异步电机的制动方式详解



在电动机中，凡是磁转矩的方向与转子的实际旋转方向相反的状态，统称为制动状态。但此制动非彼制动，电机制动和传统运动机械的制动还是有明显区别的，今天来给大家科普下电机的制动方式。

在电动机中，凡是磁转矩的方向与转子的实际旋转方向相反的状态，统称为制动状态，大多数情况下制动状态都应用于是电动机迅速停止的过程。不排除一些特殊的应用场合，比如在起重机放下重物时，为了避免由于重力加速度导致的速度不断增加，电动机将会在制动状态下运行。但是一旦说到具体的制动方式，你了解几种呢？下面就来给大家介绍一下制动的方式。

1、 再生制动。当异步电机的转子转速nM超过同步转速n0时，电动机处于再生制动状态，此时定子电流的相位随转子电流而变，异步电机处于发电状态，即拖动系统的动能被“再生”成电能了，此时n0与nM同方向且n0＜nM。打个比方，在起重机放下重物时，下降速度会由于重力加速度的存在使得转子转速超过同步转速，产生制动转矩阻止下落的加速度，直到制动转矩与重力形成的转矩相等时，重物匀速下降，而此时电机就处于发电状态。

 

图1 再生制动原理

图2 变频器再生制动

2、直流制动（能耗制动）。在定子绕组中通入直流电流，产生一个固定的磁场，由于磁场不动，所以当转子绕组按照其旋转方向切割磁力线时产生制动力矩。直流制动与再生制动方式比较类似，但是区别在于他没办法像再生制动那样将动能再生成电能反馈回去，而是将动能完全消耗掉，也因此又称作能耗制动。

 

图3 能耗制动控制电路

3、反接制动。此种制动方式下，电动机的实际转速方向与旋转磁场的旋转方向相反，即nM与n0方向相反。实现此种制动方式的方法通常会选择改变电机电源进线的相序（交换任意两相进线），即可使旋转磁场的旋转方向相反，并最终导致电动机反转。

磁场反转的反接制动特性如下图，假设电机正转时工作点为曲线①上的Q点（TQ、nQ），在反接瞬间其工作点将从Q点跳转到曲线②的B点，其转速将会迅速下降到0，并开始反转。反接制动过程中，电机刚开始反转制动，而后进入反转电动状态，此种方法在用在需要快速制动的场合，但是操作较为复杂，危险性较大。在变频调速中基本不会采用这一制动方式。

 

图4 磁场反转的反接制动特性

①-原机械特性，②-反接制动时的机械特性

在对电机制动性能进行评估时，关键在于转速、扭矩、电压电流测量同步性、高速数据刷新，从而反映全过程T-N特性变化趋势。致远电子MPT1000电机测试系统采用MDA系列功率分析仪，各通道之间采用100MHz同步时钟，能够将同步误差控制在10ns以内，同时高达10ms的高速数据更新率能够将整个动态变化过程精准的描述。

在模拟再生制动进行测试时，致远电子MPT1000采用伺服电机做负载，针对传统测功机只能恒扭矩加载这一局限性，独创“自由加载引擎”技术，实现电机测试过程中的任意负载曲线加载和波形测量，满足对制动过程的瞬态测量需求。能够以恒定的或任意曲线加载特性对被测电机进行扭矩控制加载，模拟实际现场运行环境，对被测电机制动特性分析结果更加真实可靠。

 

图5 基于“自由加载引擎”的任意波形加载及测量

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