三相异步电机制动控制技术

三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性，总要经过一段时间。这不能适应某些生产机械工艺的要求，如万能铣床、卧式镗床、组合机床等。无论是从提高生产效率，还是从安全及准确定位等方面考虑，都要求能迅速停车，因此要求对电动机进行制动控制。制动方法有两大类：机械制动和电气制动。机械制动是利用电磁抱闸等机械装置来强迫电动机迅速停车；电气制动是使电动机工作在制动状态，使电动机的电磁转矩方向与电动机的旋转方向相反，从而起到制动作用。机械制动比较简单，下面着重介绍电气制动控制电路，电气制动控制电路包括反接制动和能耗制动。

1.反接制动控制电路

反接制动有两种情况：一种是倒拉反接制动，如起重机下放重物的情况；另一种是电源反接制动，这里讨论第二种情况。由于反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接起动时电流的两倍。因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，但冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。

使用电源反接制动方法的注意事项如下：

1）为防止转子降速后反向起动，当转速接近于零时应迅速切断电源。

2）转子与突然反向的旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中串接电阻来限制反接制动电流。

（1）电动机单向运转的反接制动控制电路

图2-21为电动机单向运转的反接制动控制电路。

图2-21 电动机单向运转的反接制动控制电路

图2-21中，按下SB2，KM1得电，全压起动。在电动机正常运转时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反接制动做好准备。停车时，按下停止按钮SB1，KM1断电，由于惯性，电动机的转速还很高，KS依然动作，因SB1按下，KM2得电，电动机反接制动，转速迅速下降，当速度继电器恢复，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。

电路说明如下：

1）反接制动时，当电动机的转速接近于零时应及时切断电源，否则电动机将反转。此控制要求可由速度继电器实现。

2）反接制动的电流（制动冲击力）较大，在主电路中串入限流电阻R。10kW以上电动机的定子电路中串入对称电阻或不对称电阻，称为制动电阻，以限制制动电流和减少制动冲击力。

3）注意速度继电器触点的方向。

（2）电动机可逆运行的反接制动控制电路

图2-22为电动机可逆运行的反接制动控制电路。

图中，按下正转起动SB2，正转KM1得电，电动机接入正向三相交流电源运转，KS动作，正转常闭触点KS-1断开，常开触点KS-1闭合，为KM2线圈的通电做准备，但不能使KM2线圈立即通电。

按停止按钮SB1，KM1断电，KM2通电，正向反接制动。由于速度继电器的常闭触点KS-1已断开，KM2线圈不自锁。当转速接近于零，正转常开触点KS-1断开，KM2断电，正反接制动结束。

（3）具有限流电阻的可逆反接制动控制电路

图2-22 电动机可逆运行的反接制动控制电路

具有限流电阻的可逆反接制动控制电路如图2-23所示，该电路中电阻R是反接制动电阻，同时也限制起动电流。

图2-23 具有限流电阻的可逆反接制动控制电路

按下正转起动按钮SB2，中间继电器KA3得电并自锁，接触器KM1线圈通电，KM1的主触点闭合，定子绕组经电阻R接通正向三相电源，电动机定子绕组串电阻减压起动。

当电动机转速上升到一定值时，KS的正转常开触点KS-1闭合，中间继电器KA1得电并自锁，这时KA1、KA3中间继电器的常开触点全部闭合，接触器KM3线圈得电，KM3主触点闭合，短接电阻R，定子绕组得到额定电压，进入正常运行。(www.xing528.com)

若按下停止按钮SB1，则KA3、KM1、KM3线圈断电。但此时电动机转速仍然很高，速度继电器KS的正转常开触点KS-1还处于闭合状态，中间继电器KA1线圈仍得电，所以接触器KM1常闭触点复位后，接触器KM2线圈得电，KM2常开主触点闭合，使定子绕组经电阻R获得反向的三相交流电源，电动机进行反接制动。当转速小于100r/min时，KS的正转常开触点KS-1复位，KA1断电，KM2断电，反接制动过程结束。

2.能耗制动控制电路

原理：制动时，切除定子绕组三相电源的同时接通直流电源，产生静止磁场，使惯性转动的转子在静止磁场的作用下产生制动转矩。

特点：能耗小，需直流电源，设备费用高。

适用场合：适用于要求平稳制动、停位准确的设备（如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等）。

（1）时间原则控制的单向能耗制动控制电路

时间原则控制的单向能耗制动控制电路如图2-24所示。

图2-24 时间原则控制的单向能耗制动控制电路

该电路正常运行后，按下停止按钮SB1，KM1断电，切断电动机电源，同时KT得电，KM2得电并自锁，直流电源接入定子绕组，进行能耗制动。

当时间继电器延时断开常闭触点KT断开时，KM2断电，直流电源被切除，同时KM2常开辅助触点复位，时间继电器KT线圈断电，能耗制动结束。

（2）速度原则控制的单向能耗制动控制电路

速度原则控制的单向能耗制动控制电路如图2-25所示。

该电路与时间原则控制电路基本相同，控制电路中取消了时间继电器KT，而加装了速度继电器KS，用KS的常开触点代替KT延时断开的常闭触点。

制动时，按下停止SB1，KM1断电，断开三相电源。此时速度仍然很高，KS的常开触点仍然闭合，KM2能够依靠SB1按钮的按下通电，定子绕组通入直流电，能耗制动。当电动机速度接近零时，KS常开触点复位，KM2断电，能耗制动结束。

（3）电动机可逆运行能耗制动控制电路

图2-25 速度原则控制的单向能耗制动控制电路

图2-26为电动机可逆运行能耗制动控制电路。

图2-26 电动机可逆运行能耗制动控制电路

正常正向运转中，按下停止按钮SB1，KM1断电，KM3和KT得电并自锁，KM3常开主触点闭合，直流电源加到定子绕组，电动机进行正向能耗制动。当转速接近零时，时间继电器延时断开的常闭触点KT断开KM3线圈电源。KM3主触点断开直流电源，KM3常开辅助触点复位，KT断电，正向能耗制动结束。

异步电动机能耗制动与反接制动的比较见表2-2。

表2-2 异步电动机能耗制动与反接制动的比较

与反接制动相比，能耗制动具有消耗能量少、制动电流小等优点，但需要直流电源，控制电路复杂。通常能耗制动适用于电动机容量较大和起制动频繁的场合，反接制动适用于容量小而制动要求迅速的场合。