【正文】 圖 445 時(shí)間原則控制電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)電路 2．按速度原則控制的可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)電路 電路工作情況：電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)觸頭 KV1或 KV2閉合，為停車接通 KM3實(shí)現(xiàn)能 耗制動(dòng)作準(zhǔn)備。 停車時(shí)，按下停止按鈕 SB1，定子繞組脫離交流電源。 KM3通電并自保，定子接入直流電源，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng) 降至 100r/min時(shí)， KV1或 KV2觸頭斷開， KM3斷電，能 耗制動(dòng)結(jié)束。 時(shí)間原則控制的能耗制動(dòng)，一般 適用于負(fù)載轉(zhuǎn)矩較為 穩(wěn)定的電動(dòng)機(jī) 。而速度原則控制較為適合能夠通過傳動(dòng)系 統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速變換的生產(chǎn)機(jī)械。 圖 446 速度原則控制的可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)電路 二、反接制動(dòng) （一）電源反接制動(dòng) 將三相異步電動(dòng)機(jī)的 任意兩相定子繞組的電源進(jìn)線對(duì) 調(diào) ， 適用于反抗性負(fù)載快速停車和快速反向 。 基本原理： 由于定子繞組兩相對(duì)調(diào)， 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向 ， 即 n1變?yōu)樨?fù)。 制動(dòng)瞬間，由于機(jī)械慣性作用，轉(zhuǎn)速 n來不及變化， 從機(jī)械特性曲線 1的 a點(diǎn)平移到曲線 2的 b點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩 T反向 (T0)，所以 n與 T反向， T是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此 n迅速下降，至 n=0時(shí)，對(duì)需要快速停車的 反抗性負(fù)載，應(yīng)快速切斷電源， 否則可能會(huì)反向旋轉(zhuǎn) 。 該機(jī)械特性處于第 Ⅱ 象限。 *注意： 為改善制動(dòng)性能，轉(zhuǎn)子回路要串入制動(dòng)電阻 Rbk以 限制過大的制動(dòng)電流，并增大轉(zhuǎn)子功率因數(shù)而增大制動(dòng)轉(zhuǎn) 矩。 缺點(diǎn) ：既要從電網(wǎng)吸收電能，又要從軸上吸收機(jī)械能，因 此能耗大， 經(jīng)濟(jì)性較差 。 優(yōu)點(diǎn) ：制動(dòng)轉(zhuǎn)矩即使在轉(zhuǎn)速降至很小時(shí)，仍較大，因此 制 動(dòng)迅速 。 111 ?????nnns圖 447 電源反接制動(dòng) a)原理圖 b)機(jī)械特性 （二）電源反接制動(dòng)控制電路 1．單向運(yùn)行反接制動(dòng)控制電路 電路工作情況：按下停止按鈕 SB1， KM1線圈斷電釋 放、其主觸頭斷開，切除三相交流電源，電動(dòng)機(jī)以慣性旋 轉(zhuǎn)。 當(dāng)將 SB1按到底時(shí)， SB1常開觸頭閉合， KM2通電并自 保，進(jìn)行反接制動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng) 轉(zhuǎn)速低于 100 r/min時(shí)， KV的常開觸頭復(fù)位 ， KM2斷電，電動(dòng)機(jī)斷開反 相電源，迅速停車至零。 圖 448 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行反接制動(dòng)控制電路 2．電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行反接制動(dòng)電路 電路工作情況： （ 1）電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行，按下正向起動(dòng)按鈕 SB2， KMl通 電并自保， 定子繞組串入電阻減壓起動(dòng) 。當(dāng) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n130r／ min時(shí)， KV動(dòng)作 ，正向觸頭 KV1閉合，使 KM3線 圈通電，短接定子電阻，電動(dòng)機(jī)在全壓下進(jìn)入正常運(yùn)行。 （ 2）按下停止按鈕， KM KM3相繼斷電，電動(dòng)機(jī)脫 離正相序電源并串入電阻。當(dāng) 將 SB1按鈕按到底 時(shí)， KA3通 電，其觸頭 KA3(1314)再次斷開 KM3線圈，確保 KM3線圈 處于斷電狀態(tài)，保證反接制動(dòng)電阻的接入；而另一觸頭 KA3(167)閉合，因慣性，轉(zhuǎn)速仍大于速度繼電器釋放值， 使觸頭 KV1仍處于閉合狀態(tài)，從而使 KA1線圈經(jīng) KV1觸頭 通電吸合，其觸頭 KA1(117)閉合，確保 SB1松開后 KA3線 圈仍保持通電， KA1的另一觸頭 KA1(110)閉合，又使 KM2 通電。 進(jìn)行反接制動(dòng) ， 轉(zhuǎn)速迅速下降 ，當(dāng) 轉(zhuǎn)速低于 100r/min 時(shí)， KV釋放 ，觸頭 KV1斷開， KAl、 KM KA3斷電，迅 速停車至零。 電阻 R具有 限制起動(dòng)電流 和 反接制動(dòng)電流 的雙重作用 。 圖 449 電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行反接制動(dòng)電路 （三）倒拉反接制動(dòng) 適用于將重物均勻低速下放 。 只能適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī) 。 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于固有機(jī)械特性 1中的 a點(diǎn)來提升重物， 處于正向電動(dòng)狀態(tài)。如果在 轉(zhuǎn)子回路串入足夠大電阻 Rbk， 使 sm1，使人為機(jī)械特性與位能性負(fù)載特性的交點(diǎn)落在第 Ⅳ 象限，在串入電阻的瞬時(shí)，由于慣性 ,轉(zhuǎn)速 n來不及變化， 工作點(diǎn)從 a點(diǎn)平移到曲線 2的點(diǎn) b。由于 TbTL，系統(tǒng)開始減 速，待到 n為零時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 T仍小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL，重物迫 使轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由正變負(fù)，此時(shí) T0而 n0，電動(dòng)機(jī) 開始進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。 1)(11 ????nnns缺點(diǎn) ：與電源反接制動(dòng)一樣，不僅從電網(wǎng)吸收電能，而且從軸上吸收機(jī)械能， 能耗大，經(jīng)濟(jì)性差 。 優(yōu)點(diǎn) ：能以 任意低的轉(zhuǎn)速下放重物 ，安全性好。 圖 450 倒拉反接制動(dòng) a)原理圖 b)機(jī)械特性 三、回饋制動(dòng) (再生發(fā)電制動(dòng) ) 1．反向回饋制動(dòng) (第 Ⅳ 象限 ) 也稱 反向再生發(fā)電制動(dòng) ， 適用于將重物高速穩(wěn)定下放 或機(jī)車下坡 。 制動(dòng)原理：將定子兩相對(duì)調(diào)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向，位能性 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下，盡管電磁轉(zhuǎn)矩為零，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速 至高于同步速進(jìn)入曲線 1的第 Ⅳ 象限。 電磁轉(zhuǎn)矩 T與 n方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng) T=TL時(shí)， 高速穩(wěn)定下放重物。 0)(11 ??????nnns 轉(zhuǎn)子回路所串電阻越大，下放速度越高，制動(dòng)電阻不 允許太大， 避免因 n太高而造成事故 。 優(yōu)點(diǎn) ：由于 s0，使 P10， P20，電動(dòng)機(jī)從軸上吸取機(jī)械能 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?反饋回電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)性較好 。 缺點(diǎn) ： ，下放重物的安全性較差。 1nn ? 圖 451 反向回饋制動(dòng) a)原理圖 b)機(jī)械特性 2．正向回饋制動(dòng) (第 Ⅱ 象限 ) 發(fā)生在變極調(diào)速或變頻調(diào)速過程中 ，原來電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定 運(yùn)行，當(dāng) 極對(duì)數(shù)突然增多 (或頻率突然降低很多 )時(shí)，特性突 變?yōu)榍€ 2，由于機(jī)械慣性， 轉(zhuǎn)速 n來不及變化 ，工作點(diǎn)從 a 點(diǎn)平移到曲線 2的點(diǎn) b， nn1進(jìn)入回饋制動(dòng)，在 T及 TL的共 同作用下開始減速，從 b點(diǎn)到 n’1的降速過程中， s＜ 0，是 回饋制動(dòng)過程。從 n’1至 c點(diǎn)，是電動(dòng)狀態(tài)降速過程。直到 T=TL，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于 c點(diǎn)。 圖 452 正向回饋制動(dòng)機(jī)械特性 第九節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 從式 可知， 三種 調(diào)速方法 ： (1) 變極調(diào)速 ：改變極對(duì)數(shù) p，以改變電動(dòng)機(jī)的同步 轉(zhuǎn)速 n1。 (2) 變頻調(diào)速 ：改變電源頻率 ?1，以改變 n1。 (3)改變轉(zhuǎn)差率 s： 改變電壓、改變定、轉(zhuǎn)子參數(shù)等 調(diào)速及串級(jí)調(diào)速，本節(jié)只介紹轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。 )1(60)1( 11 sp fsnn ????一、變極調(diào)速 (一 ) 變極調(diào)速基本原理 在 ?1不變的條件下，電動(dòng)機(jī)的極數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn) 速 n1就降低一半，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n也幾乎下降一半。 利用改變定子繞組的接法來改變極數(shù) ，這種電動(dòng)機(jī)就 稱為多速電動(dòng)機(jī)。多速電動(dòng)機(jī) 均采用籠型轉(zhuǎn)子 ，這時(shí) 轉(zhuǎn)子 的極數(shù)能自動(dòng)地與定子極數(shù)相適應(yīng)。 圖 453 定子繞組改接以改變定子極對(duì) a) 2p=4 b) 2p=2 c) 2p=2 圖 a表示兩個(gè)半繞組順向串聯(lián)； 圖 b是串聯(lián)反接； 圖 c是并聯(lián)反接。 圖 454 Δ/YY接法變極調(diào)速 圖 455 Y/YY接法變極調(diào)速 低速 T T T3輸入， 低速 T T T3輸入， T T T6開路 T T T6開路 高速 T T T6輸入， 高速 T T T6輸入， T T T3短接 T T T3短接 圖 456 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的機(jī)械特性 圖 457 恒功率調(diào)速的機(jī)械特性 Y/YY接法適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 Δ/YY接法適用于恒功率負(fù)載 多速電動(dòng)機(jī)若變極前后的極數(shù)為整數(shù)，稱為倍極比。 **注意： 變極后繞組的相序?qū)l(fā)生變化 。 為了保持電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)向不變 ，則在繞組改接時(shí)，應(yīng)把接到電動(dòng)機(jī)的 三相 電源線任意對(duì)調(diào)兩相 。 缺點(diǎn) ：轉(zhuǎn)速幾乎是成倍地變化，因此 調(diào)速的平滑性差 。 優(yōu)點(diǎn) ： 具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性較好 。 比較廣泛的應(yīng)用于不需要無級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金 屬切削機(jī)床、通風(fēng)機(jī)、升降機(jī)等。 （二）雙速電動(dòng)機(jī)控制電路 圖 458中 KMl的主觸頭閉合，三角形聯(lián)結(jié)； KM2和 KM3的主觸點(diǎn)閉合 ,雙星形聯(lián)結(jié)。 控制電路有三種，圖 a由 復(fù)合按鈕 SB2接通 KM1， KMl 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī) 低速運(yùn)行 。 SB3接通 KM2和 KM3，其 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī) 高速運(yùn)行 。 為防止兩種接線方式同時(shí)存在， KMl和 KM2的常閉觸 點(diǎn)構(gòu)成 電氣互鎖 ， SB2和 SB3的常閉觸點(diǎn)在控制電路中構(gòu)成 機(jī)械互鎖 。 圖 b采用選擇開關(guān) SA，即選擇低速運(yùn)行或者高速運(yùn)行。 圖 a和圖 b 的控制電路用于 小功率電動(dòng)機(jī) 。 圖 c是用于 較大功率的電動(dòng)機(jī) ，選擇開關(guān) SA選擇低速 運(yùn)行或高速運(yùn)行。選擇高速運(yùn)行時(shí)，首先接通 KMl低速起 動(dòng)，然后由 KT切斷 KM1的線圈，同時(shí)接通 KM2和 KM3的 線圈，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)由低速切換到高速。 圖 458 雙速電動(dòng)機(jī)變速控制電路 表 46 電器動(dòng)作順序表 二、變頻調(diào)速 一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，希望最大轉(zhuǎn)矩 Tm保 持為恒值，根據(jù)式 ， 應(yīng)保持氣隙磁通 Φ1不變。 從電動(dòng)勢(shì)公式 可知， 若要使 Φ1為定值，則 =常數(shù) 221 c o s ?ICT Tem ???111111 WKNfEU ???139。1139。1ffUU ?圖 459 U1/?1=常數(shù)時(shí)變頻調(diào)速 圖 460 恒轉(zhuǎn)矩和恒功率變頻調(diào)速 的機(jī)械特性 的機(jī)械特性 原因： （ 1）若 Φ1增大，將使磁路過分飽和，引起勵(lì)磁電 流增加，功率因數(shù)降低； （ 2）若 Φ1減小，容量將得不到充分利用。 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速； （ 2）調(diào)速范圍大； （ 3） 機(jī)械特性的硬度不變，穩(wěn)定性好，尤其適用于 籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速； （ 4）可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩和恒功率變頻調(diào)速，以適應(yīng)不同 負(fù)載要求。 缺點(diǎn)： 需要專用的變頻電源，成本較高。 近年來隨著晶閘管技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的應(yīng)用越來越廣。 三、轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速 只能 適用于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 。 優(yōu)點(diǎn) :方法簡單，設(shè)備投資不高，在中小容量的繞線轉(zhuǎn) 子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，如橋式起重機(jī)。 缺點(diǎn)： (1)轉(zhuǎn)子串接的電阻越大 ， ?值越大， 特性越軟 ， 在低速時(shí)就限制了最低轉(zhuǎn)速不能太小，故調(diào)速范圍不大，僅 為 2～ 3。