4能耗制动.docx
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4能耗制动
⑶能耗制动：
是把电动机定子绕组接上直流电源，这时，电动机如具有动能或势能的负载带动，则电动机进入能耗制动状态。
定子绕组中的直流电流使定子产生固定不变的磁场，旋转的转子切割磁力线，在转子中产生电流，固定不变的磁场对运动的转子电流产生电磁力，方向与转子的旋转方向相反，起制动作用。
此时电动机相当于发电机，把负载的动能变成电能，再变成热能消耗在转子电路中。
能耗制动一般用于起重物的慢速下降和快速停车。
由于转速为零时转矩也为零。
能比较准确停车。
转子内的外接电阻大时，转子电流小，起制动作用的电磁转矩小，稳定运行速度大。
定义：
是把电动机定子绕组接上直流电源，在定子空间产生直流磁场.这时，电动机如具有动能或势能的负载带动，切割直流磁场的磁力线,直流磁场对转子感应电流产生电磁力，成为制动转矩.电动机工作在能耗制动状态。
产生方法：
①电动机定子绕组接上直流电源，②电动机具有动能（正在运行的运行机构）或势能（起升机构有重物）。
③电磁转矩是制动转矩;转子内外加电阻大，电磁转矩小,同一负载转矩下，稳定运行速度大。
④激磁电流大,制动转矩大,同一负载转矩下，稳定运行速度小。
⑤机械特性曲线经过零点.有转子电流负反馈的不过零点.⑥起升机构设超速保护.
能耗制动得到一挡低速的方法:
①激磁电流调大;制动力矩变大.曲线变平缓.
②转子电阻调小;制动力矩变大.曲线变平缓.
特性硬；改变转子里电阻得到不同特性。
转子短接，额定负载，能产生2-3%的低速，但实际上，只能降到10%。
能耗制动所需要的直流电压和直流电流可用下式计算。
U-=（I-）（R150C），
对于笼型异步电动机，I-=（3.5—4）I0，或I-=1.5IN，对于绕线异步电动机，I-=（2-3）I0，或I-=IN，
式中U-能耗制动电源电压；
I-能耗制动电源电流；
R150C接入直流电压的定子绕组的冷态（150C）电阻；I0，电动机空载电流；
IN电动机额定电流；
绕线异步电动机转子外加制动电阻：
R=（0.2—0.4）Rd；Rd为电动机的转子的相电阻；Rd=SNE20/√3IE；
例1：
三相笼型异步电动机，PN=13KW；UN=380V；
IN=25A；电动机空载电流I0，=12.5A；两相定子绕组在150C时电阻为0.64欧，直流电采用380V交流经二极管单相整流接入两相定子绕组。
问380V交流电源中需接多大电阻，功率多大？
二极管压降不计。
解：
取I-=2I0=2×12.5=25A；
直流电压U-=（I-）R150C=50×0.64=16V；
380V交流电源半波整流电压：
U2=380×0.45=171V；外加电阻上的电压为U=U2-U-=171-16=123V。
外加限流电阻R=139/50=2.8欧。
功率W=UI=123×25=280.（W），选2KW，2.8欧。
例2：
三相笼型异步电动机，PN=13KW；UN=380V；
IN=25A；电动机空载电流I0，=12A；两相定子绕组在150C时电阻为0.64欧，直流电采用380V交流经二极管单相整流接入两相定子绕组。
问380V交流电源中需接多大电阻，功率多大？
二极管压降不计。
解：
取I-=2I0=2×12=24A；
直流电压U-=（I-）R150C=24×0.64=15V；
380V交流电源半波整流电压：
U2=380×0.45=171V；外加电阻上的电压为U=U2-U-=171-15=156V。
外加限流电阻R=156/24=5.6欧。
功率W=UI=156×24=409（W），选1.5-2KW，2.92欧。
⑷单相制动
把电动机的定子绕组接在单相电源上，或把三相电源中的一相断开，并把适当的电阻（0.67），串接在转子电路中。
这时，电动机在具有动能或势能的负载带动下，电动机进入单相制动状态稳定运行。
适用于轻载低速运行。
经过零点。
半载半速。
利用单相制动时,T*=0.5,n*=0.5,半载半速.
条件:
1.单相接电;2.具有动能或势能的负载;3.转子电路中串接有适当的电阻.4.起升机构的轻载（0.5ME）慢速运行;5.电磁转矩是制动转矩.6.机械特性曲线经过零点。
问题:
重载1.0ME,单相接电（打到单相制动档）,能不能进行单相制动?
和轻载（0.4ME）运行有什么不同?
机械特性曲线（打开图片）
3．电源发生单相故障之后，起升机构电动机仍然可以使重物。
（重物在空中）
A、保持不动 B、起升
C、下降 D、起升和下降
①正在三相的上升运行,转子里无电阻.速度较高,电动状态.单相故障之后,立即进入单相曲线的电动状态.小负载,可继续上升.,速度小了.（1象限的稳定运行段）.正在三相的上升运行,大负载,大于电机单相的最大转矩,速度为零后下降.
（1、4象限）
③正在上升运行,原来转子里有电阻.速度较低的电动状态.单相故障之后进入一象限的单相的不稳定工作段,也可进入二象限的制动状态.因此时是制动状态.大小负载,可下降.速度为零后再下降（2、4象限）
就是不能保持不动.
1正在下降运行的电动运行,原来转子里有电阻.单相故障之后进入三象限的单相的电动稳定工作段,最后进入单相再生发电制动状态.
2正在三相下降的再生发电制动状态运行,原来转子里无电阻.单相故障之后进入三象限的单相的电动稳定工作段,最后进入单相再生发电制动状态.也可直接进入四象限的单相再生发电制动状态.
3正在三相下降的再生发电制动状态运行,原来转子里有合适的大电阻.单相故障之后进入四象限的单相制动状态.
4正在静止不动,比如下闸。
开闸同时电源发生单相故障,转子里无电阻.开闸同时进入3象限的下降电动状态.
5正在静止不动,比如下闸开闸同时电源发生单相故障,如转子里有合适电阻.开闸同时进入4象限的制动状态.大小负载,可下降。
静止不动，不切割磁力线，无电磁转矩，闸已开。
重物自由下落。
不可能。
答案应是D.
因此,电源发生单相故障后，不一定进入单相制动状态。
还有可能进入电动状态。
电动状态还是单相制动状态，由转子电阻大小决定。
电动机单相故障后，单相电压可以分解为对称得电压分量。
正序电压分量在定子绕组中产生正序电流，而负序电压分量在定子绕组中产生负序电流。
正序电流长产生正旋转磁场，
负序电流长产生负旋转磁场，两个旋转磁场分别在转子感应正负序电流。
正旋转磁场与正序电流产生正转矩，负旋转磁场与负序电流产生负转矩。
两个转矩之和为零。
当电动机静止时，转子绕组里感应出两个频率相同方向相反大小相等的电动势和电流，他们与对应的旋转磁场作用产生大小相等方向相反的电磁转矩，合成转矩为零。
电动机静止时不能自行启动。
此时，有一外力带动，或正在运行时单相，电动机在外力的方向上运行。
随着速度增大，电磁转矩增大，再加速。
达到电磁转矩与负载转矩相等时，稳定运行。
单相后，负载转矩较小，可以电动运行。
单相后电动机的转矩约为原来的0.6倍。
单相后，在转子里加入大电阻,对应于正旋转磁场,大电阻使电流减少;正电磁转矩减少,
对应于负旋转磁场,大电阻增大了功率因数,如电阻合适,能使合成转矩为负数.即使合成转矩方向与电动机的实际旋转方向相反,变为制动状态.工作在第二象限.
转子转速N，对应于正旋转磁场的转差：
S1=N1-N/N1；小于1。
转子转速N，对应于负旋转磁场的转差：
S1=N1-（-N）/N1=2-s；大于1。
负旋转磁场的频率高，功率因数低，
上题，如是起重机正在额定载荷额定速度上升，转子发生一相或两相断路之后，起升机构电动机仍然可以使重物。
（重物在空中）
A、保持不动 B、起升
C、下降 D、起升和下降
额定载荷，额定速度，转子内只有相电阻，转子发生一相断路之后，转子内电阻大了，转矩小了，但还大于额定转矩，还能起升。
速度可能很小。
转子发生一相断路之后，如转子是对称电阻，等效电阻是未断时的2倍，
转子发生一相断路之后，如转子是不对称电阻，断最大相，等效电阻是未断时的1.5倍；转子发生一相断路之后，如转子是不对称电阻，断最小相，等效电阻是未断时的3倍。
如未断时转子电阻是转子相电阻，重物还应作上升运行。
速度小了。
未断时额定载荷额定速度，转子电阻应是转子相电阻。
转子发生一相断路之后，如转子是不对称电阻，断最大相，等效电阻是未断时的1.5倍。
转子发生一相断路之后，如转子是不对称电阻，断最小相，等效电阻是未断时的3倍；
计算未断前后的等效电阻。
未断前电磁转矩为M未断=1。
可根据R未断/R断=M断/M未断
计算M断，如满足M未断＞M断做倒拉反接制动。
转子两相断路之后，无力矩，自由坠落。
问题：
1、额载稳定快速下降，应采用哪些电气制动？
说明它的工作原理。
答：
下方向接电，重载稳定快速下降为再生发电制动。
上方向接电，转子内有大电阻，重载稳定快速下降为倒拉反接制制动；
再生发电制动：
在外力的作用下，使电动机的转速超过它的同步转速，定子旋转磁场切割转子导体的方向与电动状态相反，处于发电状态，电磁力矩成为制动转矩。
电动机运行在再生发电制动状态。
绕线电动机在发电制动时，不能在转子电路中接大电阻，使重载下降稳定的运行速度很大，甩坏绕组。
倒拉反接制动：
电动机被过重的负载倒拉，转子被迫逆着旋转磁场旋转。
此时，电动机的转矩方向与电动机实际旋转方向相反，起制动作用。
电动机运行在反接制动状态，反接制动用于起重机的重载中速下降。
2、重载稳定中速下降，应采用哪些电气制动？
说明它的工作原理。
倒拉反接制动：
电动机被过重的负载倒拉，转子被迫逆着旋转磁场旋转。
此时，电动机的转矩方向与电动机实际旋转方向相反，起制动作用。
电动机运行在反接制动状态，反接制动用于起重机的重载中速下降。
3、轻载稳定低速下降，应采用哪些电气制动？
说明它的工作原理。
单相制动：
把电动机的定子绕组接在单相电源上，或把三相电源中的一相断开，并把适当的电阻串接在转子电路中。
这时，电动机在具有动能或势能的负载带动下，电动机进入单相制动状态稳定运行。
适用于半载半速运行。
4、什么是电气制动？
它与机械制动有什么不同？
采取一些措施，使电动机的电磁转矩成为制动转矩，调节电动机的速度或停止运行，这种非接触式的制动方式叫电气制动。
是非接触式，用电磁力矩做制动力矩，用于调速或停止运行。
不能做为固定停止位置用。
常见的方式：
再生发电制动，反接制动，单相制动；能耗制动
机械制动是接触式的。
5、电气制动失效后，起升机构机械制动器不下闸，会有什么后果？
起升机构的重物坠落。
6、GB3811规定的一挡低速如何实现?
得到低速的方法:
①轻载低速运行用单相制动;②倒拉反接制动时,负载的转矩略大于起动转矩点是低速,如反接制动电阻R*=1.40.转矩M*=1/1.4=0.7
即负载的转矩略大于0.71倍电动机的额定转矩时,可以得稳定低速,③能耗制动时定子电路的外加电阻小，激磁电流大,制动力矩大，转子内外接电阻小,转子电流大,制动力矩大,可得低速；
6、各电气制动机械特性曲线特点:
因单相制动和能耗制动时,速度为零时,转矩为零.曲线是从座标原点开始的直线,在第4象限;倒拉反接制动是上升机械特性曲线延伸到第4象限的直线,在第4象限的部分.外力再生发电制动是下降机械特性曲线延伸到第4象限的直线,在第4象限的部分.看曲线
7、如何采用电气制动进行调速？
1）改变转子内电阻，电阻大时制动转矩小，进行电气制动时电磁转矩小，电动机的稳定运行速度大。
2）改变运行方向。
上方向运行，负载转矩大于起动转矩时，倒拉成下方向运行；
8、某起重机各电动机由凸轮控制器直接控制，起升三挡，外加电阻为:
一挡时1/0.5,二挡时1/0.9;三挡时,1/1.5;下降三挡:
一挡时1/0.5,二挡时1/0.9,三挡时,1/1.5,有一额定载重量的水泥电杆,,吊起5米高后,想慢速放下,你用哪一挡?
试说明工作原理.
答:
用起升第二挡.倒拉反接制动.起升第二挡时,电磁转矩为M*=0.9;略小于额定转矩,不能起升,但在这一挡,负载转矩大于起动转矩，可倒拉成下方向运行,负载转矩略大于起动转矩,稳定工作点接近横轴,慢速下降.
9、某起重机各电动机由凸轮控制器直接控制，有一额定载重量的水泥电杆,吊起5米高放下;用起升第一挡，下降极快,起升第二.三挡时,不下降,反上升,下降各挡时,飞快下降;想极慢速下降,写出你的办法并试说明工作原理.
答:
把起升第一挡电阻减少,或起升第二挡电阻增加,使电阻为R*=1/（0.9-0.95）,电磁转矩为M*=0.9-0.95,
负载转矩大于起动转矩，可倒拉成下方向运行,负载转矩略大于起动转矩,稳定工作点接近横轴,慢速下降.
三相异步电动机的三根引线只有两根引线与三相电源相连接,电动机处于单相接电状态.
如果起动之前断一根相线,接上三根相线后,起动转矩为零,不能起动.电动机只有嗡嗡叫声.但是,电动机转子受外力作用,电动机沿外力作用方向运行,外力撤出后还是沿外力方向运行.
如果正在运行的电动机断去一根相线,电动机还是保持原来的运行方向.电动机还带有额定载荷,电动机的输入功率增加一倍,定子电流将增加3.5倍,烧毁定子绕组.
转子电流的大小,由转子电动势决定.刚断线瞬间,转速不变,转差率S不变,转子电动势E=SE20不变,转子电流I2=E/Z2不变.
此时,限制电动机的输入电流,使之小于额定电流,减小输入功率,使电磁转矩远小于额定转矩,使之没有外力的带动不能运行.此时,电动机可以在位能或动能的带动下运行.使电动机输出电磁转矩，当电磁转矩等于负载转矩时，稳定运行。
此时，电动机输出电磁转矩是制动转矩。
电动机的定子绕组处于单相接电状态时，电动机静止时，电动机无启动转矩，不能启动；正在运行时，继续向原来的方向运行；电动机静止时，电动机转子若受一个外力作用，电动机转子就向外力的方向运行；把适当的电阻，串接在转子电路中。
这时，电动机在具有动能或势能的负载带动下，电动机进入单相制动状态稳定运行。
适用于轻载低速运行。
经过零点。
再生发电制动，反接制动，单相制动；能耗制动
轻载慢速运行,你采用那种电气制动?
重载快速运行,你采用那种电气制动?
中载慢速运行,你采用那种电气制动?
1.起升机构,轻、中、重载,电动机能进行下列电气制动吗?
1）.再生发电制动;2）.反接制动;3）.单相制动；4）.能耗制动.
2.起升机构,中、重载快速下降,电动机能进行下列电气制动吗?
1）.再生发电制动;2）.反接制动;3）.单相制动；4）.能耗制动.
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