2.4 三相異步電動機的制動控制

三相異步電動機從切除電源到完全停止旋轉，由于慣性，總要經過一段時間。這不能適應某些生產機械工藝的要求，如萬能銑床、臥式鏜床、組合機床等。無論是從提高生產效率，還是從安全及準確定位等方面考慮，都要求能迅速停車，因此要求對電動機進行制動控制。制動方法有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動是利用電磁抱閘等機械裝置來強迫電動機迅速停車；電氣制動是使電動機工作在制動狀態，使電動機的電磁轉矩方向與電動機的旋轉方向相反，從而起到制動作用。機械制動比較簡單，下面著重介紹電氣制動控制電路，電氣制動控制電路包括反接制動和能耗制動。

1.反接制動控制電路

反接制動有兩種情況：一種是倒拉反接制動，如起重機下放重物的情況；另一種是電源反接制動，這里討論第二種情況。由于反接制動時，轉子與旋轉磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉速，所以定子繞組中流過的反接制動電流相當于全電壓直接起動時電流的兩倍。因此反接制動特點之一是制動迅速，效果好，但沖擊大，通常僅適用于10kW以下的小容量電動機。

使用電源反接制動方法的注意事項如下：

1）為防止轉子降速后反向起動，當轉速接近于零時應迅速切斷電源。

2）轉子與突然反向的旋轉磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉速，為了減小沖擊電流，通常在電動機主電路中串接電阻來限制反接制動電流。

（1）電動機單向運轉的反接制動控制電路

圖2-21為電動機單向運轉的反接制動控制電路。

圖2-21 電動機單向運轉的反接制動控制電路

圖2-21中，按下SB2，KM1得電，全壓起動。在電動機正常運轉時，速度繼電器KS的常開觸點閉合，為反接制動做好準備。停車時，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，由于慣性，電動機的轉速還很高，KS依然動作，因SB1按下，KM2得電，電動機反接制動，轉速迅速下降，當速度繼電器恢復，KM2斷電，電動機斷電，反接制動結束。

電路說明如下：

1）反接制動時，當電動機的轉速接近于零時應及時切斷電源，否則電動機將反轉。此控制要求可由速度繼電器實現。

2）反接制動的電流（制動沖擊力）較大，在主電路中串入限流電阻R。10kW以上電動機的定子電路中串入對稱電阻或不對稱電阻，稱為制動電阻，以限制制動電流和減少制動沖擊力。

3）注意速度繼電器觸點的方向。

（2）電動機可逆運行的反接制動控制電路

圖2-22為電動機可逆運行的反接制動控制電路。

圖中，按下正轉起動SB2，正轉KM1得電，電動機接入正向三相交流電源運轉，KS動作，正轉常閉觸點KS-1斷開，常開觸點KS-1閉合，為KM2線圈的通電做準備，但不能使KM2線圈立即通電。

按停止按鈕SB1，KM1斷電，KM2通電，正向反接制動。由于速度繼電器的常閉觸點KS-1已斷開，KM2線圈不自鎖。當轉速接近于零，正轉常開觸點KS-1斷開，KM2斷電，正反接制動結束。

（3）具有限流電阻的可逆反接制動控制電路

圖2-22 電動機可逆運行的反接制動控制電路

具有限流電阻的可逆反接制動控制電路如圖2-23所示，該電路中電阻R是反接制動電阻，同時也限制起動電流。

圖2-23 具有限流電阻的可逆反接制動控制電路

按下正轉起動按鈕SB2，中間繼電器KA3得電并自鎖，接觸器KM1線圈通電，KM1的主觸點閉合，定子繞組經電阻R接通正向三相電源，電動機定子繞組串電阻減壓起動。

當電動機轉速上升到一定值時，KS的正轉常開觸點KS-1閉合，中間繼電器KA1得電并自鎖，這時KA1、KA3中間繼電器的常開觸點全部閉合，接觸器KM3線圈得電，KM3主觸點閉合，短接電阻R，定子繞組得到額定電壓，進入正常運行。

若按下停止按鈕SB1，則KA3、KM1、KM3線圈斷電。但此時電動機轉速仍然很高，速度繼電器KS的正轉常開觸點KS-1還處于閉合狀態，中間繼電器KA1線圈仍得電，所以接觸器KM1常閉觸點復位后，接觸器KM2線圈得電，KM2常開主觸點閉合，使定子繞組經電阻R獲得反向的三相交流電源，電動機進行反接制動。當轉速小于100r/min時，KS的正轉常開觸點KS-1復位，KA1斷電，KM2斷電，反接制動過程結束。

2.能耗制動控制電路

原理：制動時，切除定子繞組三相電源的同時接通直流電源，產生靜止磁場，使慣性轉動的轉子在靜止磁場的作用下產生制動轉矩。

特點：能耗小，需直流電源，設備費用高。

適用場合：適用于要求平穩制動、停位準確的設備（如銑床、龍門刨床及組合機床的主軸定位等）。

（1）時間原則控制的單向能耗制動控制電路

時間原則控制的單向能耗制動控制電路如圖2-24所示。

圖2-24 時間原則控制的單向能耗制動控制電路

該電路正常運行后，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，切斷電動機電源，同時KT得電，KM2得電并自鎖，直流電源接入定子繞組，進行能耗制動。

當時間繼電器延時斷開常閉觸點KT斷開時，KM2斷電，直流電源被切除，同時KM2常開輔助觸點復位，時間繼電器KT線圈斷電，能耗制動結束。

（2）速度原則控制的單向能耗制動控制電路

速度原則控制的單向能耗制動控制電路如圖2-25所示。

該電路與時間原則控制電路基本相同，控制電路中取消了時間繼電器KT，而加裝了速度繼電器KS，用KS的常開觸點代替KT延時斷開的常閉觸點。

制動時，按下停止SB1，KM1斷電，斷開三相電源。此時速度仍然很高，KS的常開觸點仍然閉合，KM2能夠依靠SB1按鈕的按下通電，定子繞組通入直流電，能耗制動。當電動機速度接近零時，KS常開觸點復位，KM2斷電，能耗制動結束。

（3）電動機可逆運行能耗制動控制電路

圖2-25 速度原則控制的單向能耗制動控制電路

圖2-26為電動機可逆運行能耗制動控制電路。

圖2-26 電動機可逆運行能耗制動控制電路

正常正向運轉中，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，KM3和KT得電并自鎖，KM3常開主觸點閉合，直流電源加到定子繞組，電動機進行正向能耗制動。當轉速接近零時，時間繼電器延時斷開的常閉觸點KT斷開KM3線圈電源。KM3主觸點斷開直流電源，KM3常開輔助觸點復位，KT斷電，正向能耗制動結束。

異步電動機能耗制動與反接制動的比較見表2-2。

表2-2 異步電動機能耗制動與反接制動的比較

與反接制動相比，能耗制動具有消耗能量少、制動電流小等優點，但需要直流電源，控制電路復雜。通常能耗制動適用于電動機容量較大和起制動頻繁的場合，反接制動適用于容量小而制動要求迅速的場合。