1、2022-4-11機電系統與測控技術研究所12 基本電氣控制電路基本電氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路制動方式制動方式：機械制動機械制動：機械抱閘、液壓或氣壓制動：機械抱閘、液壓或氣壓制動電氣制動電氣制動：反接制動、能耗制動、電容制動等，：反接制動、能耗制動、電容制動等， 實質是產生反向制動轉矩。實質是產生反向制動轉矩。 2.4.1、反接制動控制線路、反接制動控制線路原理：原理：電動機反接制動方法就是在想要停車時，將電動機上電動機反接制動方法就是在想要停車時，將電動機上三相三相電源的相序改變，使之產生與轉子慣性轉動方向相反的轉矩電源的相序改變，使之產

2、生與轉子慣性轉動方向相反的轉矩，這，這樣電動機的轉速就能迅速下降，當轉速接近零時將電源切除。樣電動機的轉速就能迅速下降，當轉速接近零時將電源切除。回顧回顧2022-4-11機電系統與測控技術研究所22 基本電氣控制電路基本電氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路2.4.2、能耗制動控制線路、能耗制動控制線路原理：原理：電動機能耗制動方法就是在電動機脫離三相交流電源后，電動機能耗制動方法就是在電動機脫離三相交流電源后，在在定子繞組中加入一個直流電源，產生一個恒定磁場定子繞組中加入一個直流電源，產生一個恒定磁場，慣性運轉，慣性運轉的轉子繞組切割恒定磁力線，產生

3、與慣性轉動方向相反的電磁轉的轉子繞組切割恒定磁力線，產生與慣性轉動方向相反的電磁轉矩，對轉子起制動作用，當轉速將至零時再切除直流電源，也就矩，對轉子起制動作用，當轉速將至零時再切除直流電源，也就是，轉子原來儲存的機械能轉變為電能，消耗在轉子回路的電阻是，轉子原來儲存的機械能轉變為電能，消耗在轉子回路的電阻上，轉速為零時再將其切除。上，轉速為零時再將其切除。能耗制動方式：能耗制動方式：可以通過手動的復合按鈕來實現，也可以按照時可以通過手動的復合按鈕來實現，也可以按照時間原則，或按照速度原則來實現。間原則，或按照速度原則來實現。2022-4-11機電系統與測控技術研究所32 基本電氣控制電路基本電

4、氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路2.4.2、能耗制動控制線路、能耗制動控制線路用復合按鈕實現用復合按鈕實現QSFU1KM1L1L2L3U11 V11 W11M3FRFU2KM2TCVCKM2KM2RP變壓器變壓器整流電路整流電路調節制動電流的電阻調節制動電流的電阻制動時該觸點制動時該觸點閉合，給變壓閉合，給變壓整流電路供電整流電路供電由于能耗制動由于能耗制動時已將三相交時已將三相交流電源去掉，流電源去掉，旋轉磁場消失，旋轉磁場消失，此時該接觸器此時該接觸器的主觸點閉合，的主觸點閉合，為三相異步電為三相異步電動機的任意兩動機的任意兩相定子繞組通相定子繞

5、組通入直流電，產入直流電，產生一個穩定磁生一個穩定磁場。場。熱繼電器的動斷觸點熱繼電器的動斷觸點啟動按鈕啟動按鈕停止按鈕的停止按鈕的復合按鈕，復合按鈕，即能耗制動即能耗制動按鈕按鈕自鎖按鈕自鎖按鈕制動時鎖住制動時鎖住KM1，防止此時防止此時KM1閉閉合而燒毀整流電合而燒毀整流電路路啟動時該線圈得電啟動時該線圈得電制動時該制動時該線圈得電線圈得電KM1SB2FU2U21FRSB1KM2KM2KM1V212022-4-11機電系統與測控技術研究所42 基本電氣控制電路基本電氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路2.4.2、能耗制動控制線路、能耗制動控制線路用復

6、合按鈕實現用復合按鈕實現2022-4-11機電系統與測控技術研究所5主電路中接觸器KM1的主觸點閉合，將三相交流電源接至電動機 KM2的主觸點閉合，將全波整流裝置提供的直流電源接至電動機。按下SB2SB1動斷觸點斷開KM1得電并自鎖電動機M運行按下SB1KM1失電電動機M脫離三相電源，作慣性運轉SB1動合觸點閉合KM2得電電動機M接入直 流，制動開始釋放SB1KM2失電電動機M切除直流電源，制動結束啟動按鈕啟動按鈕能耗制能耗制動按鈕動按鈕2022-4-11機電系統與測控技術研究所62 基本電氣控制電路基本電氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路2.4.2、

7、能耗制動控制線路、能耗制動控制線路按時間原則按時間原則QSFU1KM1L1L2L3U11 V11 W11M3FRFU2KM2TCVCKM2KM2RPKM1SB2FU2U21FRSB1KM2KM2KM1V21KTKTKM1KM2KT熱繼電器熱繼電器動斷觸點動斷觸點啟動啟動按鈕按鈕能耗制能耗制動按鈕動按鈕自鎖自鎖按鈕按鈕制動時鎖住制動時鎖住KM1，防止此時防止此時KM1閉閉合而燒毀整流電合而燒毀整流電路路時間時間繼電繼電器線器線圈圈KT輔助輔助常開觸點常開觸點KT延時斷延時斷開常閉觸點開常閉觸點互鎖互鎖按鈕按鈕2022-4-11機電系統與測控技術研究所7啟動啟動按鈕按鈕能耗制能耗制動按鈕動按鈕啟動

8、：啟動：按下SB2KM1得電互鎖KM1常閉觸點斷開KM1常開觸點閉合自鎖KM1主觸點閉合電機全壓啟動制動：制動：按下SB1SB1常閉觸點斷開KM1斷電KM1主觸點斷開電機脫離交流電源KM1輔常閉觸點閉合KM2得電KM2輔常閉觸點斷開互鎖KM2主觸點閉合，電機通入直流電實現能耗制動SB1常開觸點閉合KT得電延時KT延時常閉觸點斷開延時KM2斷電KM2主觸點斷開能耗制動結束電動機自由停車至零KM2輔常開觸點斷開KT線圈斷電KM2輔常開觸點閉合與KT常開觸點實現聯合自鎖2022-4-11機電系統與測控技術研究所8KT常開瞬動觸點與常開瞬動觸點與KM2輔助常開觸點串聯組成輔助常開觸點串聯組成聯合自鎖聯

9、合自鎖，是考慮時間繼電器線圈斷線或機械卡阻時，電動機在按下是考慮時間繼電器線圈斷線或機械卡阻時，電動機在按下按鈕按鈕SB1后電動機能迅速制動，兩相的定子繞組不致長期后電動機能迅速制動，兩相的定子繞組不致長期接入直流電源。接入直流電源。應用：應用：適用于負載轉速比較穩定的生產設備上。適用于負載轉速比較穩定的生產設備上。2022-4-11機電系統與測控技術研究所92 基本電氣控制電路基本電氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路2.4.2、能耗制動控制線路、能耗制動控制線路按速度原則按速度原則QSFU1KM1L1L2L3U11 V11 W11M3FRFU2KM2

10、TCVCKM2KM2RPKS速度繼電器速度繼電器啟動按鈕啟動按鈕能耗制能耗制動按鈕動按鈕自鎖按鈕自鎖按鈕互鎖按鈕互鎖按鈕速度繼電器速度繼電器常開觸點常開觸點KM1SB2FU2U21FRSB1KM2KM2KM1V21KM1nKS2KM22022-4-11機電系統與測控技術研究所10按下SB1KM1線圈失電 當速度在1203000r/min范圍內，速度繼電器常開觸頭閉合。 當n100r/min時，其觸點復位。啟動按鈕啟動按鈕能耗制能耗制動按鈕動按鈕SB1常閉觸點斷開KM1主觸點斷開電機脫離交流電KM1常閉輔助觸點閉合SB1常開觸點閉合(ks已閉合)KM2得電KM2主觸點閉合定子通直流電進入能耗制動

11、當n100r/min時繼電器動作Ks打開KM2線圈失電KM2主觸點斷開切除直流制動結束對于負載轉速經常因生產加工需要變化的生產機械，對于負載轉速經常因生產加工需要變化的生產機械，采用速度原則控制能耗制動。采用速度原則控制能耗制動。2022-4-11機電系統與測控技術研究所112 基本電氣控制電路基本電氣控制電路2.4、交流異步電動機的制動控制線路、交流異步電動機的制動控制線路2.4.2、能耗制動控制線路、能耗制動控制線路可逆運行能耗制動控制線路可逆運行能耗制動控制線路QSFU1KM1L1L2L3U11 V11 W11M3FRFU2KM3TCVCKM3RPKSKM2KM1SB2FU2U21FRS

12、B1KM3KM2KM1V21KM2nKS1KM3KM2SB3KM1KM2KM1SB1KM3nKS2正轉接觸器正轉接觸器反轉接觸器反轉接觸器能耗制動接觸器能耗制動接觸器速度繼電器速度繼電器正轉動作正轉動作速度繼電器速度繼電器反轉動作反轉動作停止按鈕停止按鈕正轉啟正轉啟動按鈕動按鈕反轉啟反轉啟動按鈕動按鈕2022-4-11機電系統與測控技術研究所12停止按鈕停止按鈕正轉啟正轉啟動按鈕動按鈕正向啟動：正向啟動：按下正向啟動按鈕SB2KM1線圈得電輔常閉觸點斷開與KM2互鎖輔常閉觸點斷開切斷KM3線圈回路輔常開觸點閉合自鎖主觸點閉合電機全壓啟動運行電機轉速上升到120r/min速度繼電器動作KS1常開

13、觸點閉合為能耗制動做準備2022-4-11機電系統與測控技術研究所13停止按鈕停止按鈕正轉啟正轉啟動按鈕動按鈕能耗制動：能耗制動：按下停止按鈕SB1SB1常開觸點閉合SB1常閉觸點斷開KM1線圈失電主觸點斷開電機脫離交流電慣性運動輔常閉觸點閉合KM3線圈得電KS1閉合輔常閉觸點斷開切斷KM1、KM2線圈啟動回路輔常開觸點斷開自鎖主觸點閉合電動機通入直流電流實現能耗制動當電機轉速下降至100r/minKS1常開觸點斷開KM3線圈失電能耗制動結束，電機自由停車2022-4-11機電系統與測控技術研究所14作業一：作業一：2.4、2.5、2.7空一頁作業二：作業二：2.9、2.10、2.172022

14、-4-11機電系統與測控技術研究所153.1 概述概述3 電機調速控制線路電機調速控制線路 電機拖動的應用電機拖動的應用定義：定義：電機拖動，也叫電力拖動，就是把電源的能量，經電動電機拖動，也叫電力拖動，就是把電源的能量，經電動機轉化為機械能，帶動機械，使機械運動，包括直線運動，轉機轉化為機械能，帶動機械，使機械運動，包括直線運動，轉動，或其它形式的運動。電力拖動，是一門以電力，電機，自動，或其它形式的運動。電力拖動，是一門以電力，電機，自控為基礎的，應用廣泛的學科。控為基礎的，應用廣泛的學科。調速：調速：在生產實踐中，許多生產機械的電力拖動系統運行速度在生產實踐中，許多生產機械的電力拖動系統

15、運行速度需要根據加工工藝要求而人為調節。這種負載不變，人為調節需要根據加工工藝要求而人為調節。這種負載不變，人為調節轉速的過程稱為調速。轉速的過程稱為調速。2022-4-11機電系統與測控技術研究所163.1 概述概述3 電機調速控制線路電機調速控制線路 電機的分類電機的分類按工作電源分交流電動機直流電動機單相電動機三相電動機(a) 直流電動機(b) 單相交流電動機(c) 三相交流電動機 直流電機由定子和轉子兩部分組成。直流電機由定子和轉子兩部分組成。 直流電機的轉子直流電機的轉子則由電樞、換向器和轉軸等部件構成。則由電樞、換向器和轉軸等部件構成。 直流電動機是利用換向器來自動改變線圈中的電流

16、方向，直流電動機是利用換向器來自動改變線圈中的電流方向， 從而使線圈受力方向一致而連續旋轉的。從而使線圈受力方向一致而連續旋轉的。 交流電動機由定子和轉子交流電動機由定子和轉子組成，定子就是電磁鐵，轉子組成，定子就是電磁鐵，轉子 就是線圈。交流電動機沒有換向器，主要是通電線圈在就是線圈。交流電動機沒有換向器，主要是通電線圈在 磁場里轉動。磁場里轉動。2022-4-11機電系統與測控技術研究所173.1 概述概述3 電機調速控制線路電機調速控制線路 電機的分類電機的分類按結構及工作原理分同步電動機異步電動機感應電動機交流換向器電動機永磁同步電動機磁滯同步電動機磁阻同步電動機三相異步電動機罩極異步

17、電動機單相異步電動機 同步電機和異步電機的定子繞組是相同的，同步電機和異步電機的定子繞組是相同的，主要區別主要區別在于在于 轉子的結構。同步電機的轉子上有直流勵磁繞組，所以需轉子的結構。同步電機的轉子上有直流勵磁繞組，所以需 要外加勵磁電源，通過滑環引入電流；而異步電機的轉子要外加勵磁電源，通過滑環引入電流；而異步電機的轉子 是短路的繞組，靠電磁感應產生電流。相比之下，同步電是短路的繞組，靠電磁感應產生電流。相比之下，同步電 機較復雜，造價高。機較復雜，造價高。 2022-4-11機電系統與測控技術研究所18 電機的分類按用途分控制用電動機驅動用電動機按起動與運行方式分類電容起動運轉式電動機電

18、容起動式電動機電容運轉式電動機分相式電動機電動工具用電動機其它通用小型機械設備用電動機家電用電動機步進電動機伺服電動機按轉子結構分繞線轉子感應電動機籠型感應電動機按運轉結構分恒速電動機高速電動機低速電動機調速電動機2022-4-11機電系統與測控技術研究所193.2 三相異步電動機簡介三相異步電動機簡介3 電機調速控制線路電機調速控制線路三相異步電機主要用作電動機，拖動各種生產機械。結構簡單、三相異步電機主要用作電動機，拖動各種生產機械。結構簡單、制造、使用和維護方便，運行可靠，成本低，效率高，得以廣泛制造、使用和維護方便，運行可靠，成本低，效率高，得以廣泛應用。但是，功率因數低、起動和調速性

19、能差。應用。但是，功率因數低、起動和調速性能差。2022-4-11機電系統與測控技術研究所203 電機調速控制線路電機調速控制線路3.2 三相異步電動機的基本結構 定子部分定子部分1、定子鐵心：由導磁性能很好的硅鋼片疊成、定子鐵心：由導磁性能很好的硅鋼片疊成導磁部分。導磁部分。2、定子繞組：放在定子鐵心內圓槽內、定子繞組：放在定子鐵心內圓槽內導電部分。導電部分。3、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。(a)定子 (b)定子鐵心2022-4-11機電系統與測控技術研究所21 轉子部分轉子部分1、轉子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路

20、的一部分。、轉子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。2、轉子繞組：、轉子繞組： 繞線型感應電動機籠型感應電動機 1) 鼠籠式轉子鼠籠式轉子：轉子鐵心的每個槽內插入一根裸導條，形成：轉子鐵心的每個槽內插入一根裸導條，形成一個多相對稱短路繞組。一個多相對稱短路繞組。 2) 繞線式轉子繞線式轉子：轉子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉子鐵心：轉子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉子鐵心槽內。槽內。2022-4-11機電系統與測控技術研究所22包括端蓋、風扇等。包括端蓋、風扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上改裝有軸承，用以支撐轉子軸。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上改裝有軸承，用以支撐轉子軸。風扇則用來通風冷卻

21、。風扇則用來通風冷卻。 其它部分其它部分2022-4-11機電系統與測控技術研究所23下圖是它主要部件的拆分圖。下圖是它主要部件的拆分圖。 右圖是一臺三相籠型感應電動機的外形圖。右圖是一臺三相籠型感應電動機的外形圖。2022-4-11機電系統與測控技術研究所24籠型定子鐵心和繞組結構籠型定子鐵心和繞組結構2022-4-11機電系統與測控技術研究所252022-4-11機電系統與測控技術研究所26三相繞線型轉子三相繞線型轉子結構圖結構圖2022-4-11機電系統與測控技術研究所27繞線式電動機繞線式電動機可以通過轉子上的滑環外接電阻器來改變轉子回路可以通過轉子上的滑環外接電阻器來改變轉子回路電阻

22、，從而增大啟動轉矩。啟動電路較復雜，最大的優點就是電阻，從而增大啟動轉矩。啟動電路較復雜，最大的優點就是啟啟動轉矩大動轉矩大，啟動電流小啟動電流小，調速性能較好調速性能較好，一般用于需要調速的地，一般用于需要調速的地方，比如冶金、起重等。但比鼠籠型異步電動機結構復雜，價格方，比如冶金、起重等。但比鼠籠型異步電動機結構復雜，價格較貴，運行的可靠性也較差。較貴，運行的可靠性也較差。 籠型電動機籠型電動機轉子回路電阻固定。通電后，轉矩隨轉速上升而增大。轉子回路電阻固定。通電后，轉矩隨轉速上升而增大。結構簡單，價格低，啟動電路簡單（小功率的可以直接啟動），結構簡單，價格低，啟動電路簡單（小功率的可以直

23、接啟動），啟動轉矩比較小啟動轉矩比較小，啟動電流大啟動電流大，沒有特殊要求的場合都可以使用，沒有特殊要求的場合都可以使用，所以我們平時看到的電機，大部分都是籠型電動機。所以我們平時看到的電機，大部分都是籠型電動機。2022-4-11機電系統與測控技術研究所283.3 三相異步電動機的轉動原理三相異步電動機的轉動原理3 電機調速控制線路電機調速控制線路鼠籠型轉子隨旋轉磁極而轉動的實驗鼠籠型轉子隨旋轉磁極而轉動的實驗2022-4-11機電系統與測控技術研究所293.3 三相異步電動機的轉動原理三相異步電動機的轉動原理3 電機調速控制線路電機調速控制線路U2U1W2V1W1V2 電生磁電生磁：三相對

24、稱定子繞組通：三相對稱定子繞組通三相對稱電流后，它們共同產生的三相對稱電流后，它們共同產生的合成磁場隨電流變化而旋轉，從合成磁場隨電流變化而旋轉，從而產生圓形旋轉磁場。而產生圓形旋轉磁場。 磁生電磁生電：旋轉磁場切割轉子：旋轉磁場切割轉子導體感應電動勢和電流導體感應電動勢和電流( (右手定右手定則則) )。 電磁力電磁力：轉子載流（有功分：轉子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成力作用，形成電磁轉矩電磁轉矩，驅動電動，驅動電動機旋轉，將電能轉化為機械能（左機旋轉，將電能轉化為機械能（左手定則）。手定則）。nFF2022-4-11機電系統與測控技術研究

25、所303.4 三相異步電動機的兩個基本概念三相異步電動機的兩個基本概念3 電機調速控制線路電機調速控制線路概念一：概念一：極數極數三相異步電機旋轉磁場含有的磁極個數就是極數，稱為三相異步電機旋轉磁場含有的磁極個數就是極數，稱為極數極數。由于磁極是由于磁極是成對出現成對出現的，所以電機有的，所以電機有2 2、4 4、6 6、88極之分。極之分。對于每相只有一個線圈的電機，繞組始端之間相差對于每相只有一個線圈的電機，繞組始端之間相差120的空間角，的空間角，則產生的旋轉磁場只有一對磁極則產生的旋轉磁場只有一對磁極( (p=1)。極數為極數為22022-4-11機電系統與測控技術研究所31iA=0;

26、iB0; C進,Z出iA0; A進,X出iB0; A進,X出iB0; Y進,B出iC=0; 2022-4-11機電系統與測控技術研究所32分析可知分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場 即：一個電流一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過周期，旋轉磁場在空間轉過360。 旋轉磁場的旋轉方向改變 任意調換兩根電源進線任意調換兩根電源進線2022-4-11機電系統與測控技術研究所33由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速不可能達到與旋轉磁場的轉速n1(同步轉速同步轉速)相等，相

27、等，即：即：1nn如果如果: : ，則：則：1nn 無轉子電動勢和轉子電流無轉子電動勢和轉子電流 轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條 無轉矩無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差異差異。概念二：概念二：轉差率轉差率3.4 三相異步電動機的兩個基本概念三相異步電動機的兩個基本概念2022-4-11機電系統與測控技術研究所3411nnsn 負載越大，轉速越低，轉差率越大；反之，轉差率越小。轉差率負載越大，轉速越低，轉差率越大；反之，轉差率越小。轉差率的大小能夠反映電機的轉速大小或負載大小。電機的轉速為：的大小能夠反映電機的轉速大小或負載大小。電機的轉速為：1(1)n =- s n 額定運行時，轉差率一般在額定運行時，轉差率一般在0.010.06之間，即電機轉速接近同之間，即電機轉速接近同步轉速。步轉速。 轉差率轉差率是異步電