能耗制动

11.工作原理：所谓能耗制动,就是在电动机脱离交流电源的瞬间,在定子绕组中通以直流电,产生静止磁场,与转子中感应电流相互作用,产生制动力矩,从而达到使异步电机迅速停转的一种制动方法。试设计一套电机控制系统。要求：能实现系统的自动能耗制动，有短路和过载保护，同时通过实验分析制动时间以及制动电流对于能耗制动的作用。1如图2-1，三相异步电动机的定子绕组断开三相交流电源而接入直流电时，定子绕组便产生一个恒定的磁场。而转子由于惯性会继续旋转，从而切割恒定磁场产生感应电动势和感应电流，其方向可用右手定则判断。同时，由于转子铁芯电流与磁场相互作用而产生同旋转方向相反的电磁制动转矩，使电动机迅速停车。当电动机的转速下降到零时，转子感应电动势和感应电流均为零，此时制动过程结束。图2-1能耗制动原理图2对于容量较大的电动机，多采用有变压器全波整流能耗制动控制线路。如图3-1所示的为有变压器全波整流单向启动能耗制动控制电路，该线路利用时间继电器进行自动控制。其中直流电源有单向桥式整流器VC提供，TC是整流变压器，电阻R式用来调节直流电流的，从而调节制动强度，电阻R越大，电动机定子通过电流越小，转子切割磁感线产生的电磁转矩越小，制动时间越长；电阻R越小，电动机定子通过电流越大，转子切割磁感线产生的电磁转矩越大，制动时间越短。主电路及控制电路图如下：图3-1主电路及控制电路3控制线路的控制过程如下：合上电源开关QS，按下启动按钮SB1接触器KM1线圈通电，常开主触点和自锁触点闭合，电动机启动运行。制动时，按下停止按钮SB2，接触器KM1断电释放，电动机脱离三相交流电源，同时接触器KM2与时间继电器KT通电，KT开始计时，KM2常开主触点和自锁触点闭合，电动机进入能耗制动。经过一段延时后，电动机转速接近于零，时间继电器延时断开的常闭触点断开，使KM2断电释放，切断直流电源，KM2断电后，常开触点断开，使时间继电器KT断电释放，电动机能耗制动过程结束。图3-2异步电机能耗制动的流程44.1电动机选型本次设计选用的电动机型号为Y90S-4主要参数：PN=1.1KW,UN=380V,nN=1440r/min,IN=2.8A,定子绕组的冷态电阻R=23.38Ω4.2其他主要器件刀开关：刀开关控制电路时，其额定电流要大于电动机额定电流的三倍熔断器：用于电路的短路保护和严重过载保护，用于保护频繁启动电动机的熔断器，考虑频繁启动时发热而熔断器也不应熔断，即Ire≥（3～3.5）IN热继电器：用来对异步电动机进行过载保护，当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用I=（0.6～0.8）IN。交流接触器：它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。额定电流I≥2IN变压器的选择：能耗制动所需要的直流电流IZ=1.5IN=4.2A能耗制动所需要的直流电压UZ=IZR=98.20V变压器的次级电压U1=1.11UZ=109.00V变压器的次级电流I1=1.11IZ=4.25A变压器的容量S=U1I1=463.25VA制动时间一般在2S左右具体型号如表4-155.1电路时序图如图5-1：图5-1电路时序图过程分析：按下启动按钮SB1。接触器KM1线圈通电，常开主触点和自锁触点闭合，电动机启动运行。制动时，按下停止按钮SB2，接触器KM1断电释放，电动机脱离三相交流电源，同时接触器KM2和时间继电器KT通电，KT开始计时，KM2常开主触点和自锁触电闭合，电动机进入能耗制动。经过一段时间后，电动机的转速接近于零，时间继电器延时断开的常闭触点断开，使KM2断电释放，切断直流电流，KM2断电后，常开触点断开，使时间继电器KT断点释放，电动机能耗制动过程结束。66.1调试过程记录合上电源开关QS，按下启动按钮SB1,电动机启动。按下停止按钮SB2。电动机脱离三相电源，KM2与时间继电器KT通电，KT开始计时，电动机进入能耗制动。经过一段延时后，电动机转速接近于零，时间继电器延时断开的常闭触点断开，使KM2断电释放，切断直流电源，时间继电器KT断电释放，电动机能耗制动过程结束，电动机停止转动。不同负载情况下，可调电阻R的大小是不同的，这是需要一个合适的电阻R值，R的值应该在一个合适范围内，这个范围与电机负载有关，当R过小，会导致直流制动电流过大，使电机定子过热；若R过小，会使制动效果不明显。6.2结果分析在不同负载情况下，可调电阻R的大小是不同的，如在重力负载情况下，若在下放重物过程中制动，负载转矩与电磁转矩相反，这是若想要一个较好制动效果，应该使负载转矩较大，这时应该减小R阻值。在其他种类负载时，也需要考虑负载惯性。R的值应该在一个合适范围内，这个范围与电机负载有关，当R过小，会导致直流制动电流过大，使电机定子过热；若R过小，会使制动效果不明显。能耗制动延时时间太长又频繁制动，电机会发烫，严重时可能损坏电机，延时时间太短制动力矩不够，制动效果不明显。7参考文献[1]陈伯时，《电力拖动自动控制系统》，北京：机械工业出版社，出版日期：1992[2]郑凤翼，徐占国，《图解电力拖动系统电路》，北京：人民邮电出版社，出版日期：2006[3]李发海，《电机原理及拖动基础》，北京：清华大学出版社，出版日期：1993[4]顾绳谷，《电机及拖动基础》，北京：机械工业出版社，出版日期：1999[5]隋振有，《电气控制与PLC应用》，北京：中国电力出版社，出版日期：2011[6]王永华，《现代电气控制及PLC应用技术》，北京：北京航天航空大学出版社，出版日期：2008[7]秦曾煌，《电工学》，北京：高等教育出版社，出版日期：2004