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三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路

某些生產(chǎn)機(jī)械,如車床等要求在工作時(shí)頻繁的起動(dòng)與停止;有些工作機(jī)械,如起重機(jī)的吊勾需要準(zhǔn)確定位,這些機(jī)械都要求電動(dòng)機(jī)在斷電后迅速停轉(zhuǎn),以提高生產(chǎn)效率和保護(hù)安全生產(chǎn)。

電動(dòng)機(jī)斷電后,能使電動(dòng)機(jī)在很短的時(shí)間內(nèi)就停轉(zhuǎn)的方法,稱作制動(dòng)控制。制動(dòng)控制的方法常用的有二類,即機(jī)械制動(dòng)與電力制動(dòng),下面將這兩種制動(dòng)方法介紹如下。

一、機(jī)械制動(dòng)

機(jī)械制動(dòng)是利用機(jī)械裝置,使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法,經(jīng)常采用的機(jī)械制動(dòng)設(shè)備是電磁抱閘,電閘抱閘的外形結(jié)構(gòu)如圖21801所示。  

 

  

 

電磁抱閘主要由兩部分構(gòu)成:制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器。 制動(dòng)電磁鐵由鐵芯和線圈組成;線圈有的采用三相電源,有的采用單相電源;閘瓦制動(dòng)器包括:閘瓦,閘輪,杠桿和彈簧等。閘輪與電動(dòng)機(jī)裝在同一根轉(zhuǎn)軸上. 制動(dòng)強(qiáng)度可通過(guò)調(diào)整彈簧力來(lái)改變。

一)電磁抱閘制動(dòng)控制線路之一

電磁抱閘制動(dòng)控制線路之一如圖21802所示:

 

電磁抱閘制動(dòng)控制線路的工作原理簡(jiǎn)述如下:

接通電源開(kāi)關(guān)QS后,按起動(dòng)按鈕SB2,接觸器KM線圈獲電工作并自鎖。電磁抱閘YB線圈獲電,吸引銜鐵(動(dòng)鐵芯),使動(dòng)、靜鐵芯吸合,動(dòng)鐵芯克服彈簧拉力,迫使制動(dòng)杠桿向上移動(dòng),從而使制動(dòng)器的閘瓦與閘輪分開(kāi),取消對(duì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng);與此同時(shí),電動(dòng)機(jī)獲電起動(dòng)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)需要停車時(shí),按停止按鈕SB1,接觸器KM斷電釋放,電動(dòng)機(jī)的電源被切斷的同時(shí),電磁抱閘的線圈也失電, 銜鐵被釋放,在彈簧拉力的作用下,使閘瓦緊緊抱住閘輪,電動(dòng)機(jī)被制動(dòng),迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。(http://www.diangon.com版權(quán)所有)

電磁抱閘制動(dòng),在起重機(jī)械上被廣泛應(yīng)用。當(dāng)重物吊到一定高度, 如果線路突然發(fā)生故障或停電時(shí),電動(dòng)機(jī)斷電,電磁抱閘線圈也斷電, 閘瓦立即抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)停轉(zhuǎn),從而防止了重物突然落下而發(fā)生事故。

二)電磁抱閘制動(dòng)控制線路之二

采用圖21802控制線路,有時(shí)會(huì)因制動(dòng)電磁鐵的延時(shí)釋放,造成制動(dòng)失靈。

造成制動(dòng)電磁鐵延時(shí)的主要原因:制動(dòng)電磁鐵線圈并接在電動(dòng)機(jī)引出線上(參見(jiàn)圖2-71)。電動(dòng)機(jī)電源切斷后,電動(dòng)機(jī)不會(huì)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),它要因慣性而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子剩磁的存在,使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),定子繞組的感應(yīng)電勢(shì)加在電磁抱閘YB線圈上。所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)主回路電源被切斷后,YB線圈不會(huì)立即斷電釋放,而是在YB線圈的供電電流小到不能使動(dòng)、靜鐵芯維持吸合時(shí),才開(kāi)始釋放。

解決上述問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法是;在線圈YB的供電回路中串入接觸器KM的常開(kāi)觸頭。如果輔助常開(kāi)觸頭容量不夠時(shí), 可選用具有五個(gè)主觸頭的接觸器?;蛄硗庠黾右粋€(gè)接觸器,將后增加接觸器的線圈與原接觸器線圈并聯(lián)。將其主觸頭串入YB的線圈回路中。這樣可使電磁抱閘YB的線圈與電動(dòng)機(jī)主回路同時(shí)斷電,消除了YB的延時(shí)釋放。

防止電磁抱閘延時(shí)的制動(dòng)控制線路如圖21803所示。

 

二、電力制動(dòng)

常用的電力制動(dòng)有電源反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)兩種。

一)電源反接制動(dòng)

電源反接制動(dòng)是依靠改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序,而迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的一種方法。

(一)單向反接制動(dòng)控制線路

單向運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制線路如圖21804所示。

 

起動(dòng)時(shí),閉合電源開(kāi)關(guān)QS,按起動(dòng)按鈕SB2,接觸器KM1獲電閉合并自鎖,電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到一定值時(shí)(如100轉(zhuǎn)/分),速度繼電器KS的常開(kāi)觸頭閉合,為反接制動(dòng)作好準(zhǔn)備。

停止時(shí),按停止按鈕SB1(一定要按到底),按鈕SB1常閉觸頭斷開(kāi),接觸器KM1失電釋放,而按鈕SB1的常開(kāi)觸頭閉合,使接觸器KM2獲電吸合并自鎖,KM2主觸頭閉合,串入電阻RB進(jìn)行反接制動(dòng),電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)反向電磁轉(zhuǎn)矩,即制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,迫使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降;當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至約100轉(zhuǎn)/每分鐘以下時(shí),速度繼電器KS常開(kāi)觸頭斷開(kāi),接觸器KM2線圈斷電釋放,電動(dòng)機(jī)斷電,防止了反向起動(dòng)。
 由于反接制動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度接近兩倍的同步轉(zhuǎn)速,故反接制動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流很大,定子繞組的電流也隨之很大, 相當(dāng)于全壓直接起動(dòng)時(shí)電流的兩倍。為此,一般在4.5KW以上的電動(dòng)機(jī)采用反接制動(dòng)時(shí),應(yīng)在主電路中串接一定的電阻器,以限制反接制動(dòng)電流,這個(gè)電阻稱為反接制動(dòng)電阻,用RB表示,反接制動(dòng)電阻器,有三相對(duì)稱和兩相不對(duì)稱兩種聯(lián)結(jié)方法,圖21804為對(duì)稱接法,如某一相不串電阻器,則為二相不對(duì)稱接法。

串接的制動(dòng)電阻RRB的阻值可用下式計(jì)算

RRB= KUΦ/Ist(Ω)

式中:RRB為反接制動(dòng)電阻器的阻值,單位為歐姆(Ω);

UΦ為電動(dòng)機(jī)繞組的相電壓,單位為 V ;

Ist為電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電流,單位為 A ;

K為系數(shù),如果要求反接制動(dòng)的最大電流等于全壓起動(dòng)電流,K取0.13;如果要求反接制動(dòng)最大電流為全壓起動(dòng)電流的一半,K取1.5 。

若反接制動(dòng)時(shí),僅在兩相的定子繞組中串接制動(dòng)電阻,則選用的制動(dòng)電阻的數(shù)值應(yīng)為上式計(jì)算值的1.5倍。

不頻繁起動(dòng)時(shí),反接制電阻的功率為:

PR= 1/4 In 2RRB(In為電動(dòng)機(jī)額定電流,其單位為A)

頻繁起動(dòng)時(shí),反接制動(dòng)電阻的功率為:

PR=(1/3—1/2)In 2RRB

例如:一臺(tái)4極鼠籠型電動(dòng)機(jī),額定功率為20KW,額定電流為38.4A,額定電壓為380V,定子繞組為星接,問(wèn)采用反接制動(dòng)時(shí),應(yīng)串聯(lián)RRB的阻值和功率為多少?

從機(jī)電產(chǎn)品樣本上查得IST為228A(若無(wú)產(chǎn)品樣本,則可取      IST=(4—7)In,一般取中間值)。

RRB =1.5×220/228=1.4Ω

PR=1/3 In 2 RRP =1/3×38.42×1.4=164W

圖21804控制回路的接線步驟如下:

(1)首先接FU2和FR:由FR常閉接點(diǎn)引出的線為電源1;由另一個(gè)FU2引出的線為電源“2”。

(2)將“1”線分別接在KM1、KM兩線圈上;將線圈的另一端接至“對(duì)方的常閉觸頭”上;KM1的空常閉接點(diǎn)與速度繼電器KS的常開(kāi)接點(diǎn)相連接,KS的空接點(diǎn)與KM2常開(kāi)接點(diǎn)連接,并由剛接過(guò)線的KM2常開(kāi)接點(diǎn)引出“KM2的線圈線”接至按鈕SB1右側(cè)常開(kāi)接點(diǎn)上,從KM2的空常開(kāi)接點(diǎn)引出兩根線,一根為“KM2的自鎖線”接至按鈕SB1的左側(cè)常閉接點(diǎn)上;另一根接至FU2(即電源線“2”)。

(3)從KM2空閑常閉接點(diǎn)引出一長(zhǎng)一短兩根導(dǎo)線,短線接KM1的常開(kāi)接點(diǎn),長(zhǎng)線為“KM1線圈線”接至按鈕SB2左側(cè)常開(kāi)接點(diǎn);從KM1的空常開(kāi)接點(diǎn)引出“KM1的自鎖線”,接按鈕SB2右側(cè)常開(kāi)接點(diǎn)。

(4)按鈕開(kāi)關(guān)中:將右側(cè)的SB1常閉接點(diǎn)與SB2常開(kāi)接點(diǎn)用導(dǎo)線相連;將左側(cè)的SB1常開(kāi)接點(diǎn)與常閉接點(diǎn)用導(dǎo)線連接。

(5)將主回路及控制回路的所有連接線全部仔細(xì)檢查一遍,確認(rèn)無(wú)誤后,送電試機(jī)。

(二)可逆起動(dòng)反接制動(dòng)控制線路

1、電動(dòng)機(jī)可逆起動(dòng)反接制動(dòng)的控制線路之一

電動(dòng)機(jī)可逆起動(dòng)反接制動(dòng)的控制線路之一,如圖21805所示。該控制線路由于主回路中沒(méi)有限流電阻RB,所以只能用于容量較小的電動(dòng)機(jī)。

圖中KS—1和KS—2分別為速度繼電器正反兩個(gè)方向的兩副常開(kāi)觸頭,當(dāng)按下SB2時(shí),電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),速度繼電器的常開(kāi)觸頭KS—2閉合,為反接制動(dòng)作準(zhǔn)備,當(dāng)按下SB3時(shí),電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),速度繼電器KS—1閉合,為反接制動(dòng)作準(zhǔn)備。中間繼電器KA的作用是:為了防止當(dāng)操作人員因工作需要而用手轉(zhuǎn)動(dòng)工件和主軸時(shí),電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)速度繼電器KS也旋轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí),速度繼電器的常開(kāi)觸頭閉合,電動(dòng)機(jī)獲得反向電源而反向沖動(dòng),造成工傷事故。

圖21805控制線路的工作原理,簡(jiǎn)述如下:

閉合電源開(kāi)關(guān)QS后按SB2,接觸器KM1獲電閉合并通過(guò)其自鎖觸頭自鎖,電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)起動(dòng),當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于120轉(zhuǎn)/每分鐘 時(shí),KS—2閉合,為反接制動(dòng)作準(zhǔn)備。

當(dāng)需要正轉(zhuǎn)停止時(shí),按SB1,接觸器KM1斷電釋放而中間繼電器KA獲電吸合并自鎖;KA的常開(kāi)觸頭斷開(kāi),切斷KM2自鎖觸頭的供電回路,使其不能自鎖;KA的常開(kāi)觸頭接通KM2的線圈回路,使KM2獲電吸合,此時(shí)反接制動(dòng)開(kāi)始,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降至約100轉(zhuǎn)/每分鐘時(shí),速度繼電器KS—2斷開(kāi),使 KM2斷電釋放,在中間繼電器自鎖回路中的常開(kāi)觸頭KM2斷開(kāi),使中間繼電器KA也失電釋放。
 反轉(zhuǎn)的起動(dòng)及反接制動(dòng)的工作原理與上述相似,不再贅述。

可逆起動(dòng)反接制動(dòng)的控制線路之一的參考接線步驟如下:

(1)首先接好電源FU2及熱繼電器FR常閉觸頭,引出控制電源“1”與“2”。

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