三相异步电动机的制动原理和方法

电气制动就是电动机产生一个与电机旋转方向相反的电磁转矩，使电动机快速停车或阻止电动机转速增加。电气制动容易实现自动控制，所以在电力拖动系统中被广泛采用。

1.能耗制动

异步电动机的能耗制动接线如图4.32（a）所示。设电动机原来处于电动运行状态，转速为n，能耗制动时断开开关S1，将电动机从电网中断开，同时闭合开关S2，此时直流电流流过定子绕组，于是定子绕组产生一个恒定磁场，转子因惯性而继续旋转并切割该恒定磁场，转子导体中便产生感应电动势及感应电流。由图4.32（b）可以判定，转子感应电流与恒定磁场作用产生的电磁转矩与电机转向相反，为制动转矩，因此转速迅速下降，当转速下降至零时，转子感应电动势和感应电流均为零，制动结束。制动期间，转子的动能转变为电能消耗在转子回路的电阻上，所以称为能耗制动。

图4.32　三相异步电动机的能耗制动

（a）接线图；（b）制动原理

2.反接制动

电动机转子的转向和定子旋转磁场的转向相反，电动机运行在制动状态，这种制动称为反接制动。反接制动有以下两种方法：

（1）改变定子电源相序的反接制动（正转反接）。反接制动通过改变定子绕组上所加电源的相序来实现，如图4.33所示。

图4.33　三相异步电动机定子绕组两相反接的反接制动

（a）接线图；（b）机械特性曲线

制动时把定子两相电源接线端对调，则定子电源相序改变，定子旋转磁场的转向发生了改变，电磁转矩的方向也随之改变，但由于惯性电机的旋转方向未变，所以电磁转矩变为制动性转矩，电动机在制动转矩作用下开始减速，当转速降为零时，制动结束。此时应切断电源，否则电动机可能反转。由于反接时，旋转磁场和转子的相对速度很大，故转子电流和定子电流都很大，为限制电流，常常在定子回路中串入限流电阻R。

图4.34　异步电动机倒拉反转的反接制动

（a）接线图；（b）机械特性曲线

（2）倒拉反转的反接制动（正接反转）。这种制动适用于绕线式异步电动机拖动位能性负载的情况，它能够使重物获得稳定的下放速度。

如图4.34所示，当电动机工作在a点时，在转子回路串入足够大的电阻R，电动机的工作点从a点平移到b点，电动机开始减速运行，当运行到点c时，此时转速n为零，电磁转矩Tc小于TL，重物将电动机倒拉反向旋转，在重物作用下，电动机反向加速，电磁转矩逐步增大，直到点d，Td=TL为止，电动机便以较低的转速nd下放重物，在cd段，电磁转矩与电机转向相反，起制动作用，而此时负载转矩成为拖动转矩，拉着电动机反转，所以把这种制动称为倒拉反转的反接制动。调节转子回路电阻大小可以获得不同的重物下放的速度，所串电阻越大，获得下放重物的速度也越大。

反接制动中负载输入的机械功率转变成电功率后，连同定子传递的电磁功率一起全部消耗在转子回路的电阻上，因此反接制动的能量损耗比较大，且转差率大于1。(www.xing528.com)

3.回馈制动

在电动机工作过程中，由于外来因素（如电动机下放重物）的影响，电动机转速n超过旋转磁场的同步转速n1，电动机进入发电运行状态，电磁转矩起制动作用，电机将机械能转变为电能回馈电网，所以称为回馈制动，故又称为再生制动或反馈制动。此时转差率s＜0。

回馈制动可将负载输入的机械能转换成电能回馈至电网，但仅当电动机转速n＞n1时才能实现回馈制动。

小　结

异步电动机调速有变极调速、变频调速、变转差率转速。其中变转差率调速包括绕线式异步电动机的转子串电阻调速、串级调速和降压调速。

变极调速是通过改变定子绕组的接线方式来改变定子的极对数的，变极调速只适用于鼠笼式异步电动机。为保证变极前后电动机的转向不变，应任意对调两根电源线。

异步电动机电气制动的方法有能耗制动、反接制动、回馈制动。

习　题

（1）三相异步电动机有哪几种调速方法？

（2）如何实现三相异步电动机的变极调速？变极调速前后若不改变电源相序，电机的转向是否发生变化？

（3）三相异步电动机有哪几种制动方法？每种方法下的转差率和能量传递关系有何不同？

（4）一台三相四极绕线式异步电动机，nN=1465r/min，转子每相电阻r2=0.03Ω，若负载转矩不变，要求把转速降到n=1080r/min，试求转子回路每相应串多大电阻？

综合实训

1.实训目标

掌握三相异步电动机调速的方法及原理。

2.实训要求

（1）熟悉三相异步电动机的各种调速原理接线图，并能正确接线。

（2）了解三相异步电动机的各种调速方法的特点及适用场合。