电力制动电路优化设计

电力制动是在切断电动机电源后，利用电气线路让电动机产生与旋转方向相反的制动力矩进行制动。电力制动方式主要有反接制动、能耗制动和电容制动等。

1.反接制动

反接制动是在切断电动机的正常电源后，马上改变电源相序并提供给电动机，让电动机定子绕组产生相反的旋转磁场对依靠惯性运转的转子进行制动。

（1）单向起动反接制动控制电路

单向起动反接制动控制电路如图3-91所示。图中的KS为速度继电器。安装在电动机转轴上。用来检测电动机旋转情况。当电动机转速接近零时。速度继电器KS触点会产生动作。停止制动。

图3-91 单向起动反接制动控制电路

电路工作原理分析如下：

1）闭合电源开关QS。

2）起动控制。按下起动按钮SB1→接触器KM1线圈得电→KM1常开辅助触点闭合、常闭辅助触点断开、主触点闭合→KM1常开辅助触点闭合使SB1断开后KM1线圈继续得电（自锁）。KM1常闭辅助触点断开使KM2线圈无法得电。KM1主触点闭合使电动机通电运转。在电动机运转期间。速度继电器KS常开触点处于闭合状态。

3）制动控制。按下停止复合按钮SB2→接触器KM1线圈失电。接触器KM2线圈得电→KM1主触点断开使电动机断电；KM2主触点闭合。为电动机提供反转电源。电动机转子在反转磁场作用下转速迅速降低→当电动机转速很低（小于100r/min）时。速度继电器KS常开触点断开→接触器KM2线圈失电→KM2主触点断开。电动机反转制动电源切断。

4）断开电源开关QS。

电动机在采用单向起动反接制动时。定子绕组旋转磁场与转子的相对速度（n₁+n）很高。定子绕组中的电流很大。可达额定电流的10倍。所以这种制动方式一般用于容量在10kW以下电动机的制动。并且对于4.5kW以下的电动机还需在反转供电电路中串接限流电阻R。限流电阻R的阻值大小可根据下面两个经验公式来估算：

R≈1.5×220/I（在电源电压为380V。要求制动电流为起动电流I一半时）

R≈1.3×220/I（在电源电压为380V。要求制动电流等于起动电流I时）

若仅在两相反接制动电路中串接电阻。一般要求电阻值为上面估算值的1.5倍。

（2）双向起动反接制动控制电路

双向起动反接制动控制电路如图3-92所示。

图3-92 双向起动反接制动控制电路

双向起动反接制动控制电路可以对电动机进行正向减压起动、反接制动。也可以对电动机反向减压起动、反接制动。图3-92中的接触器KM1、KM3和中间继电器KA1、KA2用作正向起动、反接制动控制；接触器KM2、KM3和中间继电器KA2、KA4用作反向起动、反接制动控制；速度继电器KS有KS-1和KS-2两个常开触点。分别用作正转和反转速度检测。

双向起动反接制动控制电路对电动机的正向减压起动、反接制动原理与反向减压起动、反接制动基本相同。下面仅介绍电路对电动机正向减压起动和反接制动控制的原理。

电路工作原理分析如下：

1）闭合电源开关QS。

2）正向减压起动控制。

3）正向全速运行控制。

4）反接制动控制。

5）断开电源开关QS。

2.能耗制动(www.xing528.com)

能耗制动是在切断电动机交流电源后，给任意两相定子绕组通入直流电，让直流电产生与转子旋转方向相反的制动力矩以消耗转子的惯性来进行制动。

（1）无变压器单相半波整流能耗制动控制电路

无变压器单相半波整流能耗制动控制电路如图3-93所示，该电路采用一个二极管构成半波整流电路，将交流电转换成直流电。由于采用的元器件少，因此该电路简单且成本低，适合作10kW以下小容量电动机的制动控制。

图3-93 无变压器单相半波整流能耗制动控制电路

电路工作原理分析如下：

1）闭合电源开关QS。

2）起动控制。按下起动按钮SB1→接触器KM1线圈得电→KM1常开辅助触点闭合、常闭辅助触点断开、主触点闭合→KM1常开辅助触点闭合锁定KM1线圈得电，KM1常闭辅助触点断开使KM2线圈无法得电，KM1主触点闭合使电动机通电运转。

3）制动控制。

4）断开电源开关QS。

（2）有变压器单相桥式整流能耗制动电路

有变压器单相桥式整流能耗制动电路如图3-94所示。

图3-94 有变压器单相桥式整流能耗制动电路

从图3-94可以看出，该电路的控制电路部分与图3-93相同，两电路的不同在于制动直流电的获取方式不同。在按下停止按钮SB2后，接触器KM2的主触点闭合（控制过程与图3-93相同），L2、L3相电压送到变压器TC，经TC降压和桥式整流器VC整流后，VC输出直流电压，该直流电压经电位器RP调节后加到电动机的V、W端，有直流电流流入电动机，对电动机进行能耗制动。

能耗制动具有制动平稳、准确和能量消耗小等优点，它可以通过改变直流电流大小（调节限流电阻）来改变制动力矩的大小。能耗制动的缺点是电路中所需的直流电源装置费用高，制动力较弱（特别是低速制动时），所以能耗制动一般用在要求制动平稳、准确的场合，如立式铣床和磨床等生产机械设备中。

3.电容制动

运行的电动机在停止供电后依靠惯性继续运转，此时的转子仍有剩磁，带有磁性的转子运转时其磁场切割定子绕组，定子绕组会产生电动势，若用电容将3个定子绕组连接起来，定子绕组中就有电流产生，该电流会产生磁场，该磁场与旋转的转子磁场正好相反，通过排斥作用对转子进行制动。电容制动控制电路如图3-95所示。

电路工作原理分析如下：

1）闭合电源开关QS。

2）起动控制。

图3-95 电容制动控制电路

3）制动控制。

4）断开电源开关QS。

电容制动具有制动迅速（制动停车时间为1～3s）、能量损耗小和设备简单等优点，通常用于10kW以下小容量电动机的制动控制，特别适合用在有机械摩擦阻力的生产机械设备和需要同时制动的多台电动机中。