三相绕线转子异步电机制动方法的应用与研究

1、课 程 设 计三相绕线转子异步电机制动方法的应用与研究系 别： 电子电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气4 姓 名： 刘晓阳 学 号： 201195014122 2010-2011第二学期综合课程设计任务书一 设计题目 三相绕线转子异步电机制动方法的应用与研究二 课程设计的内容1、 论证三相绕线转子异步电机制动方法及其特点。2、 根据已知条件为一台三相绕线式异步电机设计制动方法及设备参数：PN7.5kw，nN1430r/m，r20.06欧。今 将此电机用在起重装置上，加在电机轴上的静转矩Mc4kg·m，要求电机以500r/m的转速将重物降落。问此时在转子回路中每相

2、应串入多大电阻（忽略机械损耗和附加损耗）。三 课程设计要求1、 对各种制动方法进行论证，画出电气原理图，给出工作原理描述。2、 绘制各制动方法的人为特性曲线。3、 参数计算准确。4、 写出课程设计过程中自己的体验与收获。5、 文字通顺，全文要求打印。四 课程设计时间安排2011.6.17-2011.6.19查阅资料2011.6.20-2011.6.21原理分析设计2011.6.22-2011.6.23参数设计及电路图绘制2011.6.28-完成设计报告书五 课程设计成绩六 指导教师签字 七 教研室审核同 意。1.1电动机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）。1

3、.2制动的目的制动的目的是使电力系统停车，有时也是为了使拖动系统的转速降低，对于位能负载的工作机构，用制动可获得稳定的下降速度。1.3制动方法概述欲使电力拖动系统停车，最简单的方法是断开电枢电源，系统就会慢下来，最后停车，这叫做自由停车法。自由停车一般较慢，特别是空载自由停车，更需要较长的时间，如果希望使制动过程加快，可以使用电磁制动器，即所谓“抱闸”；也可使用电气制动方法，常用的有能耗制动、反接制动，回馈制动等，使电机产生一个负的转矩（即制动转矩），使系统较快地停下来。二 三相异步电动机的工作原理当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以异步转速n1沿定子和转子内圆空间顺时针旋

4、转磁场，由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电流。转子的载流导体在定子磁场中受到磁场力 的作用。电磁力对于转子轴电磁转矩，驱动转子沿着磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机的工作原理为：当电动机的三相定子绕组各相相差120度电角度，通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。三 三相异步电动机的制动方法3.0何谓三相异步电动机制动在切断电源以后，利用电气原理

5、或机械装置是电动机迅速停转的方法称为三相异步电动机的制动。3.1回馈制动工作原理方法：使电动机在外力(如起重机下放重物)作用下，其电动机的转速超过旋转磁场的同步转速。 起重机下放重物，在下放开始时，nn1电机处于电动状态。在位能转矩作用下，电机的转速大于同步转速时，转子中感应电势、电流和转矩的方向都发生了变化，转矩方向与转子转向相反，成为制动转矩。此时电机将机械能转化为电能馈送电网，所以称回馈制动。 Pm<0，表示机械功率输给电机，减去转子铜耗变为电磁功率PM。PM<0表示电机发出功率，减去定子损耗后，回馈给电网。G图1 机械特性0nTTmaxn1nsTzTmax图2 三相异步电机

6、回馈制动的机械特性功率流程轴上输入机械功率并转换成电功率，由定子回馈到电网。注意事项回馈制动的优点：能向电网回馈电能，比较经济；回馈制动的缺点：在n<n1时不能实现回馈制动；应用场合：限制位能负载的下放速度，并在n>n1的情况下采用。3.2 能耗制动原理图（图3）图3 能耗制动原理图 工作原理当定子绕组通入直流电源时，在电动机中将产生一个恒定磁场。转子因机械惯性继续旋转时，转子导体切割恒定磁场，在转子绕组中产生感应电动势和电流，转子电流和恒定磁场作用产生电磁转矩，根据右手定则可以判电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，为制动转矩。在制动转矩作用下，转子转速迅速下降，当n=0时，T=0

7、，制动过程结束。这种方法是将转子的动能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，所以称能耗制动。机械特性 （图4）nTTzTmax1Tmax2图4适用范围要求平稳准确停车的场合，限制位能负载的下降速度。功率流程吸收系统储存的动能并转换成电能，消耗在转子电路电阻上。注意事项对于采用能耗制动的异步电动机，既要求有较大的制动转矩，又要求定、转子回路中电流不能太大使绕组过热。根据经验，能耗制动时对于笼型异步电动机取直流励磁电流为(45)I0，对于绕线转子异步电动机取(23)I0，制动所串电阻r=(0.20.4) 能耗制动的优点是制动力强，制动较平稳。缺点是需要一套专门的直流电源供制动用。 3.3 反接制动反

8、接制动分为两相反接制动和转速反向的反接制动两种。（1）两相反接制动 原理图（图5）MRf图5.三相绕线式异步电动机的反接制动接线图 工作原理方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序，如图5所示 电源的相序改变，旋转磁场立即反转，而使转子绕组中感应电势、电流和电磁转矩都改变方向，因机械惯性，转子转向未变，电磁转矩与转子的转向相反，电动机进行制动，此称两相反接制动。 机械特性反接制动过程中，电动机电源相序为负序，因此转速大于0，相应的转差率大于0。从异步电动机等效电路上看，在s>1的反接制动过程中，若转子回路总电阻折合值为 ， 机械功率为 。 即负载向电动机内输入机械功率。显然，负载提供机械

9、功率是靠转动部分的动能。从定子到转子的 电磁功率为：转子回路铜损耗：因此，转子回路中消耗了从电源输入的电磁功率及由负载送入的机械功率数值很大。为此必须在转子回路串入较大的电阻，以减小电流 ，保护电机过热损坏。 从转子回路串定子反接转动的机械特性看出，为了使整个制动过程中都保持比较大的电磁转矩，可采用转子回路串入大电阻并分级切除的分级制动方式。与他励直流电动机制动停车一样，三相异步电机反接制动停车比能耗制动停车速度快，但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械，经常采用反接制动停车接着反向启动，就是为了迅速改变转向，提高效率。图6 三相绕线式异步电动机反接制动的机械特性1- 固有机械特性 2-负

10、序电源、转子回路串电阻的人为机械特性适用范围要求迅速停车和需要反转的场合 功率流程吸收系统储存的动能，作为轴上输入的机械功率并转换成电能后，连同定子传递给转子的电磁功率一起全部消耗在转子回路电阻上。（2）转速反向的反接制动 原理图（图7）图7 三相绕线式异步电动机的反接制动接线图 工作原理当绕线转子异步电机拖动位能性负载时，在其转子回路串入很大的电阻。在其转子回路串入的大电阻超过某一数值时，电机还要反转，运行于第四象限。它的转差率s>1，电磁功率PM>0，机械功率Pm<0，转子回路总铜耗 但是，转速反转运行时负载向电机送入机械功率是靠着负载储存的位能的减少。这种运行状态与直流

11、电机转速反转运行的情况一致，也是位能性负载到过来 拉着电机反转。 机械特性当异步电动机提升重物时，其工作点为曲线1上的a点。如果在转子回路串入很大的电阻，机械特性变为斜率很大的曲线2，因机械惯性，工作点由a点移到b点，因此时电磁转矩小于负载转矩，转速下降。当电动机减速至n=0时，电磁转矩仍小于负载转矩，在位能负载的作用下，使电动机反转，直至电磁转矩等于负载转矩，电动机才稳定运行于c点。因这是由于重物转速引起的，所以称为转速反接制动(或称转速反接运行)，其转差率 s>1.与两相反接制动一样，s都大于1绕线转子，异步电动机转速反接制动状态，常用于起重机低速下放重物。 图8 三相绕线式异步电动

12、机的转速反转运行1- 固有机械特性 2-转子回路串较大电阻的人为机械特性适用范围限制位能负载的下放速度，并在n<n1的情况下采用 功率流程吸收系统储存的动能，作为轴上输入的机械功率并转换成电能后，连同定子传递给转子的电磁功率一起全部消耗在转子回路电阻上。四 实例分析一台三相绕线式异步电机，PN7.5kw，nN1430r/m，r20.06欧。今 将此电机用在起重装置上，加在电机轴上的静转矩Mc4kg·m，要求电机以500r/m的转速将重物降落。问此时在转子回路中每相应串入多大电阻（忽略机械损耗和附加损耗）？ 解： 额定输入转矩 MN N·m 所以 ·m时转差

13、下放重物时 又因为当不变时 所以每相串入电阻 五 总结三相异步电动机制动方法有两大类：机械制动和电气制动机械制动采用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法。电气制动反接制动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转速反接制动，这种方法不能准确停车。另一种是依靠改变三相异步带你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，2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能耗制动先断开电源开关，切断电动机的交

14、流电源，这时转子仍沿原来的方向惯性运转：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，使电动机受到制动迅速停转。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，且能量消耗小。缺点是需要附加直流电源装置，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。回馈制动回馈是一种比较经济的制动方法。制动时不需要改变线路即可从电动运行状态自动

15、的转入发电制动状态，把机械能转换成电能在回馈到电网，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回馈制动。制动方式应根据实际情况合理选用。通过这次的课程设计使我对课本上的知识理解的更加深入了，对三相异步电动机的各种制动状态都有了全面的了解。六 心得体会通过本次课程设计我掌握了查阅资料的能力，在编辑公式，做电气线路图与排版过程中大量应用了计算机文化基础知识，我也系统的对起进行了学习，掌握了大量word的使用技巧。而且通过这次课程设计，我对三相绕线转子异步电机制动方法有了更好的掌握和理解，对今后的学习很有帮助。这就像我们身处喧嚣的闹市，却在渴望山清水秀的僻静之地。心若静，

16、何处都是水云间，都是世外桃源，都是僻静之所，心若浮躁，不管你居所何处，都难宁静。其实，很多人惧怕喧嚣，却又怕极了孤独，人实在是矛盾的载体。然而，人的最高境界，就是孤独。受得了孤独，忍得了寂寞，扛得住压力，才能成为生活的强者，才不会因为生活的暗礁而失去对美好事物的追求。常常喜欢静坐，没有人打扰，一个人，也有一个人的宿醉。面对这喧嚣尘世，安静下来的时光，才是最贴近心底的那一抹温柔，时光如水，静静流淌。即便独自矗立夜色，不说话，也很美。这恬淡时光，忘却白日的伤感，捡起平淡，将灵魂在宁静的夜色里放空。回头看看曾经走过的路，每一个脚印，都是丰富而厚重的，是对未来的希望，是对生活的虔诚。我们都是生活里的平

17、凡之人，不管一天中多么努力，多么辛苦，老天总是会给你时不时的开个玩笑，可能有些玩笑，来的有点猛，有点不知所措，但是又怎么样呢？你要知道，人的能力和智慧是无穷的。面对生活的暗礁，我们只能用坦然的心态去接受它，然后尽量去改变它，让它激起生命的浪花。即使改变不了，只要努力了，就不言后悔。有时候，难过了，想哭就哭出来，哭又不是罪，哭完了继续努力，总有一天，时间会告诉你，你的眼泪是不会白流的。没有苦难的人生，它一定是不完美的。生命里，没有一帆风顺，总有一些看不见的暗礁等着你，既然注定要撞上，那就努力寻找岸的方向。只要不放弃，一定有抵达岸边的希望，若选择放弃，那么岸依然是岸，死神只会离你越来越近。能和灾难

18、抗衡，能珍惜生命的人，那么他的人生一定不会太灰暗。只要你不放弃自己，生活就不会放弃你，成功的希望就会被实现。凡事成功的人，经历生活的暗礁，那是必然途径。生命路上的灾难和创伤，会让你更好的前进。行走尘世间，保持好心态，一切都有可能被改变，当别人在为你呐喊助威时，自己千万不要放弃，不要半途而废，前功尽弃。只要坚持，生命一定会被你改写。人生何其短，千万不要让过往和未来，羁绊住今天的心情，应该尊重生命，珍惜时光，活好每一天。林清玄说：“今天扫完今天的落叶，明天的树叶不会在今天掉下来，不要为明天烦恼，要努力地活在今天这一刻。”还有一句话叫，昨天的太阳晒不干今天的衣裳。假若有人问，你的一生有多长？请告诉他

19、，只有三天，昨天，今天和明天。在这三天的生命里，昨天我们已经浪费掉了，明天不一定属于你，那你的时间就只有今天，所以不珍惜今天的人，就不配拥有明天。这就像我们身处喧嚣的闹市，却在渴望山清水秀的僻静之地。心若静，何处都是水云间，都是世外桃源，都是僻静之所，心若浮躁，不管你居所何处，都难宁静。其实，很多人惧怕喧嚣，却又怕极了孤独，人实在是矛盾的载体。然而，人的最高境界，就是孤独。受得了孤独，忍得了寂寞，扛得住压力，才能成为生活的强者，才不会因为生活的暗礁而失去对美好事物的追求。常常喜欢静坐，没有人打扰，一个人，也有一个人的宿醉。面对这喧嚣尘世，安静下来的时光，才是最贴近心底的那一抹温柔，时光如水，静静流淌。即便独自矗立夜色，不说话，也很美。这恬淡时光，忘却白日的伤感，捡起平淡，将灵魂在宁静的夜色里放空。回头看看曾经走过的路，每一个脚印，都是丰富而厚重的，是对未来的希望，是对生活的虔诚。我们都是生活里的平凡之人，不管一天中多么努力，多么辛苦，老天总是会给你时不