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1、电气控制技术电气控制技术学习单元一模块五模块五 三相异步电动机制动控制三相异步电动机制动控制三相异步电动机制动控制基本概述学习单元二电气控制电路原理分析生产机械设备由于存在机械惯性在断电后不能立生产机械设备由于存在机械惯性在断电后不能立即停止运转而达到静止，为了适应生产工艺、提即停止运转而达到静止，为了适应生产工艺、提高生产效率，或是考虑到安全等方面的需求，有高生产效率，或是考虑到安全等方面的需求，有时要求电动机能够迅速停车且准确定位，这时就时要求电动机能够迅速停车且准确定位，这时就需要对电动机进行制动控制。总之，制动器是将需要对电动机进行制动控制。总之，制动器是将机械运动部分的能量释放，从而
2、使运动的机械速机械运动部分的能量释放，从而使运动的机械速度降低或停止的装置。常用的制动方式一般有机度降低或停止的装置。常用的制动方式一般有机械制动（电磁制动）和电气制动两大类。械制动（电磁制动）和电气制动两大类。模块五模块五 三相异步电动机制动控制三相异步电动机制动控制三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一引引 言言 三相异步电动机制动方式主要有机械制动、能耗制动、反接制动等。其中机械制动多用于起重运输机械、建筑航吊等设备，它们可以克服因重力势能而产生对电动机的倒拖现象。而能耗制动和反接制动通常用于不产生重力势能的机械设备的快速停车。本学习单元主要对三相异步电动
3、机的制动原理进行介绍。三相异步电动机制动方式 一、三相异步电动机采用机械制动时，其控制原理是利用机械装置产生的摩擦力来强迫电动机迅速停车。最常用的机械制动装置是电磁制动器。电磁制动器由制动电磁铁（电信号产生机械力）和制动器（机械传动装置）两部分组成。三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一图图5-1 5-1 电磁抱闸装置电磁抱闸装置 1 1线圈；线圈；2 2衔铁；衔铁；3 3铁心；铁心；4 4弹簧；弹簧；5 5闸轮；闸轮；6 6杠杆；杠杆；7 7闸瓦；闸瓦；8 8轴轴三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一 （1）通电制动。电磁制动器
4、通电制动是电动机处于运行时，电磁制动器线圈不得电，电动机停止运行时，电磁制动器线圈得电并开始制动。图图5-2 5-2 电磁制动器通电制动原理电磁制动器通电制动原理三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一 （2）断电制动。电磁制动器断电制动是指电动机处于运行状态时，电磁制动器线圈得电，电动机停止运行时，电磁制动器线圈断电并开始制动。图图5-3 5-3 电磁制动器断电制动原理电磁制动器断电制动原理三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一三相异步电动机制动控制基本概述三相
5、异步电动机制动控制基本概述学习单元一 三相异步电动机能耗制动是在电动机断开三相交流电源后，在定子任意两相绕组线圈中通入直流电压，使其产生励磁电流，定子绕组产生一个恒定的磁场。此时，电动机转子由于惯性还在旋转并切割该恒定磁场，根据右手定则，转子导体中便产生感应电动势和感应电流，再根据左手定则，电动机转子导体中的感应电流与恒定磁场作用后产生反向制动转矩。当电动机转速接近零时，定子绕阻与直流电源断开。这种制动方法实际是在电动机停止后将储存在电动机转子中的机械能变为电能，再将这些电能消耗在转子的制动上，故称为能耗制动。三相异步电动机能耗制动三相异步电动机能耗制动2.三相异步电动机制动控制基本概述三相异
6、步电动机制动控制基本概述学习单元一三相异步电动机反接制动三相异步电动机反接制动3.三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一单相半波整流电路由变压器T和整流二极管D组成。如果变压器的初级输入正弦电压为u1，则在次级可得同频的交流电压u2。单相半波整流电路如图5-4所示。整流电路 二、单相半波整流电路单相半波整流电路1.三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一图图5-4 5-4 单相半波整流电路单相半波整流电路三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述
7、学习单元一 变压器二次侧作为电源向负载供电，因负载中串入了二极管，当u2为正半周时，A 端电位高于 B 端电位，二极管D因正向偏置而导通，电流流向为ADR LB，自上而下流过RL，在R L 上得到上正下负的电压u o。若忽略二极管正向压降则有u o =u2，负载上的电压波形见图8-4（b）。当u2为负半周时，A 端电位低于 B 端电位，二极管D因反向偏置而截止，电路中无电流流过，负载电压uo为零。因此，交流电源只能有半个波形向负载供电，负载上得到的是直流电压。三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一 单相桥式整流电路由变压器和四个二极管组成，如图5-5（a）所示。
8、由图5-5（a）可知，四个二极管接成桥式，在四个顶点中极性相同接在一起的一对顶点接向直流负载R L，极性不同接在一起的一对顶点接向交流电源。图5-5（b）为桥式整流电路的简化画法。单相桥式整流电路单相桥式整流电路2.三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一图图5-5 5-5 单相桥式整流电路单相桥式整流电路三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一 当u2为正半周时，A端电位高于B端电位，整流二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流流向为AD1R L D3B，自上而下流过R L，在R L上得到上正下负的电压。当u2为负半周时，A端电位
9、低于B端电位，整流二极管D2、D4导通，D1、D3截止，电流流向为BD2R L D4A，自上而下流过R L，在R L上得到上正下负的电压。这样在u2的整个周期内都有单相脉动的电压输出，波形图如图5-6所示。图图5-6 5-6 单相桥式整流单相桥式整流电路波形图电路波形图三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一在单相桥式整流电路中，因为二极管D1、D3和D2、D4在电源电压变化的一个周期内轮流导通，所以流过每个二极管的电流都等于负载电流的一半。三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一 三相异步电动机反接制动时，为了防止电动机被拉入反转，
10、通常用速度继电器控制关断反向电源向电动机的供电。速度继电器与电动机转轴相连，可根据输入速度大小和方向输出无源触头信号的继电器。组合开关 二、图图5-7 5-7 速度继电器的结构速度继电器的结构 1 1调节螺钉；调节螺钉；2 2反力弹簧；反力弹簧；3 3常闭常闭触头；触头；4 4动触头；动触头；5 5常开触头；常开触头；6 6返回杠杆；返回杠杆；7 7摆杆；摆杆；8 8定子导定子导体；体；9 9定子；定子；1010转轴；转轴；1111转子转子三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一三相异步电动机制动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一三相异步电动机制
11、动控制基本概述三相异步电动机制动控制基本概述学习单元一 三相异步电动机机械制动（通电、断电）控制电气原理图如图5-8、图5-10所示，其时序图分别如图5-9、图5-11所示。三相异步电动机机械制动（通电、三相异步电动机机械制动（通电、断电）控制电气原理图及时序图断电）控制电气原理图及时序图1.三相异步电动机机械制动（通 电、断电）控制电路原理分析 一、电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二图图5-8 5-8 三相异步电动机机械制动（通电）控制电气原理图三相异步电动机机械制动（通电）控制电气原理图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分
12、析学习单元二图图5-9 5-9 三相异步电动机机械制动三相异步电动机机械制动（通电）控制时序图（通电）控制时序图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二图图5-10 5-10 三相异步电动机机械制动三相异步电动机机械制动（断电）控制电气原理图（断电）控制电气原理图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二图图5-11 5-11 三相异步电动机机械制动三相异步电动机机械制动（断电）控制时序图（断电）控制时序图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二三相异步电动机机械制动（通三相异步电动机机械制动（通电、断电）控制电路电气符号电、断电）控制电路电气符号2.三相异步电动机
13、机械制动（通电制动）控制原理三相异步电动机机械制动（通电制动）控制原理3.1 1）主电路部分）主电路部分 （1）合上QF1，主电路接通供电电源。（2）KM1主触头闭合，电动机运行。（3）KM1主触头断开，KM2主触头闭合，YD电磁铁线圈得电，电动机制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （4）断开QF1，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。（5）主电路发生短路时，QF1自动分断，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二2 2）控制电路部分）控制电路部分 （1）按下SB2，KM1线圈得电并自锁（常开触头闭合，常闭触头断开
14、），HL1亮。（2）按下SB1，KM1线圈断电（常开触头断开，常闭触头闭合），HL1灭。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （3）按下SB1，KM2线圈得电（常开触头闭合，常闭触头断开）。松开SB1，KM2线圈断电。（4）FR1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。（5）F1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二三相异步电动机机械制动（断电制动）控制原理三相异步电动机机械制动（断电制动）控制原理4.1 1）主电路部分）主电路部分 （1）合上QF1，主电路接通供电电源。（2）KM1主触头闭合，电动机运行。（3）
15、KM1主触头断开，KM2主触头闭合，YD电磁铁线圈得电，电动机制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （4）断开QF1，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。（5）主电路发生短路时，QF1自动分断，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二2 2）控制电路部分）控制电路部分 （1）按下SB2，KM1线圈得电并自锁（常开触头闭合，常闭触头断开），HL1亮。（2）按下SB1，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。（3）FR1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。（4）F1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件
16、释放。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 三相异步电动机能耗制动控制电气原理图如图5-12所示，其时序图如图5-13所示。三相异步电动机能耗制动控制电气原理图及时序图三相异步电动机能耗制动控制电气原理图及时序图1.三相异步电动机能耗制动控制电路原理分析 二、电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二图图5-12 5-12 三相异步电动机能耗制动控制电气原理图三相异步电动机能耗制动控制电气原理图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二图图5-13 5-13 三相异步电动机能耗制动控制时序图三相异步电动机能耗制动控
17、制时序图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二三相异步电动机能耗制动控制电路电气符号三相异步电动机能耗制动控制电路电气符号2.三相异步电动机能耗制动控制原理三相异步电动机能耗制动控制原理3.1 1）主电路部分）主电路部分 （1）合上QF1，主电路接通供电电源。（2）KM1主触头闭和，电动机运行。（3）KM1主触头断开，KM2主触头闭合，直流电源加入电动机定子线圈，电动机制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （4）断开QF1，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。（5）主电路发生短路时，QF1自动分断，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。电气控制电路原理
18、分析电气控制电路原理分析学习单元二2 2）控制电路部分）控制电路部分 （1）按下SB2，KM1线圈得电并自锁（常开触头闭合，常闭触头断开），HL1亮。（2）按下SB2，KT1线圈得电，KT1常开触头瞬间闭合。（3）KM1常闭触头断开，KM2线圈禁止通电。（4）按下SB1，KM1线圈断电（常开触头断开，常闭触头闭合），KT1线圈断电，HL1灭。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （5）KM1常闭触头闭合，KM2线圈得电（常开触头闭合，常闭触头断开），HL2亮。（6）KM2常闭触头断开，封锁SB2禁止KM1、KT1再次通电。（7）KT1常开延时触头断开，KM2线圈断电，HL2灭。（
19、8）FR1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。（9）F1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 三相异步电动机反接制动控制电气原理图如图5-14所示，其时序图如图5-15所示。三相异步电动机反接制动控制电气原理图及时序图三相异步电动机反接制动控制电气原理图及时序图1.三相异步电动机反接制动控制电路原理分析 三、电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二图图5-14 5-14 三相异步电动机反接制动控制电气原理图三相异步电动机反接制动控制电气原理图电气控制电路原理分析
20、电气控制电路原理分析学习单元二图图5-15 5-15 三相异步电动机反接制动控制时序图三相异步电动机反接制动控制时序图电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二三相异步电动机反接制动控制电路电气符号三相异步电动机反接制动控制电路电气符号2.三相异步电动机反接制动控制原理三相异步电动机反接制动控制原理3.1 1）主电路部分）主电路部分 （1）合上QF1，主电路接通供电电源。（2）KM1主触头闭合，电动机运行。（3）KM1主触头断开，KM2主触头闭合，电动机反接制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （4）KM2主触头断开，电动机停止制动。（5）断开QF1，主电路断开供电
21、电源，电动机停止运行或制动。（6）主电路发生短路时，QF1自动分断，主电路断开供电电源，电动机停止运行或制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二2 2）控制电路部分）控制电路部分 （1）按下SB2，KM1线圈得电并自锁（常开触头闭合，常闭触头断开），HL1亮。（2）KM1线圈得电，电动机运行转速达100 r/min以上时，速度继电器B3常开触头闭合。（3）按下SB1，KM1线圈断电，KM2线圈得电（常开触头闭合，常闭触头断开），电动机实施制动。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二 （4）电动机运行转速达100 r/min以下时，速度继电器B3常开触点断开，KM2线圈断电。（5）FR1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。（6）F1断开，控制电路断电，控制电路下所有电气元件释放。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二老 师 三相异步电动机反接制动和电动机正、反转控制接近，关键是速度继电器在转速降至100 r/min以下时，停止给电动机反向供电，制动结束。电气控制电路原理分析电气控制电路原理分析学习单元二谢谢大家！the end