设计三相异步电动机的能耗制动控制系统

三相异步电动机星三角形起动及带能耗制动控制线路的设计及调试一、引言异步电动机广泛应用于工业领域中。

在启动和制动阶段，设计和调试一个可靠且高效的控制线路是至关重要的。

本文将详细探讨三相异步电动机的星三角形起动和带能耗制动控制的设计和调试方法。

二、三相异步电动机的基本原理异步电动机是一种常用的电动机类型，它通过电磁感应原理将电能转换为机械能。

其中，三相异步电动机是最常见的一种类型。

其基本原理是根据三相电源的旋转磁场，感应转子上的电流，产生电磁转矩，从而驱动机械负载。

三、星三角形起动控制线路的设计3.1 控制线路的基本原理星三角形起动是一种常用的起动方法，其基本原理是在起动阶段降低起动电流，减小对电网的冲击。

具体而言，起动时，电动机的定子绕组接成星形，电动机启动后，通过切换线圈的连接方式，将定子绕组切换为三角形形式，实现正常运行。

3.2 控制线路的设计步骤1.计算电动机的额定电压和额定电流。

2.根据额定电流选择适当的起动器件和控制元件，如继电器和接触器。

3.设计控制电路，包括输入电源、控制按钮和起动器件的连接方式。

4.绘制电路图并进行仿真验证。

5.制作实际电路并进行调试。

3.3 实际控制线路的调试方法1.首先，检查电路连接是否正确，并确保所有的接线牢固可靠。

2.使用万用表等仪器测量电路的电压和电流，确保与设计参数一致。

3.通过模拟控制按钮的按下和松开来模拟实际的起动和停止过程，观察电动机的运行情况。

4.如果电动机无法正常启动，检查电路中的每个元件的工作状态，并逐个排除可能的故障。

5.调整起动器件的参数，如继电器的释放电压和接触器的触点压力，以达到最佳的起动效果。

四、带能耗制动控制线路的设计与调试4.1 控制线路的基本原理能耗制动是一种通过将电动机的转子回路接入到外部负载电阻来实现制动的方法。

根据负载电阻的大小和电动机的惯性，可以实现较快的制动过程，并将制动能量耗散掉。

4.2 控制线路的设计步骤1.根据电动机的参数计算制动电阻的阻值。

三相异步电动机星三角形起动及带能耗制动控制线路的设计及调试三相异步电动机是工业领域中常见的电动机类型之一，它具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点，因此被广泛应用于各种机械设备中。

在实际应用中，为了实现电动机的起停控制和能耗制动控制，需要设计合适的线路并进行调试。

本文将详细介绍三相异步电动机星三角形起动及带能耗制动控制线路的设计及调试方法。

一、星三角形起动原理介绍1.1 三相异步电动机基本原理三相异步电动机是以交流电作为供电源的，通过交变磁场与转子磁场之间的相互作用来实现转矩输出。

其基本原理是根据法拉第定律和楞次定律，在三个互相位移120度的线圈上产生旋转磁场，从而驱使转子旋转。

1.2 星型接线和三角形接线在实际应用中，根据不同的负载特性和启动要求，可以采用星型接线或者三角形接线方式来供电给电动机。

星型接线方式适用于起始转矩较小、启动时无冲击负载的情况，而三角形接线方式适用于起始转矩较大、启动时有较大冲击负载的情况。

1.3 星三角形起动原理星三角形起动是一种常用的电动机启动方式，它通过在电动机绕组中采用星型接线方式进行起动，待电动机达到一定速度后再切换为三角形接线方式运行。

这种启动方式可以减小起动时的电流冲击，降低对供电系统的影响。

二、星三角形起动控制线路设计2.1 电源接线设计在设计星三角形起动控制线路时，首先需要将三相异步电动机的绕组按照星型接线方式连接。

其中，每个绕组的一个端子连接到公共节点，即为星点连接；另一个端子分别与供电系统的A、B、C相相连。

2.2 接触器选择和布置为了实现起停控制，需要选择适当的接触器来实现切换绕组的连接方式。

通常情况下，采用交流接触器作为主要控制元件。

在布置接触器时，应保证其能够承受所需负载，并且能够方便地进行维护和检修。

2.3 控制电路设计在星三角形起动控制线路中，需要设计一个控制电路来实现接触器的自动切换。

该控制电路通常由主回路和辅助回路组成。

主回路用于控制接触器的通断，而辅助回路则用于监测电动机的运行状态并进行相应的保护。

三相异步电动机可逆运行能耗制动控制(S7-200系列PLC)解：1） I/O编址：I0.1——SB1停车 I0.4——FR过载保护 Q0.1——KM1线圈I0.2——SB2正转 Q0.2——KM2线圈I0.3——SB3反转 Q0.3——KM3线圈2） KT的对应指令——选定时器：T37（100ms时基接通延时定时器）设定时时间：PT=100（定时时间10s）2）梯形图（注意：I0.4过载保护设为常开触点）说明：在控制线路中，设置有KT的瞬动触点与KM3辅助常开触点串联，在PLC控制中，定时器是软器件，不存在机械故障的问题，所以不必设KT 的瞬动触点。

如果直接翻译，则根据定时器的工作时序，在Q0.3的自锁支路上串联的应是T37的常闭触点。

3）I/O端子接线图(略)多路定时器——多台电动机的顺序循环控制(S7-200系列PLC)控制要求：（1）由运行开关控制：“1”= 起动，“0”= 停止解：1） I/O编址：I0.0 ——运行开关定时器：T37 PT=800Q0.1——1#设备Q0.2——2#设备Q0.3——3#设备Q0.4——4#设备Q0.5——5#设备2）梯形图：如图8-3-14 （a）所示。

这里，利用了比较指令进行各时段的控制，非常方便3）I/O端子接线图(略)。

S7-200 PLC的PPI协议及其开发实例通过硬件和软件侦听的方法，分析PLC内部固有的PPI通讯协议，然后上位机采用VB编程，遵循PPI通讯协议，读写PLC数据，实现人机操作任务。

这种通讯方法，与一般的自由通讯协议相比，省略了PLC的通讯程序编写，只需编写上位机的通讯程序资源S7-226的编程口物理层为RS-485结构，SIEMENS提供MicroWin软件，采用的是PPI(Point to Point)协议，可以用来传输、调试PLC程序。

在现场应用中，当需要PLC与上位机通讯时，较多的使用自定义协议与上位机通讯。

在这种通讯方式中，需要编程者首先定义自己的自由通讯格式，在PLC 中编写代码，利用中断方式控制通讯端口的数据收发。

三相异步电动机的制动控制电路沟通异步电动机定子绕组脱离电源后，由于系统惯性作用，转子需经一段时间才能停止转动，这往往不满意某些机械的工艺要求，也影响生产效率的提高，并造成运动部件停位不准，工作担心全，因此应对拖动电动机实行有效的制动措施。

三相异步电动机的制动方法：机械制动和电气制动。

其中电气制动方法又包括反接制动、能耗制动、发电制动等。

1、反接制动掌握电路：反接制动是利用转变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法。

应留意的是，当电动机转速接近零时，必需马上断开电源，否则电动机会反向旋转。

另外，由于反接制动电流较大，制动时需在定子回路中串入电阻以限制制动电流。

反接制动电阻的接法有两种：对称电阻接法和不对称电阻接法，如下图所示。

一般制动电阻采纳对称接法，即三相分别串接相同的制动电阻。

图1 三相异步电动机反接制动电阻接法图2 电动机单向反接制动掌握线路2、能耗制动掌握电路能耗制动掌握电路：三相异步电动机能耗制动时，切断定子绕组的沟通电源后，在定于绕组任意两相通入直流电流形成一固定磁场，与旋转着的转子中的感应电流相互作用产生制动力矩。

制动结束必需准时切除直流电源。

图3 能耗制动掌握电路掌握电路(a)：手动掌握：停车时按下SB1按钮，制动结束时放开。

电路简洁，操作不便。

掌握电路(b)：依据电动机带负载制动过程时间长短设定时间继电器KT的定时值，实现制动过程的自动掌握。

能耗制动掌握电路特点：制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强，电流肯定时转速越高制动力矩越大。

一般取直流电流为电动机空载电流的3～4倍，过大会使定子过热。

可调整整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。

《电机与拖动》课程设计三相异步电动机能耗制动系统System of three phase asynchronous motor energy consumption braking学生姓名刘庆_学生学号20120501157学院名称信电工程学院专业名称电气工程及其自动化指导老师韩成春2015 年1月22日摘要本文介绍了基于三相异步电动机的制动方法——能耗制动。

正常运行的电动机，切断电动机定子侧的三相交流电源，并将电动机的定子绕组任意两相出线端接到直流电源上，则直流电源将在定子内形成固定磁场，转子靠惯性旋转并切割此固定磁场，在转子绕组中产生感应电动势并形成感应电流，此电流与固定磁场相互作用，便产生电磁转矩，这个电磁转矩与转子转动方向相反，达到制动状态。

转子动能消耗在转子电阻内，这个过程就是能耗制动。

关键词三相异步电动机；能耗制动；直流电源；制动转矩；定子绕组目录1、绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 课题研究意义 (1)1.3 课程设计的目的和任务 (1)2、三相异步电动机的结构和工作原理 (2)2.1三相异步电动机的结构 (2)2.2三相异步电动机的工作原理 (2)2.2.2 转差率 (3)3、三相异步电动机的能耗制动 (4)3.1三相异步电动机能耗制动的原理 (4)3.2三相异步电动机能耗制动电路 (4)3.3 能耗制动过程分析 (6)4、三相异步电动机的选取和制动参数的计算 (7)4.1三相异步电动机的型号 (7)4.3计算直流电压、电流以及串入电路的电阻值 (8)4.4制动时间的确定 (9)结论 (10)心得 (11)参考文献 (12)附录 (13)附录1 (13)附录2 (14)致谢 (15)1、绪论1.1 课题研究背景异步电动机主要用作电动机，其功率范围从几瓦到上万千瓦，是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机，为多种机械设备和家用电器提供动力。

例如机床、中小型轧钢设备、风机、水泵、轻工机械、冶金和矿山机械等，大都采用三相异步电动机拖动；电风扇、洗衣机、电冰箱、空调器等家用电器中则广泛使用单相异步电动机。

三相异步电动机能耗制动控制简介三相异步电动机是常见的工业电机，其广泛应用于各种机械设备中，是工业自动化领域的核心部件。

但是在一些场景下，需要对电机进行能耗控制和制动控制，尤其是在工程机械上，这一需求尤为常见。

本文将简单介绍三相异步电动机的能耗制动控制技术。

能耗制动能耗制动是一种通过将电机回馈电能返回电网以实现制动的方法。

当电机在运行中需要减速或停止时，可以将电机转子接通到直流电源造成一个短路，在这个时候，电机会将其运动动能转化为电能并反向输入到电网中，这样就实现了电机的能耗制动。

根据电机的工作原理，可以将三相异步电机分为彩绘电机和鼠笼电机。

彩绘电机彩绘电机能耗制动的方法比较简单，因为彩绘电机的转子是由绕组转子构成的，所以可以通过给转子加上额外的接线使其转子电路短路，使得电机在停止使用时通过短路将电能回馈到网络中，实现电机的能耗制动。

在实际应用中，还可以使用直接转矩控制，通过调节直流电流实现电机的能耗制动。

鼠笼电机鼠笼电机的转子由短路环和绕组组成，鼠笼电机能耗制动则是通过电网反向给电机供电，在电机转速逐渐降低的过程中，发生电磁感应使得电机的绕组中产生感电势，并产生一定的电流，从而使电机能量得以回馈到电网中。

与彩绘电机相比，鼠笼电机的能耗制动需要注意保护电机，避免因电机突然停止导致电流过大，损坏电机。

电机制动控制电机的制动控制主要包括电阻制动和反电动势制动两种方式。

在彩绘电机中，由于电机转子绕组可以方便地接入外部电阻，因此电阻制动成为一种常见的控制方式。

对于鼠笼电机，其产生的反电动势比较大，可以通过控制电机漏感和截止角来进行制动控制。

电阻制动电阻制动通过在电机强制加上电阻来消耗电机的能量，实现制动的目的。

电阻制动的控制电路简单，但是其能量消耗效率较低。

实际应用中，可以通过控制电阻的值和接入时间优化电机的能耗。

反电动势制动反电动势制动则是通过电机转子所产生的反电动势来制动电机。

反电动势是一种通过电机转子运动所产生的电势，与电机的电磁感应相似，但却与电源的相关性极小，电机速度逐渐降低的过程中，反电动势会随之降低，从而实现电机制动的目的。

实验七三相鼠笼式异步电动机的能耗制动控制通过实验进一步理解三相鼠笼式异步电动机能耗制动原理。

1．三相鼠笼电动机实现能耗制动的方法是：在三相定子绕组断开三相交流电源后，在两相定子绕组中通入直流电，以建立一个恒定的磁场，转子的惯性转动切割这个恒定磁场而感应电流，此电流与恒定磁场作用，产生制动转矩使电动机迅速停车。

2．在自动控制系统中，通常采用时间继电器，按时间原则进行制动过程的控制。

可根据所需的制动停车时间来调整时间继电器的时延，以使电动机刚一制动停车，就使接触器释放，切断直流电源。

3. 能耗制动过程的强弱与进程，与通入直流电流大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，制动作用就越强烈，一般直流电流取为空载电流的3～5倍为宜。

1．三相鼠笼式异步电动机接成Δ接法，实验线路电源端接三相自耦调压器输出(U、V、W)，供电线电压为380V。

初步整定时间继电器的时延，可先设置得大一些(约5～10秒)。

本实验中，为10Ω。

能耗制功电阻RT2．开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为380V，按停止按钮，切断三相交流电源。

3．按图4-1接线，并检查线路连接是否正确。

4．自由停车操作先断开整流电源（如拔去接在U相上的整流电源线），按SB1，使电动机起动运转，待电动机运转稳定后，按SB2，用秒表记录电动机自由停车时间。

5．制动停车操作接上整流电源（即插回接通U相的整流电源线）a．按SB1，使电动机起动运转，待运转稳定后，按SB2，观察并记录电动机从按下SB2起至电动机停止运转的能耗制动时间tZ及时间继电器延时释放时间t F ，一般应使tF＞tZ。

b．重新整定时间继电器的时延，以使tF ＝tZ，即电动机一旦停转便自动切断直流电源。

实验注意事项1．每次在调整时间继电器的延时的时候都必须在断开三相电源后进行，不可带电操作。

2．接好线路必须经过严格检查，绝不允许同时接通交流和直流两组电源，即不允许KM1、KM2同时得电。