原理73.2 三相异步电动机的构造83.3 三相异步电动机制动的分类9第四章 能耗制动
13、控制系统设计11114.2 能耗制动仿真系统134.3 能耗制动中的等效电路144.4 能耗制动的机械特性曲线164.5 Matlab/Simulink模拟实验仿真图174.6 Matlab/Simulink局部用语翻译19第五章 仿真及系统模拟调试20205.2 阶跃信号波形图分析265.3 三相断路器A相波形图分析275.4 三相断路器C相两侧电压波形图分析285.5 电动机仿真结果波形图分析31结 论33致 谢34参考文献35第一章 绪论1.1 研究背景及意义在科学技术高速开展的现代，三相异步电动机及其相关产业正焕发出蓬勃的生机。及传统直流电动机相比而言，其具有更经济实惠，构造简单，可靠
14、运行，重量轻，价格廉价等优势，得到极为广泛的运用。能耗制动是将在运转中的电动机，从交流电源上断开并且即刻接通直流电源，其中在定子绕组连接至直流电源的时侯，直流电流应该在定子的绕组里面产生个稳定的直流励场，转子靠着惯性的作用在励磁磁场中旋转，并且在转子的导体中会产生感应电势，伴随着感应电流的流过，并且与恒定的磁场会产生相互的作用，消费转子的惯性能量，从而产生制动力矩，同一时刻让电动机发生迅速的减速行为，直至到最后电机休止转动。在制动实施方面，能耗制动最易施行，其原理较为简单。伴随着节约型社会建立的口号与电动机生产技术的提高的现状，节约现有能源与改善电动机的制动效率具有非常重要的意义。21世纪国际
15、的竞争是能源的竞争，从钢铁，石油，煤炭，再到在世界范围寻找新型能源。生活的主题将是节水节电、低碳安康，工业生产将会以环保、节能为主题，而科技开展是为改善人们的生活水平。在20世纪中叶，西方的世界以兴旺国家为主体的一些国家执行了“能源流体化革命，为他们的经济开展带来了巨大的生机。从70年代至今，西方世界的兴旺国家，把节约能源行动置于重要地位，制定一系列法规标准与严格政策，同时推动新能源的开发与现有能源的节约，发扬节能研究事业与鼓励研制高新的节能产品，提高群众的节约能源意识与环境保护意识，大力推进与开展节能产品的市场，研究出更加适合可持续开展条件的管理方法与资源分派方式。随着我国科学技术的迅速开展
16、，对能源的需求量愈来愈大，开发新能源与节约旧能源已迫在眉睫。现代工商业的产品大都是以交流异步电动机做为动力源，涵盖吹风机、抽水泵、排油泵、压缩机等，这些电动机能源消耗巨大，尤其石油化工行业中，风机泵类电动机的能源消耗量占产品生产的总能源消耗的80%以上。异步电动机是按最高负荷选定设计，但在实际使用中，异步电动机主要在轻载甚至在空载状态下运行，因此能源浪费是非常常见的现象，譬如煤矿矿场常见的胶带压风机、绞车、带式输送机、刮板机等大型电机设备在变负荷运行时绝大多数机等大型设备的电动机大，他们的平均时间的输出功率与最高时候的输出功率之比为 3：4，甚至有些还更低。异步电动机的负载率低，工作的效率不高
17、，能源的浪费现象十分的沉重。在1996 年国家统计局的统计数字说明，在我国全国年发电量的60%被各种工用民用电机设备所消耗，假设这些异步电动机总计能够节约用电10%，那么光电费就可每年节约 25亿元人民币，为国家节省大量能源与节约大量费用，实现开源节流的目标。因此，在我国工业生产及科技水平不断开展进步，能源的须求日趋紧张，环保的呼声越来越高涨的情况下，如何提高电机运行效率与制动的效率可以极大缓解能源紧缺的状况，对于提升国民的经济收益与实现环保节能的目标，拥有非常重要的现实的意义。1.2 国内外研究现状及缺点从1917年到现在为止我国的电动机的产业已经有了97年的历史，这个产业在国内已经产生了相
18、当完整的产业体系。在国外几十年以来，依靠着机械的生产技术不断地更新以及开展，对于异步电动机的制动能力及效率也提出愈来愈高的挑战。电动机已经成为最重要的动力装置，被广泛的应用在工商业、农牧业、交通运输、国防建立设施以及日常生活中。在此之中三项异步电动机在各类型的电动机中的应用最为广泛，同时需求量也是最大的，有这些现状的原因是三项异步电动机拥有着延长使用设备的寿命，拥有强健的降噪功能，操作相比拟而言较为智能化，同时电机具有维护简便、适用性较强等特性。另据有其他的操作效率更高与更好的性能，可以满足大多数工业生产机械旋转的需求。国内外对各种电动机的节能控制方面做出了许多的研究，获得了不错的节能控制成果
19、。根据电动机的制造工艺与设计方法这些方面着手，可以研发出很多更加高效节能的电动机设备，工作的效率得到显著的提高，可节省大量能源。对于大多数运行的电动机，尤其那些我国现有的主流设备所拥有的电动机，怎么才能让已经存在的运行的电动机工作效率提高成为现实。目前，研究的方向主要从对电机的控制角度出发，用一个适宜的控制方法来合理的控制电动机，由此到达节约能源的目的。在制动的性能方面，能耗制动性能最为平稳、制动效果最为准确，制动时候的能量消耗比拟小。缺点是能耗制动耗材多线路复杂，并要耗损一定的能量资源，需附加直流电源装置，因此看来设备的投资本钱比拟高，同时能耗制动的制动力较弱，在低速的时侯制动力矩太小，制动
20、的冲击力太大,能量的消耗也大。因此能耗制动通常用在不需要经常启动与制动的电动机里。正因为这些缘故，能耗制动控制成为一个严峻的研究课题。1.3 本文的主要研究内容能耗制动主要的作用是控制容量相对大的电动机制动也可以是需要频繁制动的设备需要准确以及平稳的制动的电动机设备，譬如常用的工业磨床、工业立式铣床之类，但是能耗制动不适用在需要紧急制动停顿的电动机上。动态制动也可用时间继电器更换速度继电器的制动控制。在本次课题设计中共分为五大章节，第一章为课题进展介绍，在其中说明了本课题的设计背景、意义以及本课题的主要工作。第二章是对于模拟仿真软件Matlab/simulink的介绍，内容包括了仿真软件的简介
21、以及使用方法。第三章着重的介绍了三项异步电动机的各类制动方法以及各种制动方法的构造及原理。第四章介绍了三相异步电动机能耗制动控制的模型组成局部以及能耗制动控制电路设计方案。第五章阐述了三相异步电动机能耗制动控制的模拟仿真实验的实验结果，含有局部仿真模拟的调试截图以及局部波形的画面分析。本课题在研究设计过程中，针对三相异步电动机能耗制动的控制方法，基于MATLAB / Simulink仿真软件的使用，熟练的掌握三相异步电机的原理以及构造，绘制出仿真模型。按照三相异步电动机能耗制动的设计原理绘制出电气原理图，同时按照所设计的电路要求，挑选出所需要的断路器、三相断路器、电动机、阶跃信号发生器、三相并
22、联负载、三相程控电源、示波器、以及整流电路等。在Matlab/Simulink模拟仿真系统中构筑三相异步电机能耗制动控制系统的根本模型，同时对三相异步电动机能耗制动控制编写程序，并进展I/O口指令分配。最后，把仿真实验的过程中所出现的阻碍找出来并加以检查与修正，对三相异步电动机的能耗制动过程进展仿真模拟，以能够成功的实现仿真制动为目标。在查询相关网络资料与图书馆资料，在教师与同学的无私的帮助之下，成功完成了相关模拟仿真系统的设计。但是由于个人专业的知识及设计的水平有限，在仿真实验中难免有疏漏与不妥的地方，敬请教师与同学们的斧正，谢谢！第二章 Matlab/Simulink仿真软件2.1 Mat
23、lab软件简介Matlab计算机软件产品家族史美国Math Works公司开发的用语概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想集成环境。自1980年问世以来，其完整的专业体系与先进的设计开发思路使得MATLAB在总舵领域都有着广阔的应用空间。特别是在Matlab的主要应用方面，即科学计算、建模仿真与信息工程系统的设计开发上，已经成为行业内首选设计工具，在生物医学工程领域、图像信号处理领域、信号分析领域、时间序列分析领域广泛应用。同时在电信、控制论与系统论等各个领域也应用广泛。Matlab的名称的由来是根据Matrix与Laboratory两个词汇的前三个字母的编合形成的，在20世纪70年代末
24、，当时担任美国新墨西哥大学计算机的科学系主任Cleve Moler 教授，为了减轻他的学生们对于编程难度的降低为动机，帮助学生们设计出了调用LINPACK与EISPACK库程序、具有通俗易用的接口的工具，这个就是利用FORTRAN编写的、处于萌芽状态的最原始Matlab软件。Matlab自问世以来，即以数值计算见长。Matlab具有很强的数值运算功能，在Matlab的环境中，有超过500种数学、统计、科学及工程方面的函数可供使用。复数数组是作为Matlab实行数值计算的最根本单位，由于这个原因使得Matlab具有非常高的“向量化。在经历了很多年的程序完善与素材库的扩大，在线性代数课程里面Mat
25、lab现在已开展成为一个常用的标准工具。因为Matlab并不需要定义数组的维数，同时又给出了详细的矩阵函数与特殊矩阵专用的函数库，在解决诸类似信号处理、系统建模、仿真模拟、自动识别、优化控制等领域的问题时，更加凸显出简洁、高效、方便等优点，是其他高级程序语言所无法媲美的。Matlab主要产品构成如下：1Matlab集成开发环境2Matlab数学函数库3Matlab图形用户接口4Matlab的专用领域工具箱5Matlab Compiler6Matlab Simulink7Stateflow8Real-time Workshop。2.2 Simulink模块简介1990年，Math Works软件
26、公司为Matlab软件提供新型的控制系统模型化图形输入及仿真工具，同时命名为SIMULAB。这个工具很快就得到社会广泛的认可，使仿真软件进入了模型化图形组态阶段。1992年，该软件被正式更名为Simulink.Simulink有两个功能：simu仿真与link连接，即该软件可以使用鼠标直接在模型窗口上实现出所需要的控制系统的模型，然后利用Simulink所提供的便利方法来对所需的系统进展系统仿真与系统分析。及此同时，Simulink模块与Matlab程序之间的互相联系十分的便捷，所涉及的程序可以运用于一个灵活的操作系统以及更为详细的设计工具。Simulink除了拥有可以建模与仿真的功能以外，可
27、以通过利用其他的软件包及产品合作可以完成更多的任务分析。Simulink是一种具有可视化能力的模拟仿真的软件， 它是基于MATLAB软件的设计环境，可以实现建模的动态系统、仿真模拟以及软件包的分析，被极为广泛的应用于常用的线性系统、非线性系统、数字控制系统与数字信号处理的仿真建模等里面。Simulink可以使用连续型采样时间、离散型采样时间亦或是两种采样时间混合的的方法来进展模拟仿真建模，而且它也支持着多速率的系统，就是在系统中每个不一样的局部，都拥有着不一样的采样速率。Simulink提供了一个建模方块图，作为图形用户接口(GUI)来创立动态系统模型 ，凭借着这个创立的过程只需要使用单击及拖
28、动鼠标这些简单的操作就可以完成设计的工序，为人们提供了更为直接简洁明了的一种设计方式，同时用户可以立刻实现并研究到系统的仿真结果。Simulink模块作为基于模型设计的工具通常用于嵌入式系统与动态系统的多领域的仿真模拟。对于包括着控制、通讯、视频处理、信号处理与图像处理系统的各种时变系统，Simulink模块对其进展设计、仿真、执行与测试提供一种交互式的图形化工作环境以及可定制模块库。2.3 Matlab/Simulink仿真模拟的特点2.3.1 Matlab软件的特点1) 具有更为高效的数值计算以及符号计算的功能，把用户从繁琐的数学运算及分析的工作变得轻松；(2) 具有更为完善的图形处理功能
29、，能够实现局部模拟编程以及计算结果更为直观，甚至是可视化；(3) 较为友好的用户界面以及更为自然接近数学表达式的语言，使得用户更易掌握，更加便于学习与使用；(4) 拥有丰富的应用工具箱功能(譬如信号处理工具箱以及通信工具箱类) ，提供了大量方便实用的处理工具，被使用该软件的用户所承受。 2.3.2 Simulink模块的特点(1Simulink中提供了许多类似于“scope的可视化显示模块。而这种与实际示波器输出相似的图形化显示结果功能，正是Simulink的一个重要特性。(2)Simulink模型第二个特点是层次性。(3)Simulink的另外一个重要的特点是它为用户提供了一种封装子系统的功
30、能，用户自定义该子系统的图标与设置参数对话框。第三章 三相异步电动机及制动简介3.1 电动机及异步电动机的原理电动机Motors是一种把电能转换成机械能的设备，是一种旋转式电动机器，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组与一个旋转电枢或转子。是利用通电线圈也就是定子绕组产生旋转磁场并作用于转子如鼠笼式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩，即在定子绕组旋转磁场的作用下，在电枢鼠笼式铝框中有电流通过同时受磁场的作用而使其转动。电动机按使用电源不同分为直流电动机与交流电动机，电力系统中的电动机大局部是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机。电动机主要由定子及转子组成，通电导线在磁场中受力运动
31、的方向跟电流方向与磁感线磁场方向方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 图3-1直流电动机原理图 异步电动机又称为“感应电动机，把转子放置于旋转磁场里，在旋转磁场的作用下，获得了一个转动力矩，由此转子转动。转子是可转动的导体，通常是呈鼠笼状。定子是电动机里不可转动的局部，主要作用是产生个旋转磁场。旋转磁场是交流电通过数对电磁铁，使它的磁极性质循环改变，因此相当一个旋转磁场。这类电动机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所使用交流电的种类分为单相电动机与三相电动机，单相电动机用在洗衣机，电风扇等；三相电动机那么较多作为工厂的动力设备。3.2 三相异步电动机的构造 1.定子
32、 三相异步电动机定子的组成主要：定子绕组、定子铁芯、机座与端盖。 （1） 三相异步电动机的定子绕组：是电动机的电路局部，通入三相交流电，可以产生旋转磁场。 构造：由在空间互隔120电角度、对称排列的三个构造完全一样绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。2三相异步电动机的定子铁心：是电机磁路的一局部，并把定子绕组放置放在上面。构造：定子铁心一般是由0.350.5毫米厚外表具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆中分布有均匀的槽，可用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种：半闭口型槽：虽然电动机的效率与功率因数较高，但是绕组嵌线与绝缘都较困难。因此一般用在小型低压电
33、机中。半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般可用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组就是绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。 3三相异步电动机的机座：用来固定定子铁心及前后端盖以便支撑转子，并起防护、散热等作用。构造：机座通常作为铸铁件，大型异步电动机的机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面布有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。 2.转子 三相异步电动机转子主要由转子铁芯、转子绕组等组成。 1、三相异步电动机的转子铁心： 作为电机磁路的一局部及在
34、铁心槽内放置转子绕组。 构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机转子直径在300400毫米以上的转子铁心那么借助及转子支架压在转轴上。 2、三相异步电动机的转子绕组 作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。 构造：分为笼式转子与绕线式转子。笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条与两个环行的端环组成。假设去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。绕线式转子：绕线转子绕
35、组与定子绕组类似，同样是一个对称的三相绕组，一般情况接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷及外电路相连接。 特点：构造比拟复杂，因此绕线式电动机不如鼠笼式电动机的应用广泛。由于通过集流环与电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能以及调速性能，故在要求一定范围内进展平滑调速的设备，譬如吊车、电梯、空气压。3.气隙以及其他局部 及其它旋转机一样，异步电动机定、转子之间也存有一定气隙。异步电动气隙很小，一般为0.2mm-2mm.其他局部还有端盖 、轴承、轴承端盖、风扇。图3-2 异步电动机内部构造图3.3 三相异步电动机制动的分类 制动的方法一般有两类
36、：机械制动与电力制动。机械制动：利用机械来使电动机断开电源之后，迅速停转的方法叫作为机械制动。机械制动常见的方法有：电磁抱闸与电磁离合器制动。电气制动：电动机产生一个与转子转速方向相反的电磁转矩，使得电动机的转速迅速下降。三相交流异步电动机常见的电气制动方法有回馈制动、反接制动与能耗制动。1回馈制动又称再生制动，是指在重物的作用下(例如当起重机电动机下放重物)，电动机的转速高于旋转磁场的同步转速。在此时转子及导体产生感应电流，在旋转磁场的作用下，产生反旋转方向的转矩，由于电动机转速过高，需要用变速装置来减速。2反接制动在电动机切断正常运转的电源，同时改变电动机定子绕组的电源相序，使其有反转的趋
37、势，从而产生了较大的制动力矩的方式。对于反接制动的实质：使电动机将要反转而制动，当电动机的转速接近零的时候，那么立即切断反接制动的电源，不然电动机将会持续的反转。在实际控制中通常采用速度继电器来实现自动切除制动的电源。3能耗制动能耗制动是本文主要研究的对象，是指在电动机切断交流电源的同时，转子仍然沿原方向惯性转动，此时给定子绕组接上一个直流电源，从而产生一个恒定的静止磁场，通过转子切割该磁场来产生感应电流，该感应电流同时受到磁场的作用产生电磁转矩，其方向及电动机转向相反而使电动机受到制动迅速停转，可用时间继电器代替速度继电器进展制动控制。能耗制动主要用于容量比拟大的电动机制动或者制动频繁的场合
38、以及制动平稳、准确的设备，如磨床、立式铣床等的控制，但不适用于紧急制动。电动机的制动方法较多，还有如电容制动等，只是在实际应用主要是上述介绍的制动方式。第四章 能耗制动控制系统设计4.1能耗制动的原理及方法1.能耗制动的原理分析：三相异步电动机运行状态的处于转速为n的时候。突然切断电动机的三相电动机的三相交流电源，同时把直流电流I通入其定子绕组，结果电源切断的瞬间，三相异步电动机内形成一个空间巩固的磁通势。同时切断电源后的一瞬间，由于机械惯性的作用，电动机转速不能发生突变，会继续维持着原方向旋转。如此而言，空间固定不变的磁通势相对于旋转的转子来说，就变成了一个旋转的磁通势，其转速大小为n。正如
39、三相电动机运行于电动状态下一样，转子绕组的感应电动为E所产生电流I2，进而转子受到电磁转矩T的影响。T的方向及磁通势相对于转子的旋转方向一致。那么显然T及n反方向，电动机处于制动运行的状态下，T为制动性的组转矩。如果电动机拖动的负载为对抗性的恒转矩负载，在此转矩作用下，电机减速运行知道转速为0.上述制动停车过程中，将转动局部储存的动能转化为电能消耗在转子回路中，故称为能耗制动。下面结合图片来详细说明：能耗制动运行平稳、制动准确，能量消耗少，但是需要附加直流电源装置，因此设备投资价格较高，同时制动力较弱，在低速运转时制动力矩小。切断电动机电源之后，转子由于惯性仍然沿原方向转动，如图5，设为顺时针
40、方向，此时把直流电通入定子绕组，从而产生恒定的静止磁场，转子切割该磁场产生感应电流，用右手定那么判断电流方向如图5示。这个感生电流受到磁场的作用而产生电磁转矩，由左手定那么得知其方向及电动机的转向相反，而使电动机受到制动迅速停转。可逆运行能耗制动的控制电路如图6所示。KV1，KV2分别是速度继电器KV的正，反向动作触点，接触器KM1，KM2，KM3联锁防止交流与直流制动短路。按下停顿按钮SB3停车，复合按钮SB3常闭先断开接触器切断KM1线圈或KM2的正常运行，翻开KM3线圈，辅助触点闭合，通过变压器T的交流电流，全波整流VC通入V，W相绕组的直流恒定磁场，产生恒定磁场进展制动。RP调节的直流
41、电流的大小，从而调节制动强度。图4-1能耗制动电路图图5为转子示意图，图6为正图2.能耗制动的方法：当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意二相中通入直流电，迫使电动机迅速停转的方法叫能耗制动。（1） 制动的方法 先断开电源开关，切断电动机的交流电源，这时转子仍沿原方向惯性运转；随后向电动机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应电流，又因受到静止磁场的作用，产生电磁转矩，正好及电动机的转向相反，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展制动的，所以称为能耗制动。2控制
42、线路 对于10KW以上容量较大的电动机，多采用有变压器全波整流能耗制动控制线路。如下列图所示为有变压器全波整流单向启动能耗制动控制线路，该线路利用时间继电器来进展自动控制。其中直流电源由单相桥式整流器VC供应，TC是整流变压器，电阻R是用来调节直流电流的，从而调节制动强度。图4-2 单向启动能耗制动控制线路3单向启动运转线路工作原理4.2 能耗制动仿真系统表4-1实验设备及仿真器件 序号 原件名称 数量 序号 原件名称 数量1、电压测量源 3个 2、三相异步电动机 1台 3、断路器 2个 4、三相程控交流电源 1个 5、三相断路器 1个 6、有仿真系统的电脑 1台 7、RLC串联负载 3个 8
43、、示波器 5台 9、直流电源 1个 10、三相RLC负载 1组 11、阶跃信号发生器 3套 12、导线 假设干 2.仪器型号的选择：二极管：采用1N5391型号，起到整流的作用，属于普通的熔断器：采用RN型户内高压限流熔断器，起电路保护作用，参数为1.5A2.5A. 交流接触器：采用CJX8B型系列，用于供远距离接通及分断电力线路或者频繁的控制交流电动机之用，具有失压保护作用，主要参数为：50Hz/370V. 热继电器：采用LR2-D1310N型号，用于保护电机，防止电机过载、缺相，主要参数为：Ui=750V , imp=6Kv, I th=5A, 其整定范围为46A. 滑动变阻器：其作用主要
44、有保护电路中用电器的平安以及控制电路中的电流，或说控制某用电器的电压，所选为10欧姆型号。 直流电源：采用实验室220V电源。 万用表：采用实验室万用表，即电子万用表。 4.3 能耗制动中的等效电路4.3.1 能耗制动电路图图4-3能耗制动电路图三相异步电动机能耗制动过程中，电磁转矩T的产生，仅及定子磁通势的大小以及它及转子之间的相对运动有关。至于定子磁通势相对于定子本身是旋转还是静止的那么无关紧要。因此，分析能耗制动可以用三相交流电流产生的旋转磁通代替直流磁通。等效条件如下：（1） 保持磁通势值不变。（2） 保持磁通势及转子之间相对转速不变。4.3.2 定子等效电路 异步电动机定子通入直流电
45、流I-产生磁通势F-，其幅值大小及定子绕组的接法及通入I-大小有关。如下列图：图4-4电子等效电路当I-从出线端A进B出，如果电动机定子绕组为Y接，那么A相绕组与B相绕组分别产生磁通势FA与FB，二者幅值相等，空间差为60度，FA,FB与总磁通F-分别为 FA=FB=4NkI/2p把F等效为三相交流电流产生的，每相交流电流的有效值大小为I1，那么交流磁通势幅值为 等效原那么是 F-=F等效结果为上面结果说明对于如下图的定子Y接方式，I-产生的磁通势可以用定子绕组通入大小为的三相交流电流长生的磁通势等效。转差率及等效电路磁通势发F及转子相对转速为-n，F的转速即同步转速为n1=60f1/p，能耗
46、制动转差率用v表示那么： V=-n/n1转子绕组的感应电动势E2v的大小及频率为 E2v=vE2 f2=|vf1|例如，转子转速n=0时，v=0，E2v=0;n=n1时v=-1，f2=f1，E2v=-E2；而n=-n1时，v=1，f2=f1，E2v=E2等。其中，E2是磁通势及转子相对转速为-n1，即n=n1时转子绕组的电动势。把转子绕组相数、匝数、绕组系数及转子电路的频率都折合到定子后，三相异步电动机能耗制动的等效电路如下列图图4-5能耗制动等效电路图4.4 能耗制动的机械特性曲线 图4-6能耗制动机械特性曲线(左图为能耗制动机械特性 右图为能耗制动1-固有机械特性 2-能耗制动机械特性)图99中的曲线1与曲线2相比，只是磁通势不同而已，前者磁通强，后者磁通弱，从图10 的机械特性看出来改变直流励磁电流的大小，或者改变绕线式异步电动机的转子回路每相所串的电阻Rs，都可以调节能耗制动时的机械特性。图10为三相异步电动机的拖动对抗性恒转矩负载运行时，采用能耗制动停车，电动机运行点从A到B到O，最后准确停车在n=0处，如果拖动位能性恒转矩负载，那么需要在制动到n=0时及时切断直流电源，才能保证准确停车。采用能耗制动停车时，考虑到既要有较大的制动转矩，又不要使定，转子回