电气传动自动控制系统第3章.doc

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1、3.4异步电动机的制动工作状态从三相异步电动机机械特性分析中知道，三相异步电动机的固有机械特性和各种人工机械特性遍布于T-n坐标系平面的4个象限。因此，三相异步电动机拖动的交流电力拖动系统运行时，在拖动各种不同负载的条件下，若改变异步电动机电源电压的大小、相序、频率，或者改变绕线式异步电动机转子电路所串电阻等参数，三相异步电动机就会运行在4个象限的各种不同状态。三相异步电动机各种工作状态的定义方法与直流电机是一致的。电动工作状态：指电磁转矩的方向与转速的方向相同，第I、III象限。制动工作状态：指电磁转矩的方向与转速的方向相反，第II、IV象限。与

2、直流电动机相同，异步电动机也可工作于三种制动工作状态：回馈制动、反接制动和能耗制动。3.4.1反接制动状态有倒拉反接（转速反向）制动和电源反接制动两种。1、倒拉反接制动(Plugging)实现方法：在异步电动机转子电路串接较大电阻。制动原理：对绕线式异步电动机拖动位能性负载（比如起重机或电梯），如图3-20所示。系统原来提升重物工作在固有机械特性的A点上，以速度nA稳定工作。若突然在转子电路串入较大的电阻Rad，其机械特性变为曲线3，由于机械惯性，转速不能突变，传动系统由工作点A过渡到A'点。由于此时TA'

3、沿机械特性减速到零时，电机转矩TC仍小于负载转矩TL，重物将倒拉着电机反转，系统则处于反向加速状态，即沿着机制特性3反向加速进入第IV象限到D点，这时，系统又处于新的稳定运行状态，即以nD稳定下放重物。TD与nD的方向相反，故为制动转矩。由于速度反向，故称倒拉反接制动。图3-20异步电动机倒拉反接制动状态时的机械特性改变转子电路串接的电阻Rad的大小可以调整下放速度。所串电阻Rad愈大，下放速度愈快。如图3-20机械特性曲线4所示。倒拉反接制动时，机械特性进入第IV象限，转速反向，即n<0，则转差率s为异步电动机总机械功率Pmec为由于s>1，则P

4、mec小于零，这表示异步电机不是向外输出机械功率，而是负载向电机内输入机械功率。电磁功率Pem为>0电磁功率大于零，表示异步电机仍由定子向转子传递电磁功率。综上，异步电机轴上输入的机械功率转换为电功率之后，连同定子传递来的电磁功率全部变成转子铜耗，消耗在转子电阻上。其功率流图如图3-21所示。转子铜耗pcu2为：pcu2=Pem-Pmec=Pem+

5、Pmec

6、其值很大，故倒拉反接制动的能量损耗较大。优点：可获得稳定的下放速度。缺点：能量损耗较大应用场合：倒拉反接制动可用在位能性负载下放重物的场合，以获得稳定的下放速度。图3-21异步电动机反接制动状

7、态时的功率流图图3-22异步电动机电源反接制动状态时的机械特性2、电源反接制动(ReverseVoltageBraking)实现方法：改变异步电动机的定子接线相序（三条电源线中两条对调），同时对绕线式异步电动机可在转子电路串接适当阻值的电阻。制动原理：如图3-22所示，设异步电动机原在机械特性1上的A点稳定工作。当定子电源相序改变后，旋转磁场的方向改变，从而同步转速n0的方向与原来相反。若同时在转子电路串入电阻Rad，其机械特性为曲线2。由于机械惯性，转速不能突变，工作点由A点过渡到B点，TB<0，电磁转矩的方向与转速方向相反，为制动转矩。这时，系

8、统在电磁转矩TB和负载转矩TL的共同制动作用下，动态减速，沿机械特性2向下变化直到C点，转速为零。若此时切断电源，则系统即停车。否则，由于

9、TC

10、大于TL，系统反向起动，沿机械特性2进入第III象限。若为反抗性负载，则系统稳定工作在D点；若为位能性负载，负载转矩方向不变，则进入第IV象限，稳定工作在E点。（若为鼠笼式异步电动机，其机械特性曲线为曲线3，制动过程类似。）电源反接制动时，同步转速与原来方向相反，即n0<0，则转差率s为：则异步电动机机械功率Pmec为电磁功率Pem为>0即电源反接制动的能量关系与倒拉反接制动的能量关系相同。鼠笼式异步电动

11、机转子无法串电阻，因此反接制动不能过于频繁。优点：制动强度大，制动效果好；可获得的稳定下放速度。缺点：能量损耗较大；制动准确度差，如需停车，需用自动控制线路切断电源。应用场合：电源反接制动适用于迅速停车和迅速反向的场合，也可用在位能负载下放重物的场合，以获得稳定的下放速度。例3-5绕线式异步电动机的铭牌数据如下：PN=3.5KW，nN=910r/min，E2N=204V，I2N=12.2A，lm=2.5。如果拖动额定负载运行时，采用电源反接制动，要求开始制动时最大制动转矩为1.5TN，求转子每相串入的制动电阻值。解：电源反接制动刚开始的转差率为把制

12、动开始点的参数s=s1，T=T1=1.5TN,代入其中，为电源反接制动机械特性的临界转差率有，化简成求得即：=5.72或=