项目4 三相交流异步电动机的制动控制
三相异步电动机切断工作电源后，因惯性需要一段时间才能完全停下来，但有些生产机械要求迅速停车，有些生产机械要求准确停车，所以需要采取一些措施使电动机在切断电源后迅速停车，这种措施称为电动机的制动。
异步电动机的制动方法有机械制动和电力制动。在切断电源后，利用机械装置使三相笼型异步电动机迅速、准确停车的制动方法称为机械制动。应用较普遍的机械制动装置有电磁抱闸和电磁离合器两种。在切断电源后，产生和电动机实际旋转方向相反的电磁力矩（制动力矩），使三相笼型异步电动机迅速、准确停车的制动方法称为电气制动。常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动等。
任务1 三相交流异步电动机的反接制动
任务目标
1.熟悉并掌握速度继电器的符号和工作原理。
2.能够正确分析三相异步电动机反接制动控制电路的工作原理。
3.能够根据电路图安装三相异步电动机反接制动控制电路。
任务描述
反接制动是依靠改变电动机定子绕组中的电源相序，使其产生一个与转子旋转方向相反的电磁转矩，迫使电动机迅速停转的制动方式。
任务分析
反接制动时，电动机定子绕组电流很大，相当于直接启动时的两倍，为了限制制动电流，通常在定子电路中串入反接制动电阻。但在制动到转速接近于零时，应迅速切断电动机电源，以防电动机再反向启动。通常采用速度继电器来检测电动机的转速，并控制电动机反向电源的断开。
知识储备
速度继电器的识别、选择和安装
速度继电器是将旋转信号转换为开关信号的一种控制电器，主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，故又称反接制动继电器。其结构图如图1-45所示，主要结构由定子、转子、可动支架、触点系统及端盖等部分组成。转子由永磁铁制动，与电动机或机械轴连接，随着电动机旋转而旋转；定子由硅钢片叠成并装有笼型短路绕组，与笼型异步电动机转子相似，内有短路条，也能围绕着转轴转动。当转子随电动机转动时，磁场与定子短路条相切割，产生感应电动势及感应电流，这与电动机的工作原理相同，故定子随着转子而转动起来。定子转动时带动杠杆，杠杆推动触点，使之闭合与断开。当电动机旋转方向改变时，继电器的转子与定子的转向也改变，这时定子就可以触动另外一组触点，使之断开或闭合。当电动机停止时，继电器的触点即恢复原来的静止状态。由于速度继电器工作时是与电动机同轴的，无论电动机正转还是反转，速度继电器的两个常开触点有一个闭合，就准备实现电动机的制动。
图1-45 速度继电器结构
1—转轴；2—转子；3—定子；4—绕组；5—摆锤；6，9—簧片；7，8—静触点
（1）速度继电器的识别
速度继电器如图1-46所示，其电气图形符号和文字符号如图1-47所示。
图1-46 速度继电器
图1-47 速度继电器的电气图形和文字符号
（2）速度继电器的选择
速度继电器主要根据电动机的额定转速来选择。常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型两种。其中，JY1型可在700～3600r/min范围内可靠地工作；JFZ0-1型适用于300～1000r/min；JFZ0-2型适用于1000～3600r/min。速度继电器具有两个常开触点、两个常闭触点，触点额定电压为380V，额定电流为2A。一般速度继电器的转轴在120r/min左右即能动作，在100r/min时触点即能恢复到正常位置。
（3）速度继电器的使用
①速度继电器的转轴应与电动机同轴连接。
②速度继电器安装接线时，正反向的触点不能接错，否则不能起到反接制动时接通或断开反向电源的作用。
③可以通过螺钉的调节来改变速度继电器动作的转速，以适应控制电路的要求。
任务实施
电动机反接制动控制电路如图1-48所示。
图1-48 电动机反接制动控制电路
1.电路工作过程分析
①合上刀开关QS，接通三相电源→按下启动按钮SB2→交流接触器KM1线圈得电吸合并自锁→电动机全压启动运行→当电动机转速达到120r/min以上时，速度继电器KS的常开触点闭合，为制动做好准备。
②当需要制动时，按下停止按钮SB1并保持→SB1常闭触点先断开→交流接触器KM1线圈失电→KM1的主触点复位断开→三相异步电动机M断电，但由于惯性的作用，电动机M转子继续旋转，速度继电器KS的常开触点仍然闭合。
③停止按钮SB1的常开触点闭合→交流接触器KM2线圈得电→KM2主触点闭合→三相异步电动机M定子串入制动电阻R并接通反相序电源进行反接制动，电动机转速迅速下降→当转速下降到120r/min以下时→速度继电器KS的常开触点复位断开→交流接触器KM2线圈失电→制动过程结束，电动机自然停车至零。
④松开停止按钮SB1，为下次启动做好准备。
2.电路特点
①反接制动力强，制动迅速，控制电路简单，设备投资少。
②能量损耗大，制动准确性差，制动过程中冲击力强，易损坏传动部件。因此，通常适用于10kW以下小容量的电动机，制动要求迅速，不经常启动与制动的设备，如铣床、镗床、中小型车床等主轴的制动控制。
③容量较大的电动机采用反接制动时，需在主回路中串联限流电阻。但是，由于反接制动时，振动和冲击力较大，影响机床的精度，所以使用时受到一定限制。
3.工作任务单（表1-13）
表1-13 工作任务单
4.材料工具单（表1-14）
表1-14 材料工具单
任务2 三相交流异步电动机的能耗制动
任务目标
1.能够正确分析三相异步电动机能耗制动控制电路的工作原理。
2.能够根据电路图安装三相异步电动机能耗制动控制电路。
3.能够正确分析并快速排除电路故障。
任务描述
能耗制动就是在运行中的三相异步电动机停车时，在切除三相交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，以获得大小和方向都不变化的恒定磁场，从而产生一个与电动机原来的转矩方向相反的电磁转矩以实现制动。当电动机转速下降到零时，再切除直流电源。
任务分析
能耗制动的优点是能耗小，制动电流小，制动准确性较高，制动转矩平滑；缺点是需直流电源整流装置，设备费用高，制动力较弱，制动转矩与转速成比例减小。能耗制动适用于电动机能量较大，要求制动平稳、制动频繁以及停位准确的场合。能耗制动是一种应用很广泛的电气制动方法，常用在铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等。
任务实施
电动机能耗制动控制电路如图1-49所示。
图1-49 电动机能耗制动控制电路图
1.电路工作过程分析
①合上刀开关QS，接通三相电源→按下启动按钮SB2→交流接触器KM1线圈得电吸合并自锁→电动机全压启动运行。
②当需要制动时，按下停止按钮SB1并保持→SB1常闭触点先断开→交流接触器KM1线圈失电→KM1的主触点复位断开→三相异步电动机M断电，但由于惯性的作用，电动机M转子继续旋转→KM1的常闭触点复位闭合，为KM2线圈得电做好准备。
③停止按钮SB1的常开触点后闭合→交流接触器KM2和时间继电器KT线圈同时得电→KM2常开辅助触点闭合，形成自锁→KM2主触点闭合→给三相异步电动机M两相定子绕组通入直流电流，进行能耗制动。
④当达到时间继电器KT的整定值时→KT常闭延时断开触点断开→交流接触器KM2线圈失电→KM2主触点复位断开→断开直流电源，能耗制动结束。同时，KM2常开辅助触点复位断开→时间继电器KT线圈失电→KT常闭延时断开触点闭合，为下次制动做好准备。
2.电路特点
①能耗制动没有反接制动强烈，制动平稳，制动电流比反接制动小得多，所消耗的能量小，通常适用于电动机功率较大，启动、制动操作频繁的场合，如磨床、龙门刨床等控制电路。
②能耗制动需附加直流电源装置，制动力量较弱，在低速时，制动转矩较小。
3.工作任务单（表1-15）
表1-15 工作任务单
4.材料工具单（表1-16）
表1-16 材料工具单
本章小结
本章主要讲述了工厂用电的基本知识，以CA6140为典型代表的机床基本电路，三相异步电动机的启动控制、运行控制以及制动控制。
思考题
1.按钮、接触器的常开触点和常闭触点的动作顺序是怎样的？
2.如果交流接触器没有灭弧装置，会产生什么后果？
3.如何改变三相交流异步电动机的转向？
4.试描述“自锁”控制与“互锁”控制在结构和功能上的区别。
5.何为互锁控制？互锁控制有哪几种方式？
6.实现电动机正反转控制的方法有几种？它们的操作方式有何不同？
7.行程开关在电气控制系统中有哪些功能？
8.自动往返控制电路与正反转控制电路有什么异同？
9.常用的制动方式有几种？常用的机械制动和电气制动的方法有哪些？
10.什么是反接制动？有什么特点？适用于什么场合？
11.什么是能耗制动？有什么特点？适用于什么场合？
12.设计一个既能实现点动又能实现连续运转的电动机控制电路，要求具备必要的保护环节。
13.设计一个两台电动机可以任意先后启动，但M2停止后，M1才能停止运行的控制电路。