电气制动控制电路的优化

1.反接制动控制电路工作原理

反接制动就是当电动机停车时，通过改变电动机电源相序使电动机制动。由于电源相序改变，定子绕组产生的旋转磁场方向也与原方向相反，而转子因惯性仍按原方向旋转，于是在转子电路中产生相反的感应电流。转子受到一个与原转动方向相反的力矩的作用，从而使电动机转速迅速下降，实现制动。反接制动控制电路主要由速度继电器KS来实现。一般的速度继电器有两对常开触点和两对常闭触点，可分别用于正、反向运行的反接制动。当电动机起动运行后，转速达到120r/min时，常开触点闭合，常闭触点断开。停车时，当电动机转速小于100r/min时，常开、常闭触点复位。反接制动控制电路有单向反接制动控制电路和双向反接制动控制电路。由于反接制动比较简单，效果较好，但能量消耗较大，因此中型车床和铣床主轴的制动常采用此方法。

（1）单向运行反接制动控制电路

图2-20 单向起动反接制动控制电路

图2-20所示为单向起动反接制动控制电路，其中KM1为正转运行接触器，KM2为反接制动接触器，KS为速度继电器，其转轴与电动机M的转轴同轴相连。当需要电动机M运行时，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电吸合，其主触点闭合接通电动机M的电源，电动机M起动运行。而接触器KM1常闭触点断开，使得在接触器KM1线圈吸合，电动机M运行时，接触器KM2线圈不能吸合。在电动机M起动后，其转速上升到120r/min时，速度继电器KS的常开触点闭合，为接触器KM2线圈电源的接通做准备。当需要电动机M停止时，按下停车按钮SB1，其常闭触点首先断开，切断接触器KM1线圈的电源，接触器KM1失电释放，电动机M断电。同时接触器KM1的常闭触点复位闭合，但因惯性作用，电动机M不能立即停止。然后按钮SB1的常开触点闭合，接通接触器KM2线圈回路的电源，KM2通电吸合并自锁，其主触点闭合接通电动机M的反转电源，使电动机M产生一个反向旋转力矩。这个反向旋转力矩与电动机惯性转动的方向相反，故使电动机M的转速迅速下降。当电动机M转速下降为100r/min时，速度继电器KS的常开触点复位断开，切断接触器KM2线圈的电源，KM2失电释放，完成单向反接制动控制过程。

（2）双向运行反接制动控制电路

图2-21所示为双向起动反接制动控制电路。其中KM1既是正转运行接触器，又是反转运行时的反接制动接触器；KM2既是反转运行接触器，又是正转运行时的反接制动接触器；中间继电器KA完成电动机正、反向起动的反接制动控制；速度继电器KS有两对常开触点，分别用于控制电动机正转和反转时反接制动时间。双向反接制动控制电路的控制原理同单向反接制动基本相同，不同之处是双向反接制动控制电路中电动机M在正、反向运行需要停止时，均可反接制动停车。其电路工作原理如下：

图2-21 双向起动反接制动控制电路(www.xing528.com)

合上电源开关QS。当需要电动机M正转时，按下正转起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电吸合并自锁，其主触点闭合接通电动机M正转电源，电动机M启动正转。同时接触器KM1的常闭辅助触点断开，对接触器KM2实现互锁，当电动机M的正转速度达到120r/min时，速度继电器KS的正转常开触点KS2闭合，为接通接触器KM2线圈电源及电动机M正转反接制动做好准备。当需要电动机M停转时，按下停车按钮SB1，SB1的常闭触点首先断开，切断接触器KM1线圈电源，接触器KM1线圈失电释放，主触点断开电动机M正转电源。然后SB1的常开触点闭合，接通中间继电器KA线圈的电源，中间继电器KA通电吸合，其常闭触点断开，而常开触点闭合，接触器KM2线圈通电吸合，其常开辅助触点闭合，使得松开按钮SB1时，中间继电器KA线圈不会失电，而KM2主触点闭合接通电动机M的反转电源，使电动机M产生一个反向旋转的力矩，电动机M转速迅速下降。当转速下降至100r/min时，速度继电器KS的常开触点复位断开，切断接触器KM2线圈的电源，KM2失电释放，其常开辅助触点复位断开，中间继电器KA断电释放，所有常开常闭触点复位，为下一次电动机M起动及制动做准备。电动机M反转的起动和制动与正转的原理相同。请读者自行分析。

2.能耗制动控制电路

能耗制动是一种应用广泛的电气制动方法。当电动机脱离三相交流电源以后，立即将直流电源接入定子的两相绕组，使绕组中流过直流电流，产生了一个恒定的静止直流磁场。而此时电动机的转子切割直流磁场，在转子绕组中产生感应电流。在静止磁场和感应电流相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此电动机转速迅速下降，从而达到制动的目的。当电动机转速降至零时，转子导体与磁场之间无相对运动，感应电流消失，电动机停转，再将直流电源切除，制动结束。

能耗制动时产生的制动力矩的大小与接入定子绕组中的直流电流大小、电动机的转速及转子电路中的电阻有关。电流越大，产生的静止磁场就越强，而转速越高，转子切割磁力线的速度就越大，产生的制动力矩就越大。但对笼型异步电动机，增大制动力矩只能通过增大接入定子绕组中的直流电流来实现，但接入的直流电流又不能太大，否则会烧坏定子绕组。一般直流电流的大小取为电动机额定电流的0.5～1倍。在机床上常用的有变压器全波整流单向运行能耗制动电路。

图2-22所示为按时间原则控制的单向能耗制动控制电路。其工作原理如下：当电动机M需要转动时，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电吸合并自锁，电动机M单向运行。而接触器KM1的常闭辅助触点断开，使得在接触器KM1得电时，接触器KM2和时间继电器KT线圈不能吸合。当需要电动机M停车时，按下停车按钮SB1时，SB1的常闭触点首先断开，切断接触器KM1线圈电源，KM1失电释放，主触点断开，电动机M脱离三相交流电源。然后按钮SB1的常开触点闭合，使接触器KM2与时间继电器KT线圈相继得电吸合，KT瞬动常开触点闭合、KM2常开辅助触点闭合构成自锁，接触器KM2主触点闭合，将两相电源通过变压器TC减压，整流器VC桥式整流及电阻R限流后的直流电压接至电动机M的两相定子绕组上，对电动机M进行能耗制动，电动机M转速迅速下降。而接触器KM2的常闭辅助触点断开，对接触器KM1实现互锁。当电动机转速接近零时，时间继电器KT的延时断开常闭触点断开，接触器KM2线圈失电释放，切断通入电动机M的两相直流电源，完成电动机M能耗制动过程。同时，接触器KM2的常开辅助触点复位，使时间继电器KT失电释放，所有触点复位。

图2-22 能耗制动控制电路

从能量角度看，能耗制动是把电动机转子运行所储存的动能转变为电能，且又消耗在电动机转子的制动上，与反接制动相比，能量损耗少，制动停车准确。所以，能耗制动适用于电动机容量大，要求制动平稳和起动频繁的场合。但制动速度较反接制动慢一些，另外能耗制动需整流电路。