三相异步电动机半波能耗制动电路的改进

摘要:本文就维修电工初级工考证的一个题目对三相交流异步电动机半波能耗制动的原理展开讨论并进一步改进,希望能够从根本上对交流电动机的能耗制动方面的实训教学起到一个辅助作用。

关键词:异步电动机 能耗制动 半波整流

前言

由于很多生产机械都希望在停车时有适当的制动作用,使运动部件迅速停车。而停车制动常用的有机械制动和电气制动等多种方法。其中能耗制动是一种应用很广泛的电气制动方法,其制动准确可靠、制动转矩较平滑、对电网无冲击作用,不但应用于异步电动机,而且应用于同步电动机和直流电动机的制动系统。

那么能耗制动的理论依据又是什么呢?

1、能耗制动的理论依据

能耗制动是在电动机定子绕组与三相交流电源断开之后,立即使其两相定子绕组接上直流电源,于是定子绕组中产生一个静止磁场,转子由于惯性继续在这个磁场中旋转,因此在转子导体里产生感应电动势和感应电流,转子电流又受到静止磁场对它的电场力的作用,从而产生一个转矩,这个转矩阻碍了转子的继续转动,因而产生制动作用,使电动机迅速减速而停止。

2、半波能耗制动电路分析

(1)电路组成

图1是国家试题库维修电工初级工考证技能考核的单相半波能耗制动电路图,其电路主要分为两部分:主电路和控制电路。所用的主要元器件有:转换开关、熔断器、交流接触器、热继电器、按钮、时间继电器、整流二极管。

(2)控制原理

①合上组合开关QF接通三相交流电源。

②按下启动按钮SB1,接触器KM1线圈通电并自锁,主触头闭合,电动机接入三相电源而启动运行。

③当需要停止时,按下停止按钮SB2,KM1线圈断电,其主触头全部释放,电动机脱离电源。

④此时,接触器KM2和时间继电器KT线圈通电并自锁,KT开始计时,KM2主触点闭合将直流电源接入电动机定子绕组,电动机在能耗制动下迅速停车。

另外,当时间继电器KT的整定时间到其延时动断触点断开,接触器KM2线圈断电,KM2主触点断开,使定子绕组脱离直流电源,能耗制动及时结束,保证了停止准确。

⑤该电路的过载保护由热继电器完成。

⑥互锁环节:

()KM2动断触点互锁KM1线圈,KM1动断触点互锁KM2线圈。保证了两个接触器不可能同时得电,避免了电源短路事故发生。

()停止按纽SB2采用复合式按钮,实现了KM1线圈首先断电KM2线圈才得电的联锁控制。保证了在电动机没有脱离三相交流电源时,直流电源不可能接入定子绕组。

⑦直流电源采用二极管单相半波整流电路,电阻R用来调节制动电流大小,改变制动力的大小。

注:KT瞬动常开触点的作用:为防止KT线圈断线或机械卡住故障时KT不动作造成无法切除直流电源的事故。

(3)电路存在的问题

半波能耗制动的直流电流较小,在气隙中的磁通量也较小,产生的制动转矩较小,制动时间就会较长,制动效果不好。尤其是对于功率较小的电动机,根本无法刹车。另外该电路中的FR采用两极型的热继电器,只对于Y形联接的电动机适用;但接法的电动机一旦缺相还能继续运行,两极型的热继电器将不能起到缺相保护作用,势必会烧毁电机。为此针对该电路存在的问题,我们对电路进行改进并通过实验取得了一定尝试。

3、电路改进

为了提高制动效果,必须加大磁场,而磁场的加大又是依靠增大电流来实现,为此,首先把半波整流换成桥式全波整流,使输出的直流电流增大,这样交流电动机的定子绕组中产生的磁场较强,从而产生较大的制动转矩,制动的效果明显。其次,全波整流的直流成分相对较大,在交流电动机呈感性的定子绕组中,定子电路的励磁电流比较稳定,交流电动机的磁场相对也很稳定,能耗制动的精确度较好。第三,在全波整流的过程中,由于定子绕组的电流比较稳定,整个电路的工作稳定性相对较好,安全系数大。但采用变压器比较笨重,成本比较高。图2是改进后的电路图。

图2

结束语

能耗制动所需的时间长短和是负载转矩、稳定的转速以及接入的直流电流等有关,这也正体现了它制动准确的特点。但如果采用半波整流,其直流电流较小,而且含有的交流成分较多,能耗制动的特点体现不出来。而利用全波整流则可以克服这一点。

参考文献

1.赵承荻、王新出.维修电工实习与考级[M].北京:高等教育出版社,2005

2.李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练(第三版)[M].中国劳动社会出版社,2001

3.许廖.工厂电气控制设备[M].机械工业出版社,1996