电机的启动与制动
交流电机的起动和制动方式课件
——母线额定电压，Kv; ——母线其它负荷的无功功率，Mvar; ——母线其它负荷，MVA； ——母线其它负荷的功率因数； ——电动机起动时的母线电压相对值； ——电动机起动时的端电压相对值 ——线路电抗，Ω，计入电阻后，铝线取 ，铜线取 ——线路单位长度的电抗，Ω/km,高压电缆或低压电线 穿管取0.08，低压电缆取0.07，架空线路取0.35； S——导线或电缆芯的截面mm2； L——线路长度，km。
27输出特性
起动电压Us 在起动过程中，电机的输出力矩随电压增加。当软起动器的输出电压较小时，电机力矩小于负载的静磨擦力矩，不能使负载转动。随着输出电压的不断增大，电机力矩克服了负载的静磨擦力矩，使负载开始转动。 QB3软起动器在起动时提供一个初始的起动电压Us,可以将Us调节到大于负载的静摩擦力矩，使负载能立即开始转动。 起动力矩由电位器（20~70%）
35.1.2降压起动时应满足下列条件：
5.1.3制动方式除机械制动（包闸）外，电气制动有三种：（1）能耗制动，定子绕组通直流，产生制动力矩；（2）反接制动，定子绕组电源相序反接产生制动力矩，冲击大，因为有2倍电压。（3）再生制动，位能负荷或逆变状态，使电机在发电状态下产生制动力矩。
45.1.3制动方式除机械制动（包闸）外，电气制动有三种：
55.2笼型电动机起制动
1）电动机与低压母线直接相连；2）电动机起动电流倍数Kiq=7；额定功率因数cos e=0.85；效率=0.9；3）变压器的其它负荷为Sfh=0.5Sb，cos fh=0.7；或Sfh=0.6Sb, cos fh=0.8(由这两种情况计算出的Qfh值相差很少，故在表2中只列出前一种情况时的计算值)；4）变压器高压侧的短路容量Sdl=50Sb,Sb为变压器额定容量。
三相异步电动机启动,调速,制动
任务3.三相异步电动机的制动及实现
（1）电源反接制动
三相异步电动机的电源反接制动是将三相电 源中的任意两相对调，使电动机的旋转磁场反 向，产生一个与原转动方向相反的制动转矩， 迅速降低电动机的转速，当电动机转速接近零 时，立即切断电源。
这种制动方法制动转矩大，效果好，但冲击 剧烈，电流较大，易损坏电动机及传动零件。
（4）绕线型异步电动机转子串 电阻起动
绕线型异步电动机的起动，只要在转子回 路串入适当的电阻，就既可限制起动电流， 又可增大起动转矩，但在起动过程中，需 逐级将电阻切除。现在多用在转子回路接 频敏变阻器起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务1：三相异步电动机的起动及实现
3.三相异步电动机启动控制电 路
任务1：三相异步电动机的起动及实现
自锁(自保): 依靠接触器自身辅助常开 触头
而使线圈保持通电的控制方 式 自锁触头: 起自锁作用的辅助常开触 头 工作原理： 按下按钮（SB1），线圈（KM）通 电，电机起动；同时，辅助触头 （KM）闭合，即使按钮松开，线圈 保持通电状态，电机 连续运行。
图为单向连续运行控制电路
K1为起动电流倍数：Ist为电动机的起动电流(A)；In为电 动机的额定电流(A)；Sn为电源变压器总容量；Pn为电 动机的额定功率。
Hale Waihona Puke 任务1：三相异步电动机的起动及实现
（2）.星-三角降压起动 正常运行时，接成△形的鼠笼电动机，在起动时接成 星形，起动完毕后再接成△，称星-三角起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务3.三相异步电动机的制动及实现
3.反接制动控制电路
任务3.三相异步电动机的制动及实现
4.能耗制动控制电路
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析摘要现阶段，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
本文就三相异步电动机的启动、制动等技术问题进行分析。
关键词三相异步电动机；启动；制动；分析1 三相异步电动机的启动电动机接上电源，转速由零开始增大，直至稳定运转状态的过程，称为启动过程。
对电动机启动的要求是：启动电流小，启动转矩大，启动时间短。
当异步电动机刚接上电源，转子尚未旋转瞬间（n=0），定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大，于是转子绕组感应电动势和电流也最大，则定子的感应电流也最大，它往往可达额定电流的5-7倍。
笼型异步电动机的启动方法有直接启动（全压启动）和降压启动两种。
1.1 直接启动直接启动也称全压启动。
启动时，电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。
这是一种最简单的启动方法，不需要复杂的启动设备，但是，它的启动性能恰好与所要求的相反，即：1）启动电流I大。
对于普通笼型异步电动机，启动电流是额定电流的4—7倍。
启动电流大的原因是：启动时n＝0，s＝1，转子电动势很大，所以转子电流很大，根据磁通势平衡关系，定子电流也必然很大。
2）启动转矩TST不大。
对于普通笼型异步电动机，启动转矩倍数KST＝1-2。
由上可见，笼型异步电动机直接启动时，启动电流大，而启动转矩不大，这样的启动性能是不理想的。
过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响，因此，直接启动一般只在小容量电动机中使用，如：7.5kW以下的电动机可采用直接启动。
如果电网容量很大，就可允许容量较大的电动机直接启动。
若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式：则电动机便可直接启动，否则应采用下面介绍的降压启动方法。
1.2 降压启动降压启动的目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。
启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定工作。
直流电动机的启动、调速、反转与制动(一)
直流电动机的启动、调速、反转与制动（一）摘要本文介绍了直流电动机的启动、调速、反转和制动等方面的基础知识和实际操作技巧。
通过了解直流电动机的工作原理，我们能够更好地掌握如何实现电动机的启动、调速、反转和制动控制。
一、直流电动机的基本原理直流电动机是应用广泛、使用最为普及的一类电动机，它利用直流电的力线作用于定子和转子中导体的电流而产生旋转力矩。
直流电动机的基本构成包括：定子、转子、集电环、电枢、永磁体等部分，其中电枢是电机的主要转换元件。
当电机通电后，电枢内的导体会在磁场作用下受到力矩而旋转，从而带动转子旋转。
电枢外接电源，因此电流方向不断变化，导致电枢上每一根导体均不断变化着受到力矩的方向，当导体在磁场中转到过渡点时，力矩的作用方向就会随之改变，从而形成电枢稳定旋转，并实现电机的工作。
二、直流电动机的启动直流电动机的启动方式主要有自激励式启动和外激励式启动两种。
1. 自激励式启动自激励式启动是最常见的直流电动机启动方式，它是通过电枢产生的反电动势和自感作用来实现电机的启动的。
在自激励式启动过程中，需要使用一个发电机将直流电源产生的电流输出到电机的电枢上，此时，电枢上的导体会产生高速旋转，并在磁场作用下产生反电动势。
当电枢转速达到某一值时，反电动势的大小会超过电源电压，从而达到自我激励的目的，实现电机的启动。
2. 外激励式启动外激励式启动采用较大的磁场励磁电源来励磁电机的励磁绕组，使电机初期转矩增大，将电机启动起来。
外励磁通常使用同步电动机、串联机等至少具有较强磁场特性的电动机来实现。
三、直流电动机的调速1. 电枢调速电枢调速是一种常见的简单调速方式，它通过改变电枢电压的大小，控制电动机的转速。
具体来说，通过调节电枢上电流的大小和方向，可以实现电枢中磁通的改变，从而改变电机的转速。
但是，电枢调速方式容易产生调速失速现象，同时，由于电机负载的变化，需要不断调节电机的电压，使得调速操作比较麻烦。
2. 电阻调速电阻调速是通过在电机电路中加入电阻，从而改变电路阻抗大小，从而实现电机的转速调节。
任务3.3 直流电动机的启动、反转、调速与制动
【任务实施】
1.任务实施的内容 直流电动机的启动、反转、调速与制动试验。 2.任务实施的要求 掌握直流电动机的启动、反转方法、调速和制动的方法。 3.设备器材 导轨、测速发电机及转速表，1套；校正直流测功机，1台；他 励直流电动机，1台；直流电压表，2块；直流电流表，3块；可调 电阻器，3只 。 4.任务实施的步骤 (1)他励直流电动机的启动 按图3-37接线。图中他励直流电动机M用DJ15，其额定功率PN ＝185W，额定电压UN＝220V，额定电流IN＝1.2A，额定转速nN＝ 1600r/min，额定励磁电流IfN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测 功机使用，TG为测速发电机。直流电流表A1、A2选用200mA挡， A3 、A4选用5A挡。直流电压表V1、V2 选用1000V挡。
3.他励直流电动机的回馈制动 图3-36(a)是电车下坡时正回馈制动机械特性，这时n＞n0，是 电动状态，其机械特性延伸到第二象限的直线。图3-36(b)是带位 能负载下降时的回馈制动机械特性，直流电动机电动运行带动位 能性负载下降，在电磁转矩和负载转矩的共同驱动下，转速沿特 性曲线逐渐升高，进入回馈制动后将稳定运行在F点上。需要指出 的是，此时转子回路不允许串入电阻，否则将会稳定运行在很高 转速上。
(2)直流电动机的反转 将电枢串联启动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏 上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电 动机停机。在断电情况下，将电枢的两端接线对调后，再按他励电 动机的启动步骤启动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏 转的方向。 (3)调速特性 ①电枢回路串电阻(改变电枢电压Ua)调速。保持U＝UN、If＝IfN ＝常数，TL＝常数，测取n＝f(Ua)。 按图3-37接线。直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调 至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U ＝UN，Ia＝0.5IN，If＝IfN，记下此时MG的IF值。 保持此时的IF值(即T2值)和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降 低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端 电压Ua，转速n和电枢电流Ia，记录于表3.6中。
电机制动器操作方法
电机制动器操作方法
电机制动器是一种常见的电动机控制装置，其作用是将电动机停止或减速运行。
以下是电机制动器的操作方法：
1. 切断电源：在操作电机制动器之前，首先要将电源切断，确保工作安全。
2. 按下停止按钮：在电机制动器上通常配有一个红色的停止按钮，按下按钮将切断电机的供电，使其停止运行。
3. 设置制动频率：电机制动器上通常有一个旋钮或触摸屏，用于设置制动频率。
制动频率决定电机制动的速度。
根据需要将旋钮或触摸屏调整到所需的制动频率。
4. 设置制动时间：电机制动器上通常有一个旋钮或触摸屏，用于设置制动时间。
制动时间是电机从运行到停止所需的时间。
根据需要将旋钮或触摸屏调整到所需的制动时间。
5. 启动电机制动器：设置完制动频率和制动时间后，按下电机制动器上的启动按钮，电机将开始制动。
6. 监控制动过程：在电机制动过程中，可以通过检查电机制动器上的指示灯或显示屏来监控制动的状态。
确保制动顺利进行，电机停止运行。
请注意，以上操作方法仅供参考，具体操作方法将根据电机制动器的不同型号和厂家的说明书而有所不同。
在操作电机制动器之前，确保熟悉相应的使用说明书，并遵循所有安全操作规程。
三相异步电动机启动制动和调速
软启动器的工作原理简单，它通过软硬件方法，实时检测定子电流、 电压、功率因数或电动机的转矩值，经过计算得到一个准确的晶闸管 的移相角，使加在电动机上的电压或启动电流按某一规律变化（如斜 坡电压软启动、恒流软启动等），优化异步电动机的启动性能。软启
动器也可用PWM方式实现。
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4.2 三相异步电动机的制动
复杂度 最简单
一般 简单 较复杂
适用性 电机小于7.5kW
任意容量，轻载 正常 ，频繁启动 大容量，大负载
15
Y
自耦变压器
3 1 k
改善结构
通过改变鼠笼式异步电动机的结构，既减小启动电流，又能获得较大 的启动转矩，即通过改变结构来改善电动机的启动性能。
1、增大转子电阻 这种电动机又称为高转差率鼠笼型异步电动机，其转子导条不用普通 的铝条，而是采用电阻率较高的铝合金（ZL-14），通过适当加大转 子导条的电阻来改善启动性能。
如同直流电动机一样，异步电动机制动的目的有两个： • 使传动系统迅速减速或停车； • 限制位能性负载的下放速度。
如果三相异步电动机的电磁转矩Te和转速n的方向相反，电动机便 处于制动状态。在制动状态下，电动机的电磁转矩起反抗旋转的作 用，为制动性转矩。
异步电动机的制动方法有：回馈制动、反接制动和能耗制动 。
n0 n s n0
n n0 (1 s)
1、直流电动机使用静差率，利用理想空载转速和转速（转速降）来
描述，它们都是转子的转速，是机械运动；
2、异步电动机使用转差率，利用旋转磁场的转速和转子的转速来描述， 同步转速非机械转速，也不是理想空载转速；
3、转差率与空载转速无关，更不能等同于转速降。
U L 3U P UL UP
1.3直流电动机的起动、反转和制动
教案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号 1.3 授课形式讲授授课时数 2 课题名称直流电动机的起动、反转和制动教学目标1. 了解直流电动机启动时存在的问题。
2．掌握直流电动机常用的启动方法。
3．掌握直流电动机的反转方法。
4．熟悉直流电动机的制动方法。
5．学会直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。
教学重点1、直流电动机常用的启动、反转和制动的方法。
2、直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。
教学难点1、直流电动机常用的启动、反转和制动的方法。
2、直流电动机常用启动、反转和制动方法的操作。
教材内容更新、补充及删减无课外作业见教案教学后记送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习15小结5一、直流电动机的起动1、起动条件2、起动方法（1）电枢回路串电阻起动（2）降压起动二、直流电动机的反转三、直流电动机的制动1、能耗制动2、反接制动（1）倒拉反接制动（2）电枢电源反接制动3、回馈制动课堂教学安排课题序号 1.3 课题名称直流电动机的起动、反转和制动第1 页共8 页导入新授使用一台电动机时，首先碰到的问题是怎样把它启动起来。
要使电动机启动的过程达到最优，主要应考虑以下几个方面的问题：启动电流Ist的大小；启动转矩Tst的大小；启动设备是否简单等。
电动机驱动的生产机械，常常需要改变运动方向，例如起重机、刨床、轧钢机等，这就需要电动机能快速地正反转。
某些生产机械除了需要电动机提供驱动力矩外，还要电动机在必要时，提供制动的力矩，以便限制转速或快速停车。
例如电车下坡和刹车时，起重机下放重物时，机床反向运动开始时，都需要电动机进行制动。
因此掌握直流电动机启动、反转和制动的方法，对电气技术人员是很重要的。
一、直流电动机的启动直流电动机从接入电源开始，转速由零上升到某一稳定转速为止的过程称为启动过程或启动。
1．启动条件当电动机启动瞬间，n=0，Ea=0，此时电动机中流过的电流叫启动电流Ist，对应的电磁转矩叫启动转矩Tst。
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电动机的启动与制动控制
1.电机的启动
三相交流异步电动机在工业生产中广泛应用，但是，三相交流异步电动机启动过程的加速转矩和冲击电流，对工作机械、供电系统都有不同程度的影响。
为了减少电动机启动时对机械和供电系统的影响，就要对电动机启动时的加速转矩进行一定的限制，由于电动机转矩值与加在定子绕组端电压的平方成正比（M~U2）,而电动机定子电流值与定子端电压成正比（I~U）,所以为了避免高启动转矩和启动电流峰值，可以通过降低电动机启动时加在其定子绕组上端电压来实现。
（1）直接接入电网启动
每台鼠笼式异步电动机都按照它的结构参数具有它自己的转矩/速度机械特性和电流/速度特性。
不管它们的负载情况如何，在直接接入电网启动的情况下，当加上额定电压时，产生一个大于额定电流几倍的启动电流，与此同时，在负载上作用的是启动转矩。
对于绝大多数电动机而言，启动转矩值大于额定转矩。
为了保护供电系统不受启动电流峰值的冲击，或者为
了保护被加工物件不受此启动转矩带来的过大的
机械应力的影响，通常采取降压启动。
见图1
图1 （2）星三角启动法
星三角起动法适用于正常运行时绕组为三角形联接的的电动机，电动机的三相绕组的六个出线端都要引出，并接到转换开关上。
起动时，将正常运行时三角形接法的定子绕组改接为星形联接，起动结束后再换为三角形连接。
这种方法只适用于中小型鼠笼式异步电动机.
定子绕组星形连接时，定子电压降为三角形连接的1/√3,由电源提供的起动电流仅为定子绕组三角形连接时的1/3。
就是可以较大的降低启动电流,这是它的
优点.但是,由于起动转矩与每相绕组电压的平方成正比，星形接法时的绕组电压降低了1/ √3 倍，所以起动转矩将降到三角形接法的1/3,这是其缺点。
见图2
图2
（3）自耦降压启动法
自耦降压启动的原理也是降低启动时定子电压,星三角起动是通过改变绕组的接法来改变启动电压,所以变比是固定的,而自藕变压器的变比是可以调节的,同样遵循电压下降K,电流下降K平方的规律.见图3
图3
2电动机的制动
（1）再生回馈制动
再生回馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。
再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈制动不能制动到停止状态。
（2）反接制动
反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。
（3）能耗制动
电机在正常运行中，为了迅速停车，主电路断开之后，在电机定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。
在电机的转子中串入不同的电阻和在电机的定子中接入不同的直流电流，可以产生不同的制动转矩。
从机械特性图中可以看出，当电机的转速下降为零时，制动转矩也将为零，所以能耗制动能使电机准确停车。