電機制動是電機控制中經(jīng)常遇到的問題,一般電機制動會出現(xiàn)在兩種不同的場合,一是為了達到迅速停車的目的,以各種方法使電機旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反,從而產(chǎn)生一個電磁制動轉(zhuǎn)矩,使電機迅速停車轉(zhuǎn)動;另一是在某些場合,當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速時,電機也處于制動狀態(tài)。
電機制動方式一般分為:反接制動,能耗制動(直流制動)及再生制動三種方式,下面就這幾種制動方式的原理及注意事項做一簡單介紹。
一、反接制動
反接制動原理:在電機斷開電源后,為了使電機迅速停車,使用控制方法再在電機的電源上加上與正常運行電源反相的電源,此時,電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向與電機旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反,此時電機產(chǎn)生的電磁力矩為制動力矩,加快電機的減速。
反接制動有一個最大的缺點,就是:當電機轉(zhuǎn)速為0時,如果不及時撤除反相后的電源,電機會反轉(zhuǎn)。解決此問題的方法有以下兩種:
1、在電機反相電源的控制回路中,加入一個時間繼電器,當反相制動一段時間后,斷開反相后的電源,從而避免電機反轉(zhuǎn)。但由于此種方法制動時間難于估算,因而制動效果并不精確。
2、在電機反相電源的控制回路中加入一個速度繼電器,當傳感器檢測到電機速度為0時,及時切掉電機的反相電源。由于此種方法速度繼電器實時監(jiān)測電機一轉(zhuǎn)速,因而制動效果較上一種方法要好的多。
正是由于反接制動有此特點,因此,不允許反轉(zhuǎn)的機械,如一些車床等,制動方法就不能采用反接制動了,而只能采用能耗制動或機械制動。
二、能耗制動
能耗制動的原理:在定子繞組中通以直流電,從而產(chǎn)生一個固定不變的磁場。此時,轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)方向切割磁力線,從而產(chǎn)生一個制動力矩。由于此制動方法并不是象再生制動那樣,把制動時產(chǎn)生的能量回饋給電網(wǎng),而是單靠電機把動能消耗掉,因此叫能耗制動。又由于是在定子繞組中通以直流電來制動,因而能耗制動又叫直流注入制動。
能耗制動是單純依靠電機來消耗動能來達到停車的目的,因而制動效果和精度并不理想。在一些要求制動時間短和制動效果好的場合,一般不使用此制動方法。如起重機械,其運行特點是電機轉(zhuǎn)速低,頻繁地起動、停止和正反轉(zhuǎn),而且拖著所吊重物運行。為了實現(xiàn)準確而又靈活的控制,電機經(jīng)常處于制動狀態(tài),并且要求制動力矩大。而能耗制動則達不到上述要求。故起重機械一般采用反接制動,且要求有機械制動,以防在運行過程中或失電時,重物滑落。
三、再生制動
需要首先說明的是,再生制動和上述兩種制動方法均不同。再生制動只是電機在特殊情況下的一種工作狀態(tài),而上述兩者是為達到迅速停車的目的,人為在電機上施加的一種方法。
再生制動的原理:當電機的轉(zhuǎn)子速度超過電機同步磁場的旋轉(zhuǎn)速度時,轉(zhuǎn)子繞組所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反,此時,電機處于制動狀態(tài)。之所以把此時的狀態(tài)叫再生制動,是因為此時電機處于發(fā)電狀態(tài),即電機的動能轉(zhuǎn)化成了電能。此時,可以采取一定的措施把產(chǎn)生的電能回饋給電網(wǎng)。達到節(jié)能的目的。因此,再生制動也叫發(fā)電制動。
再生制動會出現(xiàn)在以下兩種場合:
1、起重機重物下降時,電機轉(zhuǎn)子在重物重力的手動下,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有可能超過同步轉(zhuǎn)速,此時,電機處于再生制動狀態(tài)。這時,電機的制動轉(zhuǎn)矩是阻止重物的下落,直至制動轉(zhuǎn)矩和重力形成的轉(zhuǎn)矩相等時,重物才會停止下落。
2、當變頻調(diào)速時,當變頻器把頻率降低時,同步轉(zhuǎn)速也隨之降低。但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由于負載慣性的作用,不會馬上降低,此時,電機也會處于再生制動狀態(tài),直至拖動系統(tǒng)的速度也下降為止。
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