3电路分析基础-.5.1能耗制动
能耗制动
1.工作原理：所谓能耗制动,就是在电动机脱离交流电源的瞬间,在定子绕组中通以直流电,产生静止磁场,与转子中感应电流相互作用,产生制动力矩,从而达到使异步电机迅速停转的一种制动方法。
试设计一套电机控制系统。
要求：能实现系统的自动能耗制动，有短路和过载保护，同时通过实验分析制动时间以及制动电流对于能耗制动的作用。
如图2-1，三相异步电动机的定子绕组断开三相交流电源而接入直流电时，定子绕组便产生一个恒定的磁场。
而转子由于惯性会继续旋转，从而切割恒定磁场产生感应电动势和感应电流，其方向可用右手定则判断。
同时，由于转子铁芯电流与磁场相互作用而产生同旋转方向相反的电磁制动转矩，使电动机迅速停车。
当电动机的转速下降到零时，转子感应电动势和感应电流均为零，此时制动过程结束。
图2-1能耗制动原理图对于容量较大的电动机，多采用有变压器全波整流能耗制动控制线路。
如图3-1所示的为有变压器全波整流单向启动能耗制动控制电路，该线路利用时间继电器进行自动控制。
其中直流电源有单向桥式整流器VC提供，TC是整流变压器，电阻R式用来调节直流电流的，从而调节制动强度，电阻R越大，电动机定子通过电流越小，转子切割磁感线产生的电磁转矩越小，制动时间越长；电阻R越小，电动机定子通过电流越大，转子切割磁感线产生的电磁转矩越大，制动时间越短。
主电路及控制电路图如下：图3-1主电路及控制电路控制线路的控制过程如下：合上电源开关QS，按下启动按钮SB1接触器KM1线圈通电，常开主触点和自锁触点闭合，电动机启动运行。
制动时，按下停止按钮SB2，接触器KM1断电释放，电动机脱离三相交流电源，同时接触器KM2与时间继电器KT通电，KT开始计时，KM2常开主触点和自锁触点闭合，电动机进入能耗制动。
经过一段延时后，电动机转速接近于零，时间继电器延时断开的常闭触点断开，使KM2断电释放，切断直流电源，KM2断电后，常开触点断开，使时间继电器KT断电释放，电动机能耗制动过程结束。
能耗制动控制电路介绍课件
01
通信电路：包括通信接
06
02
口、通信协议等
控制电路：包括控制器、 传感器、驱动器等
保护电路：包括过流保 护、过压保护等
05
03
信号处理电路：包括信 号处理芯片、滤波器等
04
显示与报警电路：包括 显示器、报警器等
关键元器件
功率晶体管： 用于控制能耗 制动电流
电压比较器： 用于检测能耗 制动电压
驱动电路：用 于驱动功率晶 体管
应用效果
提高能源利用率：通过能耗制动控制电 路，将制动过程中的能量转化为电能，
提高能源利用率。
减少环境污染：能耗制动控制电路可以 减少制动过程中的摩擦和磨损，降低废
气排放，减少环境污染。
提高车辆安全性：能耗制动控制电路可 以提高车辆的制动性能，缩短制动距离，
提高车辆安全性。
降低车辆维护成本：能耗制动控制电路 可以减少制动系统的磨损，降低车辆维
04
控制策略优化：根据实际工况，优化制 动控制策略，提高制动效果和舒适性
能耗制动控制电 路调试与优化
调试方法
1
2
3
4
检查电路连接： 确保所有连接 正确无误
检查电源电压： 确保电源电压 稳定且符合要 求
检查控制信号： 确保控制信号 正确且稳定
检查制动效果： 观察制动效果 是否符合预期， 如有问题，调 整控制参数或 更换元器件
2
能耗制动： 一种通过消 耗电能来降 低机械能的
制动方式
5
制动信号： 用于触发能 耗制动过程 的控制信号
3
制动电阻： 用于消耗电 能的电阻元
件
6
制动效果： 能耗制动对 机械能的降
低效果
工作原理
三相异步电动机能耗制动原理及控制电路的识读PPT教案
会计学
1
（一）能耗制动原理
能耗制动是通过在定子绕组中通入直流电以消耗转子惯性运转 的动能来实现制动的。
能耗制动是在切除三相交流电源后，定子绕组通直流电流，在定子、转 子之间的气隙中产生静止磁场，惯性转动的转子导体切割该磁场，形成感 应电流，产生与惯性转动方向相反的电磁力矩而使电动机迅速停转，并在 制动结束后将直流电源切除，其制动原理如图6-11所示。
用四只整流二极管构成桥式整流电路，有分立元件的，也有集成元件的。 这种整流电路输出的脉动电压较之半波整流平稳。 由于能耗制动并不要求恒稳电压，所以不需要设置滤波电路和稳压电路。
3.直流电源的选择
能耗制动中，通入电动机的直流电流不能太大，过大会烧坏定子绕组。 因此，能耗制动直流电源的选择有一定的要求
以单相桥式整流电路为例，直流电源估算方法和步骤如下：
（二）直流电源
在能耗制动控制线路中，直流电源一般通过整流环节直接从三相 电源获得。常用的整流环节有半波整流和全波整流。
1.半波整流
半波整流能耗制动一般选用一个整流二极管串接在电动机定子绕组 其中一相电源电路中，利用晶体二极管的单向导通特性，把380V的交流 电压整流为脉动的直流电压。
2.全波整流
① 先测量出电动机三相绕组任意两相之间的电阻R0（Ω） ② 测量电动机的空载电流 I0（A） ③ 能耗制动所需的
直流电流IL＝ KI0（A） 直流电压UL＝IL R0（V）
其中K是系数，一般取 3.5～4。若考虑到电动机定子绕组发热情况，并 使制动达到较为满意的效果，对于转速高、惯性大的拖动系统可取上限。
图6-14 电动机能耗制动停止的控制流程
图6-12中KT的瞬动常开触点除了起自锁作用外，在KT出现 线圈断线或机械卡住等故障时，按下并松开SB2后能使电动机制 动后脱离直流电源（规避KM2自锁不能解除的现象）。
能耗制动控制电路
源，制动过程完毕。
制动作用的强弱与通入定子绕组直流电流的大小及电机的
转速有关，转速越高电流越大制动作用越大，一般通入定
子绕组的直流电流约为空载电流的3~4倍较为合适。 特点：能耗制动比较缓和，制动产生的机构冲击对机械设 备无大的危害，能取得较好的制动效果，因此在机械设备 上应用较多。
能耗制动控制电路
异步电动机从切除电源到停转有一个过程，需要一段时间 。对于要求停车时精确定位或尽可能减少辅助时间的机械
设备，必须采取制动措施。
能耗制动：异步电动机刚切除三相电源后，立即 在定子绕组中接入直流电源，转子切割恒定磁场 产生感应电流与恒定磁场的作用产生制动力矩， 使电动机高速旋转的动能消耗在转子电路中的制
电动机能耗制动原理
电动机能耗制动原理
电动机能耗制动原理：电动机的定子绕组从沟通电源上堵截，并把它的两个接线端当即接到直流电源上(Y接时，接入二相定子绕组；△接时，接入一相定子绕组，另二相串联绕组接入)，直流电流在定子绕组中发作一个连续的磁场。
因为机械惯性，转子仍在翻滚。
所以转子绕组感生电动势，并发作感应电流，电机就处于发电状况，其电磁转矩与转子旋转方向相反，起到制动效果。
能耗制动：电动机脱离三相沟通电源后，定子绕组加一向流电压，即定子绕组通以直流电流，运用转子感应电流与连续磁场的效果抵达制动意图。
能耗制动操控办法又分：时刻准则操控——运用时刻继电器操控速度准则操控——运用速度继电器操控
1．识图：（见图）
（1）电路构成：主电路、操控电路
（2）首要元器材：改换开关、熔断器、沟通触摸器、热继电器、电源变压器、按钮、时刻继电器、二极管整流桥
（3）原理剖析：主回路：合上QS→主电路和操控线路接通电源→变压器需经KM2的主触头接入电源（原边）和定子线圈（副边）操控回路：①起动：按下SB2→KM1得电→电动机正常工作②能耗制动：按下SB1→KM1失电→电动机脱离三相电源，KM1常闭
触头康复→KM2得电并自锁，（通电延时）时刻继电器KT得电，KT 瞬动常开触点闭合。
→KM2主触头闭合→电动机进入能耗制动状况→电动机转速降低→KT整守时刻到→KT延时断开常闭触点断开→KM2线圈失电→能耗制动完毕。
注：KT瞬动常开触点的效果：假定KT线圈断线或机械卡住缺点时，在按下SB1后电动机能活络制动，两相的定子绕组不致长时刻接入能耗制动的直流电流。
《电机与电气控制技术》第二版教学课件 3.5.1能耗制动
能耗制动 图3-32 能耗制动时的机械特性
能耗制动
能耗制动时，电机工作点的变化情况可用机械特性曲线说明。设制动 前工作点在固有特性曲线A点处，其n>0，Tem>0，Tem为驱动转矩。开始 制动时，因n不突变，工作点将沿水平方向跃变到能耗制动特性曲线上的 B点。在B点，n>0，Tem<0，电磁转矩为制动转矩，于是电动机开始减速， 工作点沿BO方向移动。 若电动机拖动反抗性负载，则工作点到达O点时，n=0，Tem=0，电机便停 转。
能耗制动操作简单，但随着转速的下降，电动势减小，制动电流和制动转矩 也随之减小，制动效果变差。若为了使电机能更快地停转，可以在转速到一定程 度时，切除一部分制动电阻，使制动转矩增大，从而加强制动作用。
知识点：能耗制动
主讲教师：冯泽虎
能耗制动
图3-31是能耗制动的接线图。开关S 接电源侧为电动状态运行，此时电枢电流 Ia、电枢电动式Ea、转速n及驱动性质的电 磁转矩Tem的方向如图所示。当需要制动 时，将开关S投向制动电阻RB上，电动机 便进入能耗制动状态。
图3-31 能耗制动接线图
能耗制动
初始制动时，因为磁通保持不变、电枢存在惯性，其转速n不能马 上降为零，而是保持原来的方向旋转，于是n和Ea的方向均不改变。但 是，由Ea在闭合的回路内产生的电枢电流IaB却与电动状态时电枢电流Ia 的方向相反，由此而产生的电磁转矩TemB也与电动状态时Tem的方向相反， 变为制动转矩，于是电机处于制动运行。制动运行时，电机靠生产机械 惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，并消耗在电 阻上，直到电机停止转动为止，所以这种制动方式称为能耗制动。
能耗制动
若电机拖动位能性负载，则工作点到达O点时，虽然n=0，Tem=0，但在 位能负载的作用下，电机反转并加速，工作点将沿曲线OC方向移动。此时Ea 的方向随n的反向而反向，即n和Ea的方向均与电动状态时相反，而Ea产生的 Ia方向却与电动状态时相同，随之Tem的方向也与电动状态时相同，即n<0, Tem>0，电磁转矩仍为制动转矩。随着反向转速的增加，制动转矩也不断增 大，当制动转矩与负载转矩平衡时，电机便在某一 转速下处于稳定的制动状 态运行，即匀速下放重物，如图3-32中的C点。
能耗制动控制电路
电动机能耗制动的控制线路图(电路):
制动方式有电气的方法和电气机械结合的方法。
前者如反接制动，能耗制动；后者如电磁机械抱闸。
1、能耗制动的控制线路
能耗制动的控制线路的设计思想是制动时在定子绕组中任意两相通入直流电流，形成固定磁场，它与旋转着的转子中的感应电流相互作用，从而产生制动转矩，制动时间由时间继电器来控制。
能耗制动控制线路如图2-16所示。
能耗制动与反接制动相比，由于制动是利用转子中的储能进行的，转速快时制动力大，慢时制动力小。
因此能量损耗小，制动电流较小，制动准确，适用于要求平稳制动的场合，但需要整流电源，制动速度也较反接制动慢一些。
电磁抱闸制动
在制动时，将制动电磁铁的线圈接通，通过机械抱闸制动电机，有时还可将电磁抱闸制动与能耗制动同时使用，以弥补能耗制动转矩较小的缺点，加强制动效果。
2、反接制动控制线路
由于反接制动电流较大，当电机容量较大，制动时则需在定子回路中串人电阻降压以减小制动电流。
当电动机容量不大时，可以不串制动电阻以简化线路。
这时，可以考虑选用比正常使用大一号的接触器以适应较大的制动电流。
由于反接制动采用了速度继电器，按转速原则进行制动控制，其制动效果较好，使用也较方便，鼠笼电动机制动常采用这一方式，如图2-15所示。
1/ 1。
能耗制动概述
能耗制动
能耗制动，是将运转中的电动机与电源断开并改接为发电机，使电能在其绕组中消耗(必要时还可消耗在外接电阻中)的一种电制动方式。
交流笼型和绕线转子界步电动机采用能耗制动时，应在交流供电电源断开后，立即向定于绕组(可取任意两相绕组)通人直流励磁电流，以便产生制动转矩。
制动转矩的大小取决于直流励磁电流l的大小及电动机的转速。
当nn时，制动转矩最大;随着转速n的降低，制动转矩急剧减小。
当n=(0.1~0.2)n。
时，制动转矩达到最小值。
为获得较好的制动特性，励磁电流1通常取电动机定子空载电流1的1~3倍。
绕线转子异步电动机能耗制动时，应在转子回路中串接(0.3~0.4)R，的常接电阻，可使平均制动转矩等于额定转矩(此时平均制动转矩值为最大)。
制动时，励磁所用直流电源U可为48V10V或220V，为减小在附加制动电阻R上的能量损耗，在供电条件允许的情况下，U越小越好。
在多电动机集中控制而又都采用能耗制动的情况下(如大型轧钢车间)，可设置专用的直流48V能耗制动电源，这样更为经济。
同步电动机采用能耗制动时，可将其定子从电源上断开后，接到外接电阻或频敏变阻器上，并在转子中继续通入适当的励磁电流，电动机即转人能耗制动状态工作。
此时电动机作为一台变速的发电机运转，将机械惯性能量消耗在外接电阻或频敏变阻器上。
采用频敏变阻
器制动，其制动性能比用电阻时更为优良。
各种电动机能耗制动的接线方式、制动特性及其适用范围。
交流电动机能耗制动时的机械特性曲线，可由电动机资料查取。
三相电动机能耗制动电路
三相电动机能耗制动电路
1、电路图
2、工作原理：
启动时，合上SB2，KM1得电吸合，其常开辅助触点闭合，实现KM1状态自锁。
常闭辅助触点断开实现KM1、KM2互锁，KM1主触点闭合，电动机得电运转。
停止工作时，按下SB1，按钮的常闭点断开，KM1失电释放主触点断开电动机停止运转。
同时SB1常开点闭合，KM2得电吸合，其常开辅助触点闭合，实现KM2状态自锁。
KM2常闭辅助触点断开，实现KM1、KM2互锁。
同时其主触点也闭合，接通变压器整流电路。
使直流电源加至电动机线圈上，使电动机线圈产生一个磁极固定的、恒定的磁场，利用磁极间的相互作用使电动机快速停转。
3、电路中各元件的作用
熔断器FU：对被控电路起短路或过电流时起保护作用。
刀开关QS：隔离电源，手动接通或断开空载电路与或不频繁的手动接通或断开小电流负荷电路。
接触器KM1：接通或断开电动机的电流回路，来控制电动机的启动、停止。
接触器KM2：接通或断开制动电路的电流回路。
热继电器FR：对电动机实现过负荷保护。
自动断路器QF：对被控电路、用电设备的短路、过载、过电流会自动切断供电线路，起保护作用。
变压器T：为制动电路提供适宜的低压交流电。
桥式整流器VC：把变压器T输出的交流电压经桥式整流器VC整流成脉动直流电压。
为制动电路提供合适的能源。
能耗制动电路工作原理
能耗制动电路工作原理能耗制动电路是一种常用的电路设计，主要用于控制能耗制动器的工作。
能耗制动是一种通过将动能转化为电能并耗散掉的方式来实现制动的方法。
能耗制动电路的工作原理是通过控制电阻的通断来改变电路中的电流流向，从而实现能耗制动器的工作。
能耗制动电路通常由控制器、电源和能耗制动器三部分组成。
控制器是整个电路的核心部分，负责监测电流和控制电阻的通断。
电源为整个电路提供所需的电能。
能耗制动器则是将电能转化为机械能并耗散掉的装置。
在工作时，控制器会监测电流的大小和方向。
当需要制动时，控制器会通过控制电阻的通断来改变电流的流向。
当电流流向能耗制动器时，能耗制动器会将电能转化为机械能并耗散掉，从而实现制动效果。
当电流流向电源时，能耗制动器处于断开状态，不会产生制动效果。
具体来说，当控制器检测到需要制动时，会通过控制电阻的通断来改变电流的流向。
当电阻闭合时，电流会流向能耗制动器，从而使能耗制动器开始工作。
能耗制动器将电能转化为机械能并耗散掉，使系统的动能减小，从而实现制动效果。
当电阻断开时，电流会流向电源，能耗制动器处于断开状态，不再工作。
能耗制动电路的工作原理可以用以下步骤来描述：首先，控制器监测电流的大小和方向；然后，根据需要制动的信号，控制电阻的通断；接着，根据电阻的状态，电流流向能耗制动器或电源；最后，能耗制动器将电能转化为机械能并耗散掉，实现制动效果。
能耗制动电路的工作原理简单而有效。
通过控制电阻的通断，能够实现对能耗制动器的控制，从而实现制动效果。
能耗制动电路可以广泛应用于各种机械设备中，如电梯、电动车等。
它的优点是制动平稳可靠，能耗可控，且对设备的损坏较小。
因此，能耗制动电路在工程设计中得到了广泛的应用。
能耗制动电路是一种通过控制电阻的通断来改变电流流向的电路设计。
它通过将电能转化为机械能并耗散掉的方式来实现制动效果。
能耗制动电路具有制动平稳可靠、能耗可控等优点，被广泛应用于各种机械设备中。
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3图3-31 线图
能耗制动
能耗制 动
能耗制动时的机械特性，就是在U=0、
Φ=ΦN 、R=Ra+RB条CR件eaCT下R 2BN T的em
T
2 N
n=−
Ra RB CeN
Ia
（3-32）
图3-31 能耗制动 接线图
能耗制动
能耗制动时，电机工作点的变化情况可用机械特性曲线 说明。设制动前工作点在固有特性曲线A点处，其n>0，Tem>0， Tem为驱动转矩。开始制动时，因n不突变，工作点将沿水平方 向跃变到能耗制动特性曲线上的B点。在B点，n>0，Tem<0，电 磁转矩为制动转矩，于是电动机开始减速，工作点沿BO方向移 动。
RB
（3-34）
若电动机拖动反抗性负载，则工作点到达O点时，n=0， Tem=0，电机便停转。
能耗制动
但制动电阻太小，将会造成制动电流过大，通常限制最大
制动电流不超过2~2.5倍的额定电流。选择制动电阻的原则是
Ea Ra RB
I B= a
(2
Ea ~ 2.5)I N
Ra
≤Imax=(2～2.5)IN
UN
即
能耗制动
主讲教师：冯泽 虎
能耗制动
图3-31是能耗制动的接线图。开关S接电 源侧为电动状态运行，此时电枢电流Ia、电 枢电动式Ea、转速 n 及驱动性质的电磁转矩 Tem 的方向如图所示。当需要制动时，将开关 S 投向制动电阻 RB 上，电动机便进入能耗制 动状态。
初始制动时，因为磁通保持不变、电枢存 在惯性，其转速n不能马上降为零，而是保持