浅析三相异步电动机反接制动的原理与检修

    张连军

    

    摘 要：生产机械在电动机的拖动下运转，在电动机失电后，由于惯性作用电动机不可能立即停止下来，而会继续转动一段时间才会完全停下来。为了使电动机迅速停转，就要对电动机采取制动措施。电气设备中使用较多的一种制动措施就是反接制动，也就是在电动机定子绕组切断三相电源惯性运转时，在其定子绕组中接入三相电源且改变电源相序，从而产生一个与其转动方向相反的制動力矩，迫使电动机迅速停转。

    关键词：电动机; 反接制动; 速度继电器; 限流电阻R

    中图分类号：TD32? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ?文章编号：1006-3315（2019）05-110-001

    生产机械在电动机的拖动下运转，在电动机失电后，由于惯性作用电动机不可能立即停止下来，而会继续转动一段时间才会完全停下来。这种现象一是会使生产机械的工作效率变低，二是对某些生产机械是不适宜的，为了使电动机迅速停转，就要对电动机采取制动措施。

    所谓制动，就是给电动机一个与其转动方向相反的转矩，使其迅速停转或限制其转速。电气设备中使用较多的一种制动措施就是反接制动，反接制动属于电力制动，也就是在电动机定子绕组切断三相电源惯性运转时，在其定子绕组中接入三相电源且改变电源相序，从而产生一个与其转动方向相反的制动力矩，迫使电动机迅速停转。其制动原理为：当电动机为正常运行时，接入电动机定子绕组U、V、W的电源相序为L1-L2-L3，电动机将沿旋转磁场方向以n

    需要注意的是：当电动机转速接近零时，应立即切断电动机的三相电源，否则电动机将反转。在实际使用中，为保证电动机转速在接近零值时能迅速切断电源，防止反转，常采用速度继电器自动、及时切断电源。

    速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢与交流接触器配合来实现对电动机的反接制动。速度继电器是与电动机同轴安装，当电动机旋转时，带动速度继电器的转子旋转，相当于在空间中产生旋转磁场，从而在速度继电器的定子笼型短路绕组中产生感应电流，感应电流与定子永久磁铁的磁场相互作用，从而产生电磁转矩，使定子随永久磁铁转动的方向转动，与定子相连的胶木摆杆也随着转动，当定子偏转到一定角度，胶木摆杆推动簧片，使速度继电器的触点动作。当转子的转速减小到接近于零时，由于定子的电磁转矩减小，摆杆恢复原状，速度继电器的触点随着复位。速度继电器触点的动作转速一般不低于100-300r/min，复位转速大约在100r/min。

    当电动机采用反接制动时，由于旋转磁场与转子的相对转速（n+n1）很高，约等于电动机额定转速的两倍，所以在转子绕组中产生很高的感应电流，致使定子绕组中的电流也很大，一般约为电动机额定电流的10倍。因此，反接制动一般适用于10KW以下的小容量电动机制动，并且为了防止反接制动电流过大，造成电动机损坏或保护装置跳闸，对于4.5KW以上的电动机进行反接制动时需要在定子绕组回路中串入限流电阻R。

    限流电阻R的大小可以参照以下方法估算：

    （1）当电源电压为380V时，若要使反接制动电流等于电动机直接启动时启动电流的[12]，即[12]Ist，那么在三相回路中应串入的电阻R（Ω）可取为：R≈1.5×[220Ist]

    （2）若要使反接制动电流等于启动电流Ist，则每相应串入的电阻R′（Ω）可取为：R′≈1.3×[220Ist]

    如果在反接制动时只在两相中串接电阻，则电阻值应加大，分别取上述计算值的1.5倍。

    反接制动的优点是设备简单、调整方便、制动力强、制动迅速;缺点是制动准确性差，制动过程中冲击力大，容易损坏传动零件，制动时能量损耗大，频繁制动容易造成电动机绕组过热，因此它不宜经常制动。反接制动一般适用于系统要求迅速制动、设备惯性大、不经常启动和制动的场合，如T68镗床、X62W万能铣床、中型车床等主轴的制动控制。

    反接制动电气控制线路在实际使用过程中，由于设备振动、线路老化、机械磨损、电气磨损或操作不当等原因，可能会出现各种各样的故障现象，例如按下停止按钮时电动机不制动、制动效果不明显、制动后电动机反转、制动时电动机振动过大等，从而使设备不能组成工作，影响生产。这就需要我们对不同的故障现象采用正确的方法进行分析，快速准确地查找出故障的根本原因并进行修复。下面就针对不同的故障现象、可能的原因、处理的办法进行简要分析：

    （1）故障现象：电动机不制动。可能原因：速度继电器触点接触不良;速度继电器弹性动触片断裂或失去弹性;速度继电器定子笼型绕组开路。处理办法：清洗触点表面油污;更换弹性动触点;更换定子笼型绕组。

    （2）故障现象：电动机不能正常制动。可能原因：速度继电器的弹性动触片调整不当。处理办法：重新调节调整螺钉;将调整螺钉向下旋，弹性动触片弹性增大，速度较高时继电器才动作;将调整螺钉向上旋，弹性动触片弹性减小，速度较低时继电器动作。

    （3）故障现象：制动效果不明显。可能原因：速度继电器的动作整定值过高;限流电阻R的阻值过大;速度继电器永磁转子磁性减退。处理办法：首先调松速度继电器的整定弹簧，观察制动效果是否有明显改善。如果制动效果没有明显改善，则减小限流电阻R的阻值，调整后再观察其变化，若制动效果仍然不明显，则更换速度继电器。

    （4）故障现象：制动后电动机反转。可能原因：由于制动力太强，速度继电器的整定速度值太低造成电动机反转。处理办法：调紧调节螺钉;增加弹簧弹力。

    （5）故障现象：制动时电动机振动过大。可能原因：由于制动力太强，限流电阻R的数值太小，造成电动机制动时振动过大。处理办法：适当增大限流电阻R。