三相异步电动机反接制动的继电器控制线路

■应知点:

1.了解机械抱闸制动的原理及控制。

2.了解反接制动的原理。

3.了解三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路的工作原理。

■应会点:

1.掌握速度继电器的使用。

2.掌握三相异步电动机反接制动的继电器—接触器控制线路设计、安装、检修。

一、任务简述

在实际运用中，有些生产机械，如万能铣床、卧式镗床、组合机床等往往要求电动机快速、准确地停车，而电动机在脱离电源后由于机械惯性的存在，完全停止需要一段时间，这样就使得非生产时间拖长，影响了劳动生产率，不能适应某些生产机械的工艺需要。在实际生产中，为了保证工作设备的可靠性和人身安全，为了实现快速、准确停车，缩短辅助时间，提高生产机械效率，对要求停转的电动机采取措施，强迫其迅速停车，这就叫“制动”。

三相异步电动机的制动方法有两类:机械制动和电气制动。机械制动是利用机械装置使电动机在电源切断后能迅速停转。它的结构有好几种形式，应用较普遍的是电磁抱闸制动，主要用于起重机械上吊重物时，使重物迅速而又准确地停留在某一位置上。

电气制动是使异步电动机所产生的电磁转矩和电动机的旋转方向相反。电气制动通常可分为能耗制动和反接制动。

二、相关知识

(一)机械抱闸制动

机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转轴施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动。

图5－1　电磁抱闸制动器

1.电磁抱闸制动器的结构

如图5－1所示，电磁抱闸制动器主要由电磁铁和闸瓦制动器等组成。而电磁铁又由线圈、铁芯、衔铁组成；闸瓦制动器则由轴、闸轮、闸瓦、杠杆弹簧组成。

2.电磁抱闸制动的控制电路

电磁抱闸制动的控制电路如图5－2所示，工作过程如下:

在没通电的情况下，闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机处于制动状态。启动时，按下启动按钮SB1，KM线圈得电，KM主触点、自锁触点闭合，电磁抱闸YA线圈得电，线圈的电磁吸力大于弹簧的拉力，闸瓦与闸轮分开，电动机启动运转。

图5－2　电磁抱闸制动控制电路

制动时，按下停止按钮SB2，KM线圈断电释放，YA线圈断电释放，闸瓦在弹簧力的作用下，紧紧抱住闸轮，电动机迅速制动。

电磁抱闸制动定位准确、制动迅速，广泛地应用在电梯、卷扬机、吊车等工作机械上。

(二)反接制动

电源反接制动是依赖改变电动机定子绕组的电源相序，而迫使电动机迅速停转的一种方法。反接制动通常采用速度继电器来控制其制动过程。

1.电源反接制动

电源反接制动的方法是改变电动机定子绕组与电源的连接相序，如图5－3所示，先断开QS1开关，后接通QS2开关即可。

图5－3　电源反接制动

电源相序改变，旋转磁场立即反转，使转子绕组中感应电势、电流和电磁转矩都改变方向，因机械惯性，转子转向未变，电磁转矩与转子的转向相反，电动机进行制动，此称为电源反接制动。

2.速度继电器

速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，亦称为反接制动继电器。

1)外形结构及符号

速度继电器的外形结构及符号如图5－4所示，其文字符号为KS。

图5－4　速度继电器的外形结构及符号

(a)外形；(b)符号

它主要由转子、定子和触点3部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。

2)动作原理

速度继电器的动作原理如图5－5所示。

图5－5　速度继电器动作原理示意图

1—转轴；2—转子；3—定子；4—绕子；5—摆锤；6、7—静触点；8、9—动触点

其转轴与电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触点复位。

一般速度继电器的动作转速为120 r/min，触点的复位转速在100 r/min以下，转速在3 000~3 600 r/min以下能可靠工作。

3)型号含义

常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型，其型号及含义如下:

三、应用实施

(一)反接制动

反接制动是在电动机三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。这种制动方式必须在电动机转速降到接近零时切除电源，否则电动机仍有反向力矩可能会反向旋转，造成事故。

三相异步电动机单向运转反接制动控制线路如图5－6所示。

图5－6中主回路中所串电阻R为制动限流电阻，防止反接制动瞬间过大的电流可能会损坏电动机。速度继电器KS与电动机同轴，当电动机转速上升到一定数值时，速度继电器的动合触点闭合，为制动做好准备。制动时转速迅速下降，当其转速下降到接近零时，速度继电器动合触点恢复断开，使接触器KM2线圈断电，防止电动机反转。

图5－6　三相异步电动机单向运转反接制动控制线路(www.xing528.com)

线路动作原理如下:

启动:

反接制动:

反接制动的优点是制动迅速，但制动冲击力大，能量消耗也大。故常用于不经常启动和制动的大容量电动机。

(二)双向反接制动

有些设备正转和反转停止都需要制动控制，可以采用三相异步电动机的双向反接制动电路，如图5－7所示。

图5－7　三相异步电动机的双向反接制动控制电路

1.电路分析

主电路中主要器件的作用为:KM1主触点用于正转运行及反转时的反接制动；KM2主触点用于反转运行及反转时的反接制动；KM3运转时闭合，制动时断开，保证电动机串接限流电阻制动；KS速度继电器的两个常开触点，一个用于正转时的反接制动，另一个用于反转时的反接制动。控制电路中的主要器件作用为:SB1为复合按钮、KA1、KA3为中间继电器、KM1、KM3接触器用于电动机的正转控制；SB2为复合按钮、KA2、KA4为中间继电器、KM2、KM3接触器用于电动机的反转控制；正转的反接制动主要用到SB3停止按钮，速度继电器KS－1常开触点、中间继电器KA3、接触器KM2、KM3等；反转的反接制动主要用到SB3停止按钮、速度继电器KS－2常开触点、中间继电器KA4、接触器KM1、KM3等。

图5－7中，KM1、KM2为正、反转接触器，KM3为短接电阻接触器，KA1、KA2、KA3、KA4为中间继电器，KS为速度继电器，其中，KS－1为正转闭合触点，KS－2为反转闭合触点，R为启动与制动电阻。

2.电路的工作原理

正转串电阻降压启动:

额定运行:

当电动机转速上升到一定值时，电动机转速大于120 r/min，速度继电器KS－1常开触点闭合，另外KM1－2常开触点已闭合，所以

停机制动分断电源:

按下停止按钮SB3，中间继电器KA1线圈失电，其控制过程如下:

串接电阻制动:

由于KA3－2已闭合，KM1常闭触点又重新闭合所以KM2线圈得电→KM2主触点闭合→电动机串电阻R反接制动。

制动结束:

当电动机的转速≤100 r/min时，KS－1常驻机构开触点重新分断，使

三相异步电动机的反向启动需按下复合按钮SB2，制动时仍按SB3，其控制原理与正转电路相同，请读者自己分析。

四、操作技能考评

通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表5－1所示。

表5－1　任务操作技能考核要求和考核标准

教学小结

制动有机械抱闸制动和电气制动，电气制动又分为反接制动和能耗制动，反接制动一般采用速度继电器来控制反接制动的时间，反接制动适合于制动迅速，制动不频繁(如各种机床的主轴制动)的场合。

思考与练习

1.反接制动能否采用时间继电器来控制反接制动的时间?

2.电动机反接制动控制与电动机正、反转运行控制的主要区别是什么?

图5－8　控制要求时序图

(1)采用手动和自动控制降压启动。

(2)实现连续运转和点动工作，且当点动工作时要求处于降压状态工作。

(3)具有必要的联锁和保护环节。