電機(jī)拖動與電氣控制 第2版 教案 3.6 三相異步電動機(jī)的制動 課程教案

電機(jī)拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第3章交流電動機(jī)3.6三相異步電動機(jī)的制動授課時數(shù)2授課形式教學(xué)目標(biāo)①掌握三相異步電動機(jī)機(jī)制動方法和特性。②會繪制三相異步電動機(jī)制動過程機(jī)械特性的曲線。③嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和科學(xué)探究精神。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)制動方法和制動過程分析，制動機(jī)械特性曲線分析。教學(xué)內(nèi)容三相異步電動機(jī)可以在機(jī)械特性的四個象限運(yùn)行，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩Tem與轉(zhuǎn)速n方向相同，電磁轉(zhuǎn)矩為電動轉(zhuǎn)矩。電機(jī)運(yùn)行于機(jī)械特性的一、三象限。例如自動往返的工作臺在中間正常運(yùn)行時，電機(jī)是工作在1、3象限。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反時，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)運(yùn)行于制動狀態(tài)，電動機(jī)運(yùn)行于機(jī)械特性的二、四象限，異步電動機(jī)制動的目的是使電力拖動系統(tǒng)快速停車或者使拖動系統(tǒng)盡快減速，對于位能性負(fù)載，制動運(yùn)行還可獲得穩(wěn)定的下降速度。在制動運(yùn)行狀態(tài)中，根據(jù)與的不同情況，又分為回饋制動、反接制動和能耗制動。一、能耗制動在異步電動機(jī)的能耗制動接線圖中。制動時，接觸器觸點(diǎn)KM1斷開，電動機(jī)脫離電網(wǎng)，同時接觸器觸點(diǎn)KM2閉合，在定子繞組中通入直流電流，于是定子繞組便產(chǎn)生一個恒定的磁場。轉(zhuǎn)子在慣性作用下旋轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力，產(chǎn)生制動力矩。轉(zhuǎn)速為零，轉(zhuǎn)矩為零，易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。三相異步電動機(jī)拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩需要制動停車時，在時要及時切斷直流電源，才能保證準(zhǔn)確停車；如果需要反轉(zhuǎn)運(yùn)行，則不能切斷直流電源，這時電動機(jī)拖著負(fù)載先減速到后，接著便反轉(zhuǎn)。例如起重機(jī)低速下放重物時，經(jīng)常運(yùn)行在這種狀態(tài)。通過改變直流勵磁電流的大小，或改變轉(zhuǎn)子回路所串電阻的值，均可以調(diào)節(jié)能耗制動運(yùn)行時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。二、反接制動1.倒拉反轉(zhuǎn)反接制動三相異步電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子突然串接較大電阻，由于轉(zhuǎn)速不能突變，將過渡到B點(diǎn)，沿曲線2運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速降為n=0時，TC<TL，在重物G的作用下，倒拉電動機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，并加速到D點(diǎn)，TD=TL，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為-nD穩(wěn)定運(yùn)行，重物勻速下降。要實(shí)現(xiàn)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，轉(zhuǎn)子回路必須串接足夠大的電阻，使工作點(diǎn)位于第四象限。這種制動方式的目的主要是限制重物的下放速度。2.定子兩相反接的反接制動當(dāng)異步電動機(jī)帶負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行在電動狀態(tài)時，定子兩相繞組出線端對調(diào)，改變定子電壓的相序，所以定子旋轉(zhuǎn)磁場方向改變了，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，變?yōu)橹苿有再|(zhì)，電動機(jī)便進(jìn)入了反接制動狀態(tài)。對于繞線式異步電機(jī)，為了限制反接制動時過大的電流沖擊，電源相序反接的同時在轉(zhuǎn)子電路中串接較大電阻，對于籠型異步電機(jī)可在定子回路中串入電阻。電動機(jī)在第Ⅰ象限的機(jī)械特性曲線1上的A點(diǎn)穩(wěn)定電動運(yùn)行，反接制動時，改變電源相序，轉(zhuǎn)子回路串入電阻，電動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)從曲線A點(diǎn)，平移到反相序聯(lián)接特性曲線2的B點(diǎn)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為。在和負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)速急速下降，從運(yùn)行點(diǎn)B沿曲線2降到C點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為零。從的運(yùn)行過程稱為反接制動。反接制動到C點(diǎn)后，根據(jù)負(fù)載形式和大小，可能出現(xiàn)三種運(yùn)行狀態(tài)：如果電機(jī)拖動的是反抗性負(fù)載且，異步電機(jī)將準(zhǔn)確停車。如果反抗性負(fù)載的，由于異步電機(jī)反向啟動轉(zhuǎn)矩大于反向負(fù)載轉(zhuǎn)矩，異步電機(jī)將反轉(zhuǎn)啟動，運(yùn)行點(diǎn)沿反接制動曲線2運(yùn)行至D點(diǎn)，最終穩(wěn)定運(yùn)行在第Ⅲ象限，這時異步電機(jī)工作在反向電動機(jī)狀態(tài)。在這種條件下，如果需要制動停車，必須在反接制動到C點(diǎn)時切斷電源，確保準(zhǔn)確停車。當(dāng)異步電機(jī)拖動位能性負(fù)載反接制動到C點(diǎn)時，運(yùn)行點(diǎn)沿曲線2從C到E點(diǎn)，最后穩(wěn)定運(yùn)行在點(diǎn)，異步電機(jī)工作在反向回饋制動狀態(tài)。三、回饋制動當(dāng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時，便進(jìn)入回饋制動運(yùn)行狀態(tài)。在異步電機(jī)電力拖動系統(tǒng)中，只有在外力的作用下，轉(zhuǎn)速才有可能超過同步轉(zhuǎn)速，引起電磁轉(zhuǎn)矩反向成為制動轉(zhuǎn)矩，電機(jī)進(jìn)入回饋制動狀態(tài)。回饋制動時，異步電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，不過如果定子不接電網(wǎng)，電動機(jī)不能從電網(wǎng)吸取無功電流建立磁場，就發(fā)不出有功電能。如在異步電動機(jī)三相定子出線端并上三相電容器提供無功功率即可發(fā)出電來，這就是自勵式異步發(fā)電動機(jī)?；仞佒苿映Ｓ糜诟咚偾乙髣蛩傧路胖匚锏膱龊?。實(shí)際上，除了下放重物時產(chǎn)