目：关于三相异步电机转速与制动的研究

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专 业： 电气工程及其自动化

关于三相异步电机转速与制动的研究

三相异步电动机是生产中不可或缺的机械，在工业生产中,有许多工艺要求拖动系统能快速起动、制动和频繁正反转，此类系统要求电机四象限运行。本文首先对三相异步电机的变频调速原理进行了分析，然后对三相异步电机的制动方式进行了简要介绍，在此基础上，对电压型变频器再生能量产生机理进行了较深入的理论探讨,揭示了回馈状态下各物理量之间的关系,并设计了一种能量回馈控制系统，该系统使得变频器可以实现四象限运行,节能效果明显。

关键词：异步电动机；变频调速；制动；

关于三相异步电机转速与制动的研究

制动：就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转(或限制其转速)。

制动的方法一般有两类：机械制动和电气制动。

机械制动：利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。机械制动常用的方法有：电磁抱闸和电磁离合器制动。

电气制动：电动机产生一个和转子转速方向相反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。三相交流异步电动机常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。

一、反接制动 1.反接制动的方法

异步电动机反接制动有两种，一种是在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反转反接制动，这种方法不能准确停车。另一种是依靠改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法。

反接制动的优点是：制动力强，制动迅速。缺点是：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动。因此反接制动一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大，不经常启动与制动的场合。

2.速度继电器（文字符号KS）

速度继电器是依靠速度大小使继电器动作与否的信号，配合接触器实现对电动机的反接制动，故速度继电器又称为反接制动继电器。

感应式速度继电器是靠电磁感应原理实现触头动作的。从结构上看，与交流电机类似，速度继电器主要由定子、转子和触头三部分组成。定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，有硅钢片冲压而成，并装有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。

速度继电器的结构原理图

速度继电器的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触头，使常闭触头断开、常开触头闭合。当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触头也复原。

常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。JY1系列能在3000r/min的转速下可靠工作。JFZ0型触头动作速度不受定子柄偏转快慢的影响，触头改用微动开关。一般情况下，速度继电器的触头在转速达到120r/min以上时能动作，当转速低于100r/min左右时触头复位。

3.反接制动的控制线路

单向启动反接制动控制线路

当电动机正常运转需制动时，将三相电源相序切换，然后在电动机转速接近零时将电源及时切掉。控制电路是采用速度继电器来判断电动机的零速点并及时切断三相电源的。速度继电器KS的转子与电动机的轴相连，当电动机正常运转时，速度继电器的常开触头闭合，当电动机停车转速接近零时，KS的常开触头断开，切断接触器的线圈电路。 反接制动控制线路工作原理分析：

（b）反接制动原理示意图1

（c）反接制动原理示意图2

单向启动反接制动控制线路原理示意图

（a）单向启动（b）反接制动原理示意图1（c）反接制动原理

当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意二相中通入直流电，迫使电动机迅速停转的方法叫能耗制动。

先断开电源开关，切断电动机的交流电源，这时转子仍沿原方向惯性运转；随后向电动机两相定子绕组通入直流电，使定子中产生一个恒定的静止磁场，这样作惯性运转的转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感应电流，又因受到静止磁场的作用，产生电磁转矩，正好与电动机的转向相反，使电动机受制动迅速停转。由于这种制动方法是在定子绕组中通入直流电以消耗转子惯性运转的动能来进行制动的，所以称为能耗制动。

能耗制动的优点是制动准确、平稳，且能量消耗较小。缺点是需附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。所以，能耗制动一般用于要求制动准确、平稳的场合。

对于10KW以上容量较大的电动机，多采用有变压器全波整流能耗制动控制线路。如图2-74所示为有变压器全波整流单向启动能耗制动控制线路，该线路利用时间继电器来进行自动控制。其中直流电源由单相桥式整流器VC供给，TC是整流变压器，电阻R是用来调节直流电流的，从而调节制动强度。

单向启动能耗制动控制线路

线路工作原理分析如下：

三、回馈制动（又称发电制动、再生制动）

这种制动方法主要用在起重机械和多速异步电动机上。

当起重机在高处开始下放重物时，电动机转速n小于同步转速n1，这时电动机处于电动运行状态，但由于重力的作用，在重物的下放过程中，会使电动机的转速n大于同步转速n1，这时电动机处于发电运行状态，转子相对于旋转磁场切割磁力线的运动方向会发生改变，其转子电流和电磁转矩的方向都与电动运行时相反，电磁力矩变为制动力矩，从而限制了重物的下降速度，不致于重物下降得过快，保证了设备和人身安全。

对多速电动机变速时，如使电动机由二级变为四级时，定子旋转磁场的同步转速n1由3000转／分变为1500转／分，而转子由于惯性仍以原来的转速n(接近3000转／分)旋转，此时n>n1，电动机产生发电制动作用。

发电制动是一种比较经济的制动方法。制动时不需改变线路即可从电动运行状态自动地转入发电制动状态，把机械能转换成电能再回馈到电网，节能效果显著。缺点是应用范围较窄，仅当电动机转速大于同步转速时才能实现发电制动。

对不起 有点复杂 只好复制来了 三相异步电机改成单相异步不改结构和绕组参数 我所知道的 一共有三种方法

2、电容电感移相（此法还适用于380V的两相电源）

3、拉开式电容移相额定电流：电机额定工作状态下，输出额定功率时，定子绕组的线电流额定电压：电机额定工作状态下，定子绕组的线电压着重介绍一下 第一种 并电容移相的方法这个方法 应该最简单接线方法：三相电源线的接线柱上随便找两个接线柱并上一个电容,空着的一个接单相电源的相线,随便一个电容器的两端接另一根线打个比方吧a、b、c三线头。a、b接电源，a、c接电容，若反转，将电源改为b、c电容计算公式是: C=1950*I/U*COS I =电机的额定电流U =额定电压COS 功率因数 C =电容容量 (微法)接线时,在原来三相电源线的接线柱上随便找两个接线柱并上一个电容,空着的一个接电源的一相电,随便一个电容器的两端接另一根线,如果反转,电容器的那一根线换到电容器的另一段就可以了功率因数需要计算一下功率因数×效率＝ 电机额定功率/（根号3×额定电压×额定电流)效率＝（电机额定功率/电机输入功率）×100％电机输入功率=（根号3×U线×I线)按上述公式 可以算出电机的功率因数再通过电容计算公式是: C=1950*I/U*COS 即可算出连接所需电容的容量因为电机铭牌上的数据 不一定准确所计算的电机效率 可能有误 或大于1 或等于1Y系列异步电动机 10KW以下的效率在76％－86％之间可以做一个参考实在不行，您还可以根据这些资料，直接选用合适的电容0.4KW星形 0.024uf三角形0.06uf0.8KW星形 0.036uf三角形

1、三角形接法电机a、b、c三个线头，a、b接电容，b、c接电感，然后a端和c端各引出一个线，连接单相电源。

T810通用型变频器/变频调速器T8系列变频器是一款电流矢量变频器。基于西驰电气对应用的准确了解，秉承西驰电气对高品质、高可靠性的一贯要求。

☆支持多种电机的矢量控制：

·支持三相交流异步电机、同步电机的矢量控制

·支持不带位置反馈的永磁同步电机矢量控制

·支持多种编码器（注H型支持）

当调试或误操作导致参数混乱时，可选择恢复出厂参数，也可恢复用户之前自行保存的参数，不容易造成参安适混乱。

☆快速的响应性无传感矢量控制下，转矩响应＜20ms。有传感器矢量控制下转矩响应＜5MS

☆冲击性负载的对应T8/H8变频器可以设定转矩，发挥机械效率并将电机速度波动降低，更妥善的保护设备，如木工机械、机床设备。

T8/H8系列变频器在0.5HZ可提供150%启动转矩（无传感器矢量控制）。在0HZ可提供180%零速转矩（有传感器矢量控制）

无传感器矢量控制对电机参数的敏感性降低，提高了现场适应性。

可应用于卷绕控制，多电机拖动同一负载下的负荷分配场合。

支持多种通讯模式，方便连接各种外围设置。

恒张力控制功能（注：H型支持）

两种控制功能：速度控制、转矩控制。转矩控制实现转矩一致，张力恒定，更适用于开环恒张力控制。

选用输入输出扩展卡，模拟量输入AI3可接受电机温度传感器输入（PT100）。当电机温度超过预警值时，变频器输出脉冲信号提示过热，当电机温度超过过热保护值时，变频器故障输出给电机妥善的保护。

灵活实用的模拟量输入/输出口：

每个模拟量输入（AI1-AI3），可分别设置四个点的曲线，使用灵活。

AI1-AI3可出厂校正或用户现场校正线性曲线，校正后精度可达20mV

AO1可出厂校正或用户现场校正线性曲线零飘和增益，校正后精度可达20mV

AI3为隔离输入口，可作为PT100或±10V输入口。

具备4组电机参数，可实现4个电机切换控制，可实现同步电机与异步电机的切换。

可设定5组输入/输出，虚拟输入端子的状态可以直接由功能码给定或绑定对应的虚拟输出功能。

此功能指在瞬间停电时变频器不会停机。在瞬间停电或电压突然降低的情况下，变频器降低输出速度，通过负载回馈能量，补偿电压的降低，以维持变频器短时间类继续运行。

速度控制：实现定位，速度等用途控制，如印刷机械、纸品机械、纺织机械系统控制低速时的转矩与速度。

适用于平移、提升以及快速定向运动的制动控制，如起重、物料传送等

电机可用的连续转矩与瞬时过转矩，区别在于电机的速度小于额定速度的一半时提供连续大转矩的能力。

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