项目二任务十三三相异步电动机的制动.docx
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项目二任务十三三相异步电动机的制动
教案首页（宋体小四号字）
项目十三
三相异步电动机的制动
第几节
项目二
班级
13机电
时数
6课时
教学目标
1.知识目标：
熟悉机械制动的原理；了解机械制动的分类；会其工作原理。
熟悉电力制动的方法；了解电力制动的应用场合；会其特点。
2.能力目标：
熟悉各种制动方法的控制线路。
3.情感目标：
培养学生积极向上的学习态度，培养学生接受新知识的能力。
教学内容
1.机械制动
2.电气制动
教材分析
重点
通过自主探究，让学生掌握三相异步电动机的制动步骤和方法。
难点
对三相异步电动机的制动方法的掌握。
教学方法
问题引导动画演示案例教学
教学准备
多媒体
教学内容
教学设计
第一部分：
导课
v本次主题：
三相异步电动机的制动——机械制动—电力制动
v主题描述：
机械制动是利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法。
常用的方法有电磁抱闸制动器制动和电磁离合器制动两种。
两者的制动原理类似，控制线路也基本相同。
下面以电磁抱闸制动器为例，介绍机械制动原理的控制线路。
电力制动是使电动机在切断电源停转的过程中，产生一个和电动机实际旋转方向相反的电磁力矩（制动力矩）迫使电动机迅速制动停转的方法。
电力制动常用的方法有反接制动、能耗制动、电容制动和再生发电制动等。
v拟解决问题：
1.帮助学生了解机械制动的有关知识。
2.帮助学生了解电力制动的有关知识。
3.帮助学生建立把理论与实践结合起来的抽象思维方式。
第二部分：
授课
…………………………………………
第一课时
一、机械制动
机械制动是利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法。
常用的方法有电磁抱闸制动器制动和电磁离合器制动两种。
两者的制动原理类似，控制线路也基本相同。
下面以电磁抱闸制动器为例，介绍机械制动原理的控制线路。
㈠电磁抱闸制动器
⒈外形如图2-80所示
图2-80制动电磁铁与闸瓦制动器
a）MZD1系列交流单相制动电磁铁b）TJ2系列闸瓦制动器
⒉结构及符号如图2-81所示
制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。
闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分。
电磁抱闸制动器分为断电制动型和通电制动型两种。
图2-81电磁抱闸制动器结构
a）结构b）符号
1-线圈2-衔铁3-铁心4-弹簧5-闸轮6-杠杆7-闸瓦8-轴
㈡电磁抱闸制动器断电制动
⒈断电制动型工作原理
当制动电磁铁的线圈得电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当线圈失电时，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮制动。
⒉控制线路如图2-82所示
图2-82电磁抱闸制动器断电制动控制电路图
1-线圈2-衔铁3-弹簧4-闸轮5-闸瓦6-杠杆
工作原理：
起动运转：
先合上电源开关QS。
按下起动按钮SB1，接触器KM线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M接通电源，同时电磁抱闸制动器YB线圈得电，衔铁与铁心吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。
制动停转：
按下停止按钮SB2，接触器KM线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，同时电磁抱闸制动器YB线圈也失电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，使电动机被迅速制动而停转。
⒊特点
优点：
能够准确定位，同时可防止电动机突然断电时重物自行坠落。
缺点：
制动器线圈耗电时间与电动机一样长，不够经济；另外，手动调整工件很困难。
⒋适用范围
广泛应用于起重机械上。
…………………………………………
第二课时
㈢电磁抱闸制动器通电制动
⒈原理当制动电磁铁的线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用。
⒉控制线路如图2-83所示
图2-83电磁抱闸制动器通电制动控制电路图
1-弹簧2-衔铁3-线圈4-铁心5-闸轮6-闸瓦7-杠杆
线路的工作原理如下：
先合上电源开关QS。
起动运转：
按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M起动运转。
由于接触器KM1联锁触头分断，使接触器KM2不能得电动作，所以电磁抱闸制动器的线圈无电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下，闸瓦与闸轮分开，电动机不受制动正常运转。
制动停转：
按下复合按钮SB2，其常闭触头先分断，使接触器KM1线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，KM1联锁触头恢复闭合，待SB2常开触头闭合后，接触器KM2线圈得电，KM2主触头闭合，电磁抱闸制动器YB线圈得电，铁心吸合衔铁，衔铁克服弹簧拉力，带动杠杆向下移动，使闸瓦紧抱闸轮，电动机被迅速制动而停转。
KM2联锁触头分断对KM1联锁。
3特点
可手动调整工件。
………………………………
第三课时
㈠反接制动
⒈原理反接制动是在切断三相电源的同时，使三相电源任意调换两相后再加在定子绕组上，使其产生与原旋转方向相反的制动转矩，可使转子迅速停止转动的方法。
如图2-84所示：
图2-84反接制动原理图
a）反接制动原理接线图b）反接制动原理示意图
特别提示
⑴当电动机转速接近零时，应立即切断电动机电源，否则电动机将反转。
为此，在反接制动设施中，常利用速度继电器（又称反接制动继电器）来自动及时切断电源。
⑵反接制动时，由于旋转磁场与转子的相对转速（
）很高，故转子绕组中感生电流很大，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倍左右。
因此，反接制动适用于10KW以下小容量电动机的制动，并且对4.5KW以上的电动机进行反接制动时，需在定子回路中串入限流电阻R，以限制反接制动电流。
⒉反接制动控制线路如图2-85所示
图2-85单向起动反接制动控制电路图
线路的工作原理如下：
先合上电源开关QS。
⒊特点
优点:
制动力强，制动迅速。
缺点:
制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动。
⒋适用范围
一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常起动与制动的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动控制。
…………………………………………
第四课时
㈡能耗制动
⒈原理
能耗制动是在切除旋转着的电动机交流电源以后，用一直流电源接入任意两相定子绕组中，使其产生一个静止磁场，与转子导条相互作用，从而使电动机停止转动，如图2-86所示。
图2-86能耗制动原理图
a）能耗制动原理接线图b）能耗制动原理示意图
这种制动方法是利用转子转动的能量切割磁场而产生制动转矩的，是将转子的动能消耗在转子回路的电阻上，所以称为能耗制动。
⒉控制线路如图2-87所示
图2-87
线路工作原理如下：
先合上电源开关QS。
该线路采用单相半波整流器作为直流电源，所用附加设备较少，线路简单，成本低，常用于10KW以下小容量电动机，同时制动要求不高的场合。
对于10KW以上容量的电动机，多采用有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路，如图2-88所示。
图2-88有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动自动控制电路图
⒊特点
优点:
制动准确、平稳，且能量消耗较小。
缺点:
需要附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。
⒋适用范围
一般用于要求制动准确、平稳的场合，如磨床、立式铣床等的控制线路中。
………………………
第五课时
㈢电容制动
⒈原理
当旋转着的电动机断开电源时，转子内仍有剩磁，转子具有惯性仍然继续转动，就相当于在转子周围形成一个转子旋转磁场。
这个磁场切割定子绕组，在定子绕组内产生感应电动势，通过电容器组成的闭合电路对电容器充电，在定子绕组中形成励磁电流，建立一个磁场，这个磁场与转子感应电流相互作用，产生一个阻止转子旋转的制动转矩，使电动机迅速停车，完成制动过程，如图2-89所示。
图2-89电容制动原理接线图
⒉控制线路如图2-90所示
图2-90电容制动控制电路图
如图2-90所示的控制电路中，电阻
是调节电阻，用以调节制动转矩的大小，电阻
是放电电阻。
经验表明，对于380V、50HZ的笼型电动机，每千瓦每相约需要50
的电容器，电容器的工作电压不应小于电动机的额定电压。
⒊特点
电容制动对高速、低速运转的电动机均能迅速制动，能量损耗小，设备简单。
⒋适用范围
一般用于10KW以下的小容量电动机，特别适用于存在机械摩擦和阻尼的生产机械和需要多台电动机同时制动的场合。
㈣再生发电制动
⒈原理
再生发电制动（又称回馈制动）主要用在起重机械和多速异步电动机上。
下面以起重机械为例说明其制动原理，如图2-91所示。
图2-91发电制动原理图
a）电动运行状态b）发电制动状态
当起重机在高处开始下放重物时，电动机转速
小于同步转速
，这时电动机处于电动运行状态，其转子电流和电磁转矩的方向如图2-91a）所示。
但由于重力的作用，在重物的下放过程中，会使电动机的转速
大于同步转速
，这时电动机处于发电运行状态，转子相对于旋转磁场切割磁感线的运动方向发生了改变（沿顺时针方向），其转子电流和电磁转矩的方向都与电动运行时相反，如图2-91b）所示。
可见电磁力矩变为制动力矩限制了重物的下降速度，保证了设备和人身安全。
⒉特点
优点：
一种比较经济的制动方法，制动时不需要改变线路即可从电动运行状态自动地转入发电制动状态，把机械能转换成电能，再回馈到电网，节能效果显著。
缺点：
应用范围较窄，仅当电动机转速大于同步转速时才能实现发电制动。
⒊适用范围
常用于在位能负载作用下的起重机械和多速异步电动机由高速转为低速时的情况。
…………………………………………
第六课时
速度继电器
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为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动控制。
⒈外形如图2-92所示
图2-92速度继电器外形
⒉速度继电器的结构如图2-93所示
图2-93速度继电器的结构图
1-可动支架2-转子3-定子4-端盖5-连接头6-电动机轴7-转子（永久磁铁）8-定子9-定子绕组10-胶木摆杆11-簧片（动触头）12-静触头
⒊符号及型号含义
符号
型号及含义
⒋工作原理
当电动机旋转时，带动与电动机同轴连接的速度继电器的转子旋转，在空间产生旋转磁场，这时在定子绕组上产生感应电势及电流，感应电流在永久磁场的作用下产生转矩，使定子随永久磁铁的转动方向旋转并带动摆杆，推动触头，使触头动作。
当转速小于一定值时，由于定子电磁转矩减小，摆杆复位，触头随即复位。
速度继电器的动作转速一般不低于100～300r/min，复位转速约在100r/min以下。
⒌速度继电器的选用
速度继电器主要根据所需控制的转速大小、触头数量和电压、电流来选用。
⒍速度继电器的安装与使用
⑴速度继电器的转轴应与电动机同轴连接，且使两轴的中心线重合。
⑵速度继电器安装接线时，应注意正反向触头不能接错。
⑶速度继电器的金属外壳应可靠接地。
二、反接制动时，限流电阻的选择
在电源电压380V时，若要使反接制动电流等于电动机直接起动时起动电流的
，即
，则三相电路每相应串入的电阻R（
）值可取为：
若要使反接制动电流等于起动电流
，则每相应串入的电阻
（
）值可取为：
如果反接制动时，只在电源两相中串接电阻，则电阻值应加大，分别取上述电阻值的1.5倍。
三、能耗制动所需直流电源
一般用以下方法估算能耗制动所需的直流电源，其具体步骤是（以常用的单相桥式整流电路为例）：
⒈首先测量出电动机三根进线中任意两根之间的电阻R（
）。
⒉测量出电动机的进线空载电流
。
⒊能耗制动所需的直流电流
所需的直流电压
。
其中系数K一般取3.5～4。
若考虑到电动机定子绕组的发热情况，并使电动机达到比较满意的制动效果，对转速高、惯性大的传动装置可取其上限。
⒋单相桥式整流电源变压器二次绕组电压和电流有效值分别为：
变压器计算容量为：
如果制动不频繁，可取变压器实际容量为：
⒌可调电阻
，电阻功率
，实际选用时，电阻功率的值也可适当选小一些。
第三部分：
总结与拓展
（总结：
这节课的课堂小结。
拓展：
课后作业）
一、基本概念
1、机械制动
2、电力制动
二、核心内容
1.机械制动的优缺点。
2.机械制动的应用场合。
3.再生发电制动的优缺点。
4.再生发电制动的应用场合。
三、拓展案例（学生课后完成分析）
1.试分析电容制动的的工作原理。
2.试画出电容制动的电路图。
一、情境设计：
1.多媒体教室
2.多媒体投影
二、方法设计
1.问题引导
2.实物演示
3.案例教学
三、过程设计：
第一部分：
导课
第二部分：
授课
第三部分：
总结与拓展
…………………
步骤:
1
导课
步骤:
2
多媒体演示机械制动
………………
步骤:
1
总结机械制动，讲解电磁制动
步骤:
2
多媒体演示电磁抱闸制动器通电制动
…………………
步骤:
1
多媒体演示反接制动
步骤:
2
多媒体演示反接制动控制线路
步骤:
1
多媒体演示能耗制动
步骤:
1
讲解电容制动的原理
步骤:
2
讲解电容制动的控制线路并演示
步骤:
3
讲解再生发电制动相关知识
步骤:
1
讲解速度继电器相关知识
四、引导疑问
电动机的结构
升级会员 