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1、第四章三相异步电动机的制动控制线路,第一节机械制动,第二节电力制动,2023年1月23日星期一,电动机自由停车的时间较长，随惯性大小而不同，而某些生产机械要求迅速、准确地停车，如镗床、车床的主电动机需快速停车；起重机为使重物停位准确及现场安全要求，也必须采用快速、可靠的制动方式 制动：就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转（或限制其转速）。制动的方法一般有两类：机械制动和电力制动。,2023年1月23日星期一,1.1 电磁抱闸制动器制动,当电动机的定子绕组断电后，利用机械装置使电动机迅速停转的方法叫机械制动。机械制动常用的方法有：电磁抱闸制动器制动和电磁离合器制动。,电磁铁是利用电磁
2、吸力来操纵牵引机械装置，以完成预期的动作，或用于钢铁零件的吸持固定、铁磁物体的起重搬运等，因此它是将电能转化为机械能的一种低压电器。电磁铁主要由铁心、衔铁、线圈和工作机构四部分组成。,第一节机械制动,1.电磁铁,2023年1月23日星期一,按线圈中通过电流的种类，电磁铁可分为交流电器铁和直流电磁铁。,线圈中通过交流电的电磁铁称为交流电磁铁。为减小涡流与磁滞损耗，交流电磁铁的铁心和衔铁用硅钢片叠压铆成，并在铁心端部装有短路环。交流电磁铁的种类很多，按电流相数分为单相、二相和三相；按线圈额定电压可分为220V和380V；按功能可分为牵引电磁铁、制动电磁铁和起重电磁铁。制动电磁铁按衔铁行程分为长行程
3、（大于10mm）和短行程（小于5mm）两种。交流短行程制动电磁铁为转动式，制动力矩较小，多为单相或两相结构。,（1）交流电磁铁,2023年1月23日星期一,型号及含义：,Magnetic,例：MZD1-100MZD1-200,2023年1月23日星期一,电磁铁和制动器的型号,例：TJ2-100TJ2-200/100,2023年1月23日星期一,1线圈 2衔铁 3铁心 4弹簧 5闸轮 6杠杆 7闸瓦 8轴,电磁抱闸制动器结构示意图,2023年1月23日星期一,电磁抱闸制动器工作原理示意图,1弹簧 2衔铁 3线圈 4铁心 5闸轮 6闸瓦 7杠杆,电源,2023年1月23日星期一,MZD1系列交流单
4、相制动电磁铁 TJ2系列闸瓦制动器,2023年1月23日星期一,制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分。闸轮装在被制动轴上，当线圈通电后，U形衔铁绕轴转动吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆带动闸瓦向外移动，使闸瓦离开闸轮，闸轮和被制动轴可以自由转动。而当线圈断电后，衔铁会释放，在弹簧作用下，制动杠杆带动闸瓦向里运动，使闸瓦紧紧抱住闸轮完成制动。,线圈中通以直流电的电磁铁称为直流电磁铁。直流长行程制动电磁铁主要用于闸瓦制动器，其工作原理与交流制动电磁铁相同。MZZ2H型电磁铁的结构如下页图42所示。,（2）直流电磁铁,2023年1月23日星期一,图4
5、2 直流长行程制动电磁铁的结构1黄铜垫圈 2线圈 3外壳4导向管 5衔铁 6法兰 7油封8接线板 9盖 10箱体11管形电阻 12缓冲弹簧 13钢盖,2023年1月23日星期一,型号及含义：,1）根据机械负荷的要求选择电磁铁的种类和结构形成。2）根据控制系统电压选择电磁铁线圈电压。3）电磁铁的功率应不小于制动或牵引功率。对于制动电磁铁，当制动器的型号确定后，应根据规定正确选配电磁铁。,（3）电磁铁的选用,2023年1月23日星期一,1）安装前应清除灰尘和污垢，并检查衔铁有无机械卡阻。2）电磁铁要牢固地固定在底座上，并在紧固螺钉下放弹簧垫圈锁紧。制动电磁铁要调整好制动电磁铁与制动器之间的连接关系
6、，保证制动器获得所需的制动力矩和力。3）电磁铁应按接线图接线，并接通电源，操作数次，检查衔铁动作是否正常以及有无噪声。4）定期检查衔铁行程的大小，该行程在运行过程中由于制动面的磨损而增大。当衔铁行程达到正常值时，即进行调整，以恢复制动面和转盘间的最小空隙。不让行程增加到正常值以上，因为这样可能引起吸力的显著下降。5）检查连接螺钉的旋紧程度，注意可动部分的机械磨损。,（4）电磁铁的安装与使用,2023年1月23日星期一,2.电磁抱闸制动器断电制动控制线路,电磁抱闸制动器分为断电制动型和通电制动型两种。断电制动型的工作原理：当制动电磁铁的线圈得电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当线圈失电时
7、，闸瓦紧紧抱住闸轮制动。通电制动型的工作原理：当线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，闸瓦与闸轮分开，无制动作用。电磁抱闸制动器断电制动控制的电路如图43所示。,2023年1月23日星期一,图43 电磁抱闸制动器断电制动控制的电路图1线圈 2衔铁 3弹簧 4闸轮 5闸瓦 6杠杆,2023年1月23日星期一,线路工作原理如下：先合上电源开关QS。启动运转：按下启动按钮SB1，接触器KM线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M接通电源，同时电磁抱闸制动器YB线圈得电，衔铁与铁心吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。制动停转：按下停止
8、按钮SB2，接触器KM的线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，同时电磁抱闸制动器线圈YB也失电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下闸瓦紧紧抱住闸轮，使电动机迅速制动而停转。,2023年1月23日星期一,（三）电磁抱闸制动器通电制动控制线路,电磁抱闸制动器通电制动控制的电路如下页图44所示。线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。启动运转：按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M启动运转。由于接触器KM1联锁触头分断，使接触器KM2不能得电动作，所以电磁抱闸制动器的线圈无电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下，闸瓦与闸轮分开，电动机不受制动正常运转。,
9、2023年1月23日星期一,制动停转：按下复合按钮SB2，其常闭触头先分断，使接触器KM1线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，KM1联锁触头恢复闭合，待SB2常开触头闭合后，接触器KM2线圈得电，KM2主触头闭合，电磁抱闸制动器YB线圈得电，铁心吸合衔铁，衔铁克服弹簧拉力，带动杠杆向下移动，使闸瓦紧抱闸轮，电动机被迅速制动而停转。KM2联锁触头分断对KM1联锁。,2023年1月23日星期一,电磁抱闸制动器通电制动控制的电路图1弹簧 2衔铁 3线圈 4铁心 5闸轮 6闸瓦 7杠杆,2023年1月23日星期一,1.2 电磁离合器制动,电磁离合器制动的原理和电磁抱闸制动器的制动原理类似。
10、断电制动型电磁离合器的结构示意图如右图45所示。其结构及制动原理简述如下：,图45 断电制动型电磁离合器的结构示意图1动铁心 2激励线圈 3静铁心4静摩擦片 5动摩擦片 6键7绳轮轴 8法兰 9制动弹簧,2023年1月23日星期一,电磁离合器主要由制动电磁铁（包括动铁心1、静铁心3和激磁线圈2、静摩擦片4、动摩擦片5以及制动弹簧9等组成。电磁铁的静铁心3靠导向轴（图中未画出）连接在电动葫芦本体上，动铁心1与静摩擦片4固定在一起，并只能作轴向移动而不能绕轴转动。动摩擦片5通过连接法兰8与绳轮轴7（与电动机共轴）由键6固定在一起，可随电动机一起转动。,(1)结构,2023年1月23日星期一,电动机
11、静止时，激磁线圈2无电，制动弹簧9将静摩擦片4紧紧地压在动摩擦片5上，此时电动机通过绳轮轴7被制动。当电动机通电运转时，激磁线圈2也同时得电，电磁铁的动铁心1被静铁心3吸合，使静摩擦片4与动摩擦片5分开，于是动摩擦片5连同绳轮轴7在电动机的带动下正常启动运转。当电动机切断电源时，激磁线圈2也同时失电，制动弹簧9立即将静摩擦片4连同铁心1推向转动着的动摩擦片5，强大的弹簧张力迫使动、静摩擦片之间产生足够大的摩擦力，使电动机断电后立即受制动停转。电磁离合器的制动控制线路与图43所示线路基本相同。读者可自行画出并进行分析。,(2)制动原理,2023年1月23日星期一,使电动机在切断电源停转的过程中，
12、产生一个和电动机实际旋转方向相反的电磁力矩（制动力矩），迫使电动机迅速制动停转的方法叫电力制动。电力制动常用的方法：反接制动、能耗制动、电容制动和再生发电制动等,第二节电力制动,2023年1月23日星期一,2.1 反接制动,依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法叫反接制动。其制动原理如下页图46所示。注意：当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机电源，否则电动机将反转。,图46 反接制动原理图,2023年1月23日星期一,1.速度继电器(又称反接制动继电器),速度继电器是反应转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的
13、反接制动控制，故称为反接制动继电器。外形如下页图47所示。,a)JY1 b)JFZ0图47 速度继电器外形,2023年1月23日星期一,（1）速度继电器的型号及含义：,2023年1月23日星期一,(2)速度继电器的结构及工作原理,JYl系列速度继电器的结构如图48所示。,图48 JY1速度继电器结构原理图及符号1转子 2电动机轴 3定子 4绕组 5定子柄6、7静触点 8、9簧片（动触点）,它主要由定子、转子和触点三部分组成。通常速度继电器的触点，在转速达120rmin时能动作，低于100rmin左右时能复位。,2023年1月23日星期一,1转轴 2转子 3定子 4绕组 5摆锤 6、9簧片 7、
14、8静触点,1234567,98,速度继电器的原理示意图,2023年1月23日星期一,速度继电器的原理示意图,2023年1月23日星期一,速度继电器工作原理 速度继电器主要用于三相异步电动机反接制动的控制电路中，它的任务是当三相电源的相序改变以后，产生与实际转子转动方向相反的旋转磁场，从而产生制动力矩。因此，使电动机在制动状态下迅速降低速度。在电机转速接近零时立即发出信号，切断电源使之停车（否则电动机开始反方向起动）。它的转子是一个永久磁铁，与电动机或机械轴连接，随着电动机旋转而旋转。转子与鼠笼转子相似，内有短路条，它也能围绕着转轴转动。当转子随电动机转动时，它的磁场与定子短路条相切割，产生感应
15、电势及感应电流，这与电动机的工作原理相同，故定子随着转子转动而转动起来。定子转动时带动杠杆，杠杆推动触点，使之闭合与分断。当电动机旋转方向改变时，继电器的转子与定子的转向也改变，这时定子就可以触动另外一组触点，使之分断与闭合。当电动机停止时，继电器的触点即恢复原来的静止状态。,2023年1月23日星期一,由于速度继电器工作时是与电动机同轴的，不论电动机正转或反转，电器的两个常开触点，就有一个闭合，准备实行电动机的制动。一旦开始制动时，由控制系统的联锁触点和速度继电器的备用的闭合触点，形成一个电动机相序反接（俗称倒相）电路，使电动机在反接制动下停车。而当电动机的转速接近零时，速度继电器的制动常开
16、触点分断，从而切断电源，电动机制动状态结束。,2023年1月23日星期一,速度继电器主要根据所需控制的转速大小、触头的数量和电压、电流来选用。,1）速度继电器的转轴应与电动机同轴连接，使两轴的中心线重合。速度继电器的轴可用联轴器与电动机的轴连接。2）速度继电器安装接线时，应注意正反向触头不能接错，否则不能实现反接制动控制。3）速度继电器的金属外壳应可靠接地。,（4）速度继电器的安装与使用,（3）速度继电器的选用,（5）速度继电器的常见故障及处理方法,速度继电器的常见故障及处理方法见下页表41。,2023年1月23日星期一,表41 速度继电器的常见故障及处理方法,2.单向启动反接制动控制线路,单
17、向启动反接制动控制电路如图49所示。,2023年1月23日星期一,图49 单向启动反接制动控制电路图,2023年1月23日星期一,反接制动：,2023年1月23日星期一,3.双向启动反接制动控制线路,双向启动反接制动控制电路如图410所示。,图410 双向启动反接制动控制电路图,2023年1月23日星期一,工作原理：先合上电源开关QS。正转启动运转：,反接制动停转：,2023年1月23日星期一,反接制动的优点：制动力强，制动迅速。缺点：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，,2023年1月23日星期一,制动能量消耗大，不宜经常制动。一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常启动与
18、制动的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动控制。,2023年1月23日星期一,2023年1月23日星期一,2.2 能耗制动,当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，迫使电动机迅速停转的方法叫能耗制动。制动原理如图411所示，先断开电源开关QS1，切断电动机的交流电源，这时转子仍沿原方向惯性运转；随后立即合上开关QS2，并将QS1向下合闸，电动机V、W两相定子绕组通入直流电，使定子中产生一个恒定的静止磁场，这样作惯性运转的转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感生电流，其方向可用右手定则判断出来，上面应标，下面应标。转子绕组中一旦产生了感生电流，又立即受到静止磁场的作用，产
19、生电磁转矩，用左手定则判断，可知此转矩的方向正好与电动机的转向相反，使电动机受制动迅速停转。由于这种制动方法是通过在定子绕组中通入直流电以消耗转子惯性运转的动能来进行制动的，所以称为能耗制动，又称动能制动。,2023年1月23日星期一,图411 能耗制动原理图,2023年1月23日星期一,(1)无变压器单相半波整流能耗制动自动控制线路,无变压器单相半波整流单向启动能耗制动自动控制电路如下页图412所示。常用于10kW以下小容量电动机，且对制动要求不高的场合。,2023年1月23日星期一,图412 无变压器单相半波整流单向启动能耗制动控制电路图,2023年1月23日星期一,能耗制动停转：,202
20、3年1月23日星期一,(2)有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路,对于10kW以上容量的电动机，多采用有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路。如图413所示为有变压器单相桥式整流单向启动能耗制动自动控制的电路图。图413与图412的控制电路相同，所以其工作原理也相同。能耗制动的优点：制动准确、平稳，且能量消耗较小。缺点：需附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。一般用于要求制动准确、平稳的场合、如磨床、立式铣床等的控制线路中。,2023年1月23日星期一,图413 有变压器单相桥式整流单向启动能耗制动自动控制的电路图,2023年1月23日星期一,2.3 电容制动,
21、当电动机切断交流电源后，立即在电动机定子绕组的出线端接入电容器来迫使电动机迅速停转的方法叫电容制动。电容制动原理 当旋转着的电动机断开交流电源时，转子内仍有剩磁。随着转子的惯性转动，形成一个随转子转动的旋转磁场。该磁场切割定子绕组产生感生电动势，并通过电容器回路形成感生电流，这个电流产生的磁场与转子绕组中的感生电流相互作用，产生一个与旋转方向相反的制动力矩，使电动机受制动迅速停转。电容制动控制电路如下页图414所示。,2023年1月23日星期一,图414 电容制动控制电路图,2023年1月23日星期一,电容制动停转：,2023年1月23日星期一,当起重机在高处开始下放重物时，电动机转速n小于同步转速n1，这时电动机处于电动运行状态，转子相对于旋转磁场切割磁感线的运动方向发生了改变，其转子电流和电磁转矩的方向都与电动运行时相反。,2.4 再生发电制动,2023年1月23日星期一,再生发电制动原理,a)nn1 回馈制动,2023年1月23日星期一,2023年1月23日星期一,第四章结束谢谢!,2023年1月23日星期一,
