PPT4三相異步電動機制動控制線路解析課件

1、PPT-4三相異步電動機制動控制線路解析PPT-4三相異步電動機制動控制線路解析PPT-4三相異步電動機制動控制線路解析1.1 電磁抱閘制動器制動 制動：就是給電動機一個與轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩使它迅速停轉(zhuǎn)（或限制其轉(zhuǎn)速）。制動的方法一般有兩類：機械制動和電力制動。利用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法叫機械制動。機械制動常用的方法有：電磁抱閘制動器制動和電磁離合器制動。 電磁鐵是利用電磁吸力來操縱牽引機械裝置，以完成預(yù)期的動作，或用于鋼鐵零件的吸持固定、鐵磁物體的起重搬運等，因此它是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種低壓電器。 電磁鐵主要由鐵心、銜鐵、線圈和工作機構(gòu)四部分組成。第一節(jié)機械制動1.電磁

2、鐵12/19/2020棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系1.1 電磁抱閘制動器制動 制動：就是給電動機一個與轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩使它迅速停轉(zhuǎn)（或限制其轉(zhuǎn)速）。制動的方法一般有兩類：機械制動和電力制動。利用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法叫機械制動。機械制動常用的方法有：電磁抱閘制動器制動和電磁離合器制動。 電磁鐵是利用電磁吸力來操縱牽引機械裝置，以完成預(yù)期的動作，或用于鋼鐵零件的吸持固定、鐵磁物體的起重搬運等，因此它是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種低壓電器。 電磁鐵主要由鐵心、銜鐵、線圈和工作機構(gòu)四部分組成。第一節(jié)機械制動1.電磁鐵7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 按線圈中通過電流的種類，電磁鐵可

3、分為交流電磁鐵和直流電磁鐵。 線圈中通過交流電的電磁鐵稱為交流電磁鐵。 為減小渦流與磁滯損耗，交流電磁鐵的鐵心和銜鐵用硅鋼片疊壓鉚成，并在鐵心端部裝有短路環(huán)。 交流電磁鐵的種類很多，按電流相數(shù)分為單相、二相和三相； 按線圈額定電壓可分為220V和380V； 按功能可分為牽引電磁鐵、制動電磁鐵和起重電磁鐵。 制動電磁鐵按銜鐵行程分為長行程（大于10mm）和短行程（小于5mm ）兩種。 交流短行程制動電磁鐵為轉(zhuǎn)動式，制動力矩較小，多為單相或兩相結(jié)構(gòu)。（1）交流電磁鐵 型號及含義：7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 結(jié)構(gòu)如圖41所示。圖41 MZDI型制動電磁鐵與制動器a) 結(jié)構(gòu) b) 電磁鐵

4、的一般符號 c) 電磁制動器符號 d) 電磁閥符號1線圈 2銜鐵 3鐵心 4彈簧 5閘輪 6杠桿 7閘瓦 8軸7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系制動電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。 閘瓦制動器包括閘輪、閘瓦、杠桿和彈簧等部分。閘輪裝在被制動軸上，當(dāng)線圈通電后，U形銜鐵繞軸轉(zhuǎn)動吸合，銜鐵克服彈簧拉力，迫使制動杠桿帶動閘瓦向外移動，使閘瓦離開閘輪，閘輪和被制動軸可以自由轉(zhuǎn)動。而當(dāng)線圈斷電后，銜鐵會釋放，在彈簧作用下，制動杠桿帶動閘瓦向里運動，使閘瓦緊緊抱住閘輪完成制動。 常用電磁鐵的符號如上頁圖41b）、c）、d）所示。線圈中通以直流電的電磁鐵稱為直流電磁鐵。直流長行程制動電磁鐵主要用于

5、閘瓦制動器，其工作原理與交流制動電磁鐵相同。MZZ2H型電磁鐵的結(jié)構(gòu)如下頁圖42所示。（2）直流電磁鐵 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系圖42 直流長行程制動電磁鐵的結(jié)構(gòu)1黃銅墊圈 2線圈 3外殼4導(dǎo)向管 5銜鐵 6法蘭 7油封8接線板 9蓋 10箱體11管形電阻 12緩沖彈簧 13鋼蓋型號及含義：7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系1）根據(jù)機械負(fù)荷的要求選擇電磁鐵的種類和結(jié)構(gòu)形成。2）根據(jù)控制系統(tǒng)電壓選擇電磁鐵線圈電壓。3）電磁鐵的功率應(yīng)不小于制動或牽引功率。對于制動電磁鐵，當(dāng)制動器的型號確定后，應(yīng)根據(jù)規(guī)定正確選配電磁鐵。 1）安裝前應(yīng)清除灰塵和污垢，并檢查銜鐵有無機械卡阻。 2

6、）電磁鐵要牢固地固定在底座上，并在緊固螺釘下放彈簧墊圈鎖緊。制動電磁鐵要調(diào)整好制動電磁鐵與制動器之間的連接關(guān)系，保證制動器獲得所需的制動力矩和力。 3）電磁鐵應(yīng)按接線圖接線，并接通電源，操作數(shù)次，檢查銜鐵動作是否正常以及有無噪聲。 4）定期檢查銜鐵行程的大小，該行程在運行過程中由于制動面的磨損而增大。當(dāng)銜鐵行程達到正常值時，即進行調(diào)整，以恢復(fù)制動面和轉(zhuǎn)盤間的最小空隙。不讓行程增加到正常值以上，因為這樣（3）電磁鐵的選用（4）電磁鐵的安裝與使用7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系2. 電磁抱閘制動器斷電制動控制線路 圖43 電磁抱閘制動器斷電制動控制的電路圖1線圈 2銜鐵 3彈簧 4閘輪 5

7、閘瓦 6杠桿 可能引起吸力的顯著下降。 5）檢查連接螺釘?shù)男o程度，注意可動部分的機械磨損。電磁抱閘制動器分為斷電制動型和通電制動型兩種。斷電制動型的工作原理：當(dāng)制動電磁鐵的線圈得電時，制動器的閘瓦與閘輪分開，無制動作用；當(dāng)線圈失電時，閘瓦緊緊抱住閘輪制動。通電制動型的工作原理：當(dāng)線圈得電時，閘瓦緊緊抱住閘輪制動；當(dāng)線圈失電時，閘瓦與閘輪分開，無制動作用。電磁抱閘制動器斷電制動控制的電路如圖43所示。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 線路工作原理如下：先合上電源開關(guān)QS。啟動運轉(zhuǎn)：按下啟動按鈕SB1，接觸器KM線圈得電，其自鎖觸頭和主觸頭閉合，電動機M接通電源，同時電磁抱閘制動器YB線

8、圈得電，銜鐵與鐵心吸合，銜鐵克服彈簧拉力，迫使制動杠桿向上移動，從而使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機正常運轉(zhuǎn)。 制動停轉(zhuǎn)：按下停止按鈕SB2，接觸器KM的線圈失電，其自鎖觸頭和主觸頭分?jǐn)?，電動機M失電，同時電磁抱閘制動器線圈YB也失電，銜鐵與鐵心分開，在彈簧拉力的作用下閘瓦緊緊抱住閘輪，使電動機迅速制動而停轉(zhuǎn)。（三）電磁抱閘制動器通電制動控制線路 電磁抱閘制動器通電制動控制的電路如下頁圖44所示。 線路的工作原理如下：先合上電源開關(guān)QS。 啟動運轉(zhuǎn)：按下啟動按鈕SB1，接觸器KM1線圈得電，其自鎖觸頭和主觸頭閉合，電動機M啟動運轉(zhuǎn)。由于接觸器KM1聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)?，使接觸器KM2不能得電動作，所以

9、電磁抱閘制動器的線圈無電，銜鐵與鐵心分開，在彈簧拉力的作用下，閘瓦與閘輪分開，電動機不受制動正常運轉(zhuǎn)。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 制動停轉(zhuǎn)：按下復(fù)合按鈕SB2，其常閉觸頭先分?jǐn)?，使接觸器KM1線圈失電，其自鎖觸頭和主觸頭分?jǐn)?，電動機M失電，KM1聯(lián)鎖觸頭恢復(fù)閉合，待SB2常開觸頭閉合后，接觸器KM2線圈得電，KM2主觸頭閉合，電磁抱閘制動器YB線圈得電，鐵心吸合銜鐵，銜鐵克服彈簧拉力，帶動杠桿向下移動，使閘瓦緊抱閘輪，電動機被迅速制動而停轉(zhuǎn)。KM2聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬M1聯(lián)鎖。 圖44 電磁抱閘制動器通電制動控制的電路圖1彈簧 2銜鐵 3線圈 4鐵心 5閘輪 6閘瓦 7杠桿7/23/

10、2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系1.2 電磁離合器制動 電磁離合器制動的原理和電磁抱閘制動器的制動原理類似。 斷電制動型電磁離合器的結(jié)構(gòu)示意圖如右圖45所示。其結(jié)構(gòu)及制動原理簡述如下：圖45 斷電制動型電磁離合器的結(jié)構(gòu)示意圖1動鐵心 2激勵線圈 3靜鐵心4靜摩擦片 5動摩擦片 6鍵7繩輪軸 8法蘭 9制動彈簧 電磁離合器主要由制動電磁鐵（包括動鐵心1、靜鐵心3和激磁線圈2、靜摩擦片4、動摩擦片5以及制動彈簧9等組成。電磁鐵的靜鐵心3靠導(dǎo)向軸（圖中未畫出）連接在電動葫蘆本體上，動鐵心1與靜摩擦片4固定在一起，并只能作軸( 1 ) 結(jié)構(gòu)7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 電動機靜止時，激磁線圈

11、2無電，制動彈簧9將靜摩擦片4緊緊地壓在動摩擦片5上，此時電動機通過繩輪軸7被制動。當(dāng)電動機通電運轉(zhuǎn)時，激磁線圈2也同時得電，電磁鐵的動鐵心1被靜鐵心3吸合，使靜摩擦片4與動摩擦片5分開，于是動摩擦片5連同繩輪軸7在電動機的帶動下正常啟動運轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機切斷電源時，激磁線圈2也同時失電，制動彈簧9立即將靜摩擦片4連同鐵心1推向轉(zhuǎn)動著的動摩擦片5，強大的彈簧張力迫使動、靜摩擦片之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力，使電動機斷電后立即受制動停轉(zhuǎn)。電磁離合器的制動控制線路與圖43所示線路基本相同。讀者可自行畫出并進行分析。( 2 ) 制動原理向移動而不能繞軸轉(zhuǎn)動。動摩擦片5通過連接法蘭8與繩輪軸7（與電動機共軸）由

12、鍵6固定在一起，可隨電動機一起轉(zhuǎn)動。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系使電動機在切斷電源停轉(zhuǎn)的過程中，產(chǎn)生一個和電動機實際旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁力矩（制動力矩），迫使電動機迅速制動停轉(zhuǎn)的方法叫電力制動。電力制動常用的方法：反接制動、能耗制動、電容制動和再生發(fā)電制動等 2.1 反接制動 依靠改變電動機定子繞組的電源相序來產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法叫反接制動。 其制動原理如下頁圖46所示。 注意：當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速接近零值時，應(yīng)立即切斷電動機電源，否則電動機將反轉(zhuǎn)。第二節(jié)電力制動7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系圖46 反接制動原理圖1. 速度繼電器 速度繼電器是反應(yīng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的繼電

13、器，其主要作用是以旋轉(zhuǎn)速度的快慢為指令信號，與接觸器配合實現(xiàn)對電動機的反接制動控制，故稱為反接制動繼電器。外形如下頁圖47所示。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 a) JY1 b) JFZ0圖47 速度繼電器外形（1）速度繼電器的型號及含義：7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系(2) 速度繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理 JYl系列速度繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖48所示。 圖48 JY1速度繼電器結(jié)構(gòu)原理圖及符號1轉(zhuǎn)子 2電動機軸 3定子 4繞組 5定子柄 6、7靜觸點 8、9簧片（動觸點） 它主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點三部分組成。一般情況下，速度繼電器的觸點，在轉(zhuǎn)速達120rmin時能動作，低

14、于100rmin左右時能恢復(fù)正常位置。速度繼電器在電路圖中的符號如圖48所示。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系速度繼電器主要根據(jù)所需控制的轉(zhuǎn)速大小、觸頭的數(shù)量和電壓、電流來選用。1）速度繼電器的轉(zhuǎn)軸應(yīng)與電動機同軸連接，使兩軸的中心線重合。速度繼電器的軸可用聯(lián)軸器與電動機的軸連接。2）速度繼電器安裝接線時，應(yīng)注意正反向觸頭不能接錯，否則不能實現(xiàn)反接制動控制。3）速度繼電器的金屬外殼應(yīng)可靠接地。（4）速度繼電器的安裝與使用（3）速度繼電器的選用（5）速度繼電器的常見故障及處理方法 速度繼電器的常見故障及處理方法見下頁表41。 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系表41 速度繼電器的常見

15、故障及處理方法故障現(xiàn)象可能原因處理方法反接制動時速度繼電器失效，電動機不制動（1）膠木擺桿斷裂（2）觸頭接觸不良（3）彈性動觸片斷裂或失去彈性（4）籠型繞組開路（1）更換膠木擺桿（2）清洗觸頭表面油污（3）更換彈性動觸片（4）更換籠型繞組電動機不正常制動速度繼電器的彈性動觸片調(diào)整不當(dāng)重新調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘2. 單向啟動反接制動控制線路 單向啟動反接制動控制電路如圖49所示。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系工作原理：先合上電源開關(guān)QS。單向啟動：圖49 單向啟動反接制動控制電路圖 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系反接制動： 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系3. 雙向啟動反接制動

16、控制線路 雙向啟動反接制動控制電路如圖410所示。圖410 雙向啟動反接制動控制電路圖7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 工作原理：先合上電源開關(guān)QS。 正轉(zhuǎn)啟動運轉(zhuǎn)： 反接制動停轉(zhuǎn)： 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 反接制動的優(yōu)點：制動力強，制動迅速。 缺點：制動準(zhǔn)確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系制動能量消耗大，不宜經(jīng)常制動。 一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大、不經(jīng)常啟動與制動的場合，如銑床、鏜床、中型車床等主軸的制動控制。2.2 能耗制動 圖411 能耗制動原理圖 當(dāng)電動機切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意兩相中通入

17、直流電，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法叫能耗制動。 制動原理如圖411所示，先斷開電源開關(guān)QS1，切斷電動機的交流電源，這時轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運轉(zhuǎn)；隨后立即合上開關(guān)QS2，并將7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系QS1向下合閘，電動機V、W兩相定子繞組通入直流電，使定子中產(chǎn)生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感生電流，其方向可用右手定則判斷出來，上面應(yīng)標(biāo)，下面應(yīng)標(biāo)。轉(zhuǎn)子繞組中一旦產(chǎn)生了感生電流，又立即受到靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，用左手定則判斷，可知此轉(zhuǎn)矩的方向正好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，使電動機受制動迅速停轉(zhuǎn)。 由于這種制動方法是通過在定子繞組中通入直流電以

18、消耗轉(zhuǎn)子慣性運轉(zhuǎn)的動能來進行制動的，所以稱為能耗制動，又稱動能制動。( 1 ) 無變壓器單相半波整流能耗制動自動控制線路 無變壓器單相半波整流單向啟動能耗制動自動控制電路如下頁圖412所示。 常用于10kW以下小容量電動機，且對制動要求不高的場合。7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系圖412 無變壓器單相半波整流單向啟動能耗制動控制電路圖 工作原理：先合上電源開關(guān)QS。 單向啟動運轉(zhuǎn)：7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系 能耗制動停轉(zhuǎn)： 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系( 2 ) 有變壓器單相橋式整流能耗制動自動控制線路 圖413 有變壓器單相橋式整流單向啟動能耗制動自動控制的電路圖 對于10kW以上容量的電動機，多采用有變壓器單相橋式整流能耗制動自動控制線路。如圖413所示為有變壓器單相橋式整流單向啟動能耗制動自動控制的電路圖。 圖413與圖412的控制電路相同，所以其工作原理也相同。 能耗制動的優(yōu)點：制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，且能量 7/23/2022棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系消耗較小。 缺點：需附加直流電源裝置，設(shè)備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。 一般用于要求制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合、如磨床、立式銑床等的控制線路中。2.3 電容制動 當(dāng)電動機切斷交流電源后，立即在電動機定子繞組的出線端接入電容器來迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法叫電容制