4.2 三相異步電機的電氣制動
a.介紹
在很多系統(tǒng)中，電機僅靠自然減速來停止運轉(zhuǎn)。停止的時間只取決于電機所驅(qū)動的機器的慣性和抵抗轉(zhuǎn)矩。不過，在很多情況下都需要縮短這個時間，而電氣制動是一種簡單有效的解決方案。與機械和液壓制動系統(tǒng)相比，它的優(yōu)點在于比較穩(wěn)定，不需要使用任何耐磨件。
b.逆電流制動原理
電機在運行的時候就與電源隔離開，然后通過另外一條通道重新連接到電源。這是一種非常高效的制動系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)矩通常高于起動轉(zhuǎn)矩，所以必須盡早制動，以防止電機沿相反方向起動。
在速度接近零的時候，通過若干個自動設備來控制停止過程：
●摩擦停止檢測器，離心停止檢測器。
●精密計時設備。
● 頻率測量或轉(zhuǎn)子電壓繼電器(滑環(huán)電機)等。
1.鼠籠電機
在選擇這個系統(tǒng)之前 (C 圖13) ，必須確保電機在完成相應功能的同時能夠承受逆電流制動。除了機械壓力，這個過程中轉(zhuǎn)子還會受到較高的熱應力，因為在每次制動操作中釋放的能量(電源的滑差能量和動能)都會被耗散在籠內(nèi)。
在制動過程中的熱應力比加速過程中產(chǎn)生的熱應力高三倍以上。在制動的時候，電流和轉(zhuǎn)矩峰值明顯高于起動時的數(shù)值。
為了確保平穩(wěn)制動，在切換到逆電流的時候，經(jīng)常把每個定子相位串聯(lián)一個電阻器。這樣一來，就可以像定子起動時那樣降低轉(zhuǎn)矩和電流。在鼠籠電機中進行逆電流制動有很明顯的缺點，所以這個系統(tǒng)只用于一些低功率驅(qū)動的電機。
2.滑環(huán)電機
為了限制電流和轉(zhuǎn)矩峰值，在將定子轉(zhuǎn)換到逆電流之前，必須重新插入用于起動的轉(zhuǎn)子電阻器，通常還需要增加一個額外的制動單元 (C 圖14) 。如果使用合適的轉(zhuǎn)子電阻器，很容易將制動轉(zhuǎn)矩調(diào)整到設定值。
在開啟電流以后，實際的轉(zhuǎn)子電壓是停頓時的兩倍，在某些情況下需要采取相應的絕緣措施。與鼠籠電機一樣，大量能量會被釋放到轉(zhuǎn)子回路中。它完全耗散(除了少量損耗)在電阻器中。
可以借助上述設備中的一種或者轉(zhuǎn)子回路中的電壓或頻率繼電器讓電機自動停止運轉(zhuǎn)。這個系統(tǒng)可以讓驅(qū)動負載保持在中等速度。它的特性非常不穩(wěn)定(只要轉(zhuǎn)矩發(fā)生微小變化，速度就會發(fā)生很大變化)。
c.通過注入直流電流制動系統(tǒng)
這個制動系統(tǒng)用于滑環(huán)和鼠籠電機 (C 圖15) 。與逆電流系統(tǒng)相比，整流源的電阻器更少，因而價格更合理。如果使用電子速度控制器和起動器，這種制動方案不會增加成本。
在該制動過程中，需要把定子與電源隔離開，并向其發(fā)送整流電流。整流電流會在電機的氣隙中產(chǎn)生一個固定磁通量。為了產(chǎn)生合適的通量，確保正確的制動效果，電流必須比額定電流大1.3倍。輕微的過電流會導致多余熱損耗，在制動以后通過暫停來補償這種熱損耗。
因為電流值完全是由定子繞組電阻設定的，所以在整流源的電壓較低。整流源通常是由整流器或者速度控制器提供的。它們必須能夠承受剛剛從交流電源(比如380V有效值)上斷開的繞組所產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓浪涌。轉(zhuǎn)子的運動與固定磁場之間存在滑差(磁場沿著與逆電流系統(tǒng)相反的方向旋轉(zhuǎn))。電機的行為與在轉(zhuǎn)子內(nèi)放電的同步發(fā)電機類似。與逆電流系統(tǒng)相比，整流注入系統(tǒng)的特性差別很大：
● 在轉(zhuǎn)子電阻器或者籠內(nèi)耗散的能量更少。只相當于運動物質(zhì)釋放的機械能。從電源獲取的動能僅用于起動定子。
● 如果負載不是驅(qū)動負載，那么電機不會沿著相反的方向起動。
● 如果負載是驅(qū)動負載，系統(tǒng)會經(jīng)常制動，并使負載保持低速。這是減速制動而非停頓制動。其特性比逆電流要穩(wěn)定得多。
在使用滑環(huán)電機的情況下，速度-轉(zhuǎn)矩特性取決于所選的電阻器。在使用鼠籠電機的情況下，系統(tǒng)很容易通過操作直流起動電流來調(diào)整制動轉(zhuǎn)矩。不過，如果電機在高速下運轉(zhuǎn)，制動轉(zhuǎn)矩會比較低。為了防止嚴重的過熱，在制動結(jié)束的時候必須使用相關設備切斷定子中的電流。
（轉(zhuǎn)載）
