变频器供电的异步电动机电气制动方法与原理

变频器供电的异步电动机电气制动方法与原理（精选3篇）

变频器供电的异步电动机电气制动方法与原理 第1篇

变频器供电的异步电动机电气制动方法与原理 引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传动系统中，当电动机减速或者拖动位能负载下放时，电动机的实际速度将高于旋转磁场的旋转速度。为了使电动机的实际速度与给定速度相符，就必须采取制动措施。异步电动机的制动方法有再生发电制动、直流制动和机械抱闸制动。而机械抱闸制动直观，这里不做介绍，只介绍前面两种电气制动方法。为了便于介绍电气制动的原理与方法，首先回顾一下，异步电动机的运行原理。异步电机运行原理

众所周知，异步电动机的定子上装有一套在空间上对称分布的三相绕组AX、BY、CZ如图1所示。当给这三相绕组通以交流电时, 则在定转子气隙中产生磁场。此磁场在任何瞬间都是三相绕组各磁场的总和。通过右手定则对图1中不同瞬间电流与磁场方向的关系可知，合成磁场FΣ的方向与电流为最大值那一相绕组的轴线方向一致。因此随着电流最大值依次由A相→B相→C相→A相等顺序变化，合成磁场的方向也依次指向A相→B相→C相→A相等各相绕组的轴线方向。这就是说，这个合成磁场是一个“旋转磁场”。其旋转速度n0(同步转速)与交流电源频率成正比，而与磁场极对数成反比。

图1 旋转磁场形成

由于旋转磁场的作用，转子导体切割磁场磁力线而产生感应电势，这个感应电势使闭合的转子导体产生电流，通电导体在磁场中又受到一个力的作用，这个作用在导体上的力，将使异步电动机旋转，其某一瞬间情况如图2所示。根据右手定则可知转子闭合导体电流的方向。再根据左手定则可知转子导体受力方向。此作用力产生的转矩XTD将克服阻力矩Mfz，使电机加速到电动力矩等于阻力矩为止。

图2 旋转力矩形成 电气制动的方法与原理

采用通用变频器供电的异步电动机电气制动有直流制动与再生发电制动(能耗制动)两种。现就这两种制动方法与制动原理分述如下。

3.1 直流制动

直流制动是使变频器向异步电动机的定子任意两相通以直流电，异步电动机便处于能耗制动状态。这种情况下变频器的输出频率为零，异步电动机的定子磁场不再旋转。直流制动主要用于准确停车与防止起动前电动机由于外因引起的不规则自由旋转(如风机类负载)。当直流制动用于准确停车时，一般都应先进行再生发电制动，在电动机减速到较低时，进行直流制动。这是因为高速时进行直流制动，异步电动机转子电流的频率与幅值都很高，转子铁损很大，导致电动机发热严重，但得到的制动转矩却并不太大，另一方面准确停车也较难保证，而采用先再生发电制动,等降频到fDB再进行直流制动，只要合理调整fDB、制动时间tDB、制动直流电压UDB就可确保准确停车。转动着的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩，如图3所示。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于异步电动机转子回路中。图3的(a)与(b)还说明这种制动与通入直流电的极性无关。

图3 直流制动原理

3.2 再生发电制动

当给定频率降低时，定子旋转磁场的旋转速度降低或位能负载下放倒拉。此时异步电动机转子旋转速度将超过旋转磁场的旋转速度，因此转子导体中的感应电势反向，电流反向，电动转矩反向，如图4，电动转矩(与阻力矩同向)起制动作用，使电动机减速。此时的异步电动机相当于一台异步发电机，将旋转系统存储的动能或重物下放的位能转换成电能。这部分电能如果不进行处理，将引起直流侧过压，而引起故障跳闸或损坏变频器，因此必须处理好这部分电能。其处理方法一般有如下三种:

图4 发电状态

(1)动力制动

这种方法就是通过与直流回路滤波电容并联的放电电阻，将这部分电能消耗掉，因此也称再生能耗制动，如图5所示，图5中虚线框内为制动单元(PW)，它包括内部制动电阻RB，制动用的晶体管VB等，VB的通断是通过检测直流电压大、小来控制。实际上电阻中的电流是间歇的，所以西门子公司资料称“脉冲电阻”(Pulsed Resistor)。此单元实际上只起消耗电能防止直流侧过电压的作用。它并不起制动作用，但人们习惯称此单元为制动单元。要提高制动的快速性，就要快速消耗掉这部分电能，可以在图5中H，G两点间外接制动电阻REB，REB阻值与功率应符合产品样本要求。

图5 动力制动

(2)再生制动

这种方法就是通过与整流器反并联的回馈单元，将这部分电能回馈给电网如图6所示，这种情况整流单元也必须采用晶闸管整流元件，一般采用逻辑无环流工作方式。回馈单元与电网之间应串接一台自耦变压器，此种制动方法虽然可以把旋转系统存储的能量回馈给电网，但对供电电网的要求比较高;一是电网电压波动要小，且必须可靠;二是电网短路容量要大，否则在回馈期间，电源电压偏低或电源被切断，有源逆变器就会迅速直通，引起换流失败，烧坏快速熔断器及晶闸管元件。因此，对电网电压波动较大(如带有电炉负载的电网)，或采用接触式供电(如行车、机车车辆)的场合以采用动力制动为好，虽然浪费了一点电能，但可靠性大大提高。

图6 回馈单元

(3)直流公共母线

所谓直流公共母线是用一台整流器给多台逆变器供电如图7所示，它利用工作在电动状态的电动机吸收工作在发电状态电动机的电能, 但当发电状态多于电动状态时, 吸收能力不足仍将引起直流过电压，因此还需要有前面两种方法之一(如图7中虚线框所示)做后备吸收才较完美。

图7 直流公共母线 结束语

通用型变频器在异步电动机的调速系统中已得到了越来越广泛的应用。为了满足生产机械快速制动与准确停车等方面的要求，必须对异步电动机进行制动，而机械抱闸闸皮容易磨损，维护工作量大，而且浪费电能，因此一般是先进行电气制动，最后才进行机械抱闸以达到准确停车的目的。因此本文以交流异步电动机的运行原理为基础，着重介绍了采用变频器供电的异步电动机的几种方法与原理，指出了各种制动方法的优缺点及适应场合，以供从事这方面工作的人员参考。

变频器供电的异步电动机电气制动方法与原理 第2篇

【摘 要】在经济全球化的时代大背景的影响之下，我国的经济得到了迅速的发展，为了迎合我国经济的这种发展态势，其相关能源产业管理部门应该努力革新自身产业结构，以能源和技术的革新来进一步推动我国经济体制的完善与发展。而电气工程以及其自动化专业就是因此而兴起的新兴产业。电动机电气控制线路是电气自动化领域的基础，本文主要就其安装与调试方法进行了详细的分析，以期得出具体的故障检测方法，以此来促进我国电气自动化产业的进步。

【关键词】电动机电气控制线路；安装；调试

·【中图分类号】TM306

电气自动化与人们的生活和生产息息相关，被广泛应用于我们日常生活中的各大领域。而电动机的安装与调试是电气自动化领域最基础的东西，对其进行总结与整理，有利于提升工作人员的相关操作技能，使其能够更加熟练地进行电气控制线路的检查与调试工作，进而提升工作人员的专业化水平。

一、具体安装步骤

1.电路图的选择

电气控制线路图的选择尤为关键，因为其关系到相应电动机电气控制线路能否快捷、正确地安装。所选的电气控制线路图应尽可能地体现电动机的控制特点，电动机的控制特点大体上可分为手动控制、点状控制、连续运行式控制以及综合控制四种，四种方式各有利弊，手动适合运用于小型电路中，但是在大型电路中应用得较少。点状控制的优点在于通过按钮操作，较刀型更为开关安全、方便，但是其运行过程中需要一直按着按钮，十分浪费人力。连续运行式控制可以实现接触器长动控制电路，但是其较为复杂，不适合小型电路简单的体系框架。综合型控制电路的好处在于可以集所有类型电路的优点于一身，但是其依旧是过于复杂，在小型电路体系中几乎不会出现。再结合电动机的控制特点的同时，还要让这一安装过程在有限的时间内完成，这就需要操作人员具备一定的时间掌控能力，这对操作人员来说，是一项不小的考验。

2.列出相关元件

具体元件名称和数目如下：刀开关、交流接触器、热继电器、熔断器、起动按钮、停止按钮各一个和电动机一台。

3.安装原则

接线时应先接主电路，后接控制电路，先接串联电路，后接并联电路；并且按照从上到下，从左到右的顺序逐根连接；对于电气元件的进出线，则必须按照上面为进线，下面为出线，左边为进线，右边为出线的原则接线，以免造成元件被短接或接错。

二、具体调试方法

1.万用表调试法

具体检测方法如下：断开控制回路，QS的三相出线端为U1、V1、W1，将万用表打到R×100挡，将表笔放在U1、V1处，人为按下KM使其吸合，此时万用表的读数应为电动机两绕组的串联电阻值（设电动机为Y接法）； 再将表笔放在U1、W1处，人为按下KM使其吸合，万用表的读数也应为电动机两绕组的串联电阻值；最后将表笔放在V1、W1处，人为按下KM使其吸合，万用表的读数应为电动机两绕组的串联电阻值。 图1

2.电阻调试法

具体检测方法如下：将万用表打到R×l00挡，表笔放在U1、V1处，此時万用表的读数应为无穷大，按SB2，读数应为KM线圈的电阻值；按KM，万用表读数应为KM线圈的电阻值，若再同时按SB1，则读数应变为无穷大。否则，进行故障检测。

3.实际通电检测

通电试车是机床领域中常用的术语，即打开电路，测试整个电动机电气控制线路，看其能否按我们预期的那样运行，在此过程中，对所产生的故障，如电路未正常运行，某截点电压波动，以及各开关是否严实周密等故障予以一定的调试，直至其能够顺利地运行并达到我们预期的运行效果。这样通电试车环节便算告一段落了。在本文中实验的通电试车环节具体应该遵循着这样的操作方式，首先联通相关的电源开关，即将QS闭合；然后长按SB2按钮，让KM接触器在通电的情况下发生吸合，在吸合之后，松开SB2按钮，此时KM接通器应该仍保持通电吸合状态，这就说明此时电动机是处于正转状态；这时按下按钮SB1，断开电源，使KM接触器吸合状态消失，这时电动机就会停车，在这一状态下，断开电源总开关QS，试车环节完成。在此试验期间，若此电路的某一线路不能实现上述预想状态，就说明其存在电路问题，此时就要用万能表对其进行检测，检测发现故障并予以及时的排除，知道满足控制的全部要求这一环节也就正式结束了

三、故障处理方法

1.电压检测

具体操作方法如下：在图1中，以5点为公共点，分别测量1和5、2和5、3和5以及4和5之间的电压，正常情况下电压表的读数都应为电源的相电压。但假设电路从3点断开，测量1和5、2和5之间的电压则仍为电源的相电压，而3和5以及4和5之间的电压则为零；又假设电路从4点断开，测量1和5、2和5、3和5之间的电压同样为电源的相电压，4和5之间的电压则为零；依此类推，即可找出故障点。

2.电阻检测

电阻检测能够在断电环境下进行，因此其常被作为与电压测量法互为补充的方法来检测那些不宜在带电环境下检查的电路。在图1中，分别测量1和2、2和3、3和4以及4和5之间的电阻，正常情况下1和2、2和3应为0，3和4之间的电阻应为∞，4和5之间的电阻应为接触器线圈的电阻。如果测出2和3的电阻为∞，据此可判断是SB1 两端断开，再检查2点和3点接触是否良好。依此类推，即可找出各故障点。

四、结束语

电动机电气控制线路的安装与调试方法其实十分易学，只需对基本的调试与安装方法加以熟练即可，但是注意在将其运用到生活与生产之中时要结合具体情境来分析，将所衍生的检测手段综合运用，以达到顺利完成电动机电气控制线路的安装与调试的目的，并不断加以强化从而提升工人的技术专业性，进而推动我国的电气自动化建设。

参考文献

[1] 黄卫庭，《电气控制线路的安装与调试》课程教学改革研究[J]，电子世界2013

变频器供电的异步电动机电气制动方法与原理 第3篇

关键词：Profibus总线;ABB变频器;S7-300;分析研究

前言

目前，PROFIBUS在工控系统中占有着相当重要的地位，并且在各行各业都有着应用，因为其能实现上位操作，并且将传统开关触电的接触方式进行修改，使得在生产建设过程中对设备的控制速度以及准确度也相应的得到了提高，并且能对变频器的重要运行数据时时进行监控，及时的对变频器出现的问题进行警示，维修人员会根据这些警示数据对变频器进行维修，确保了生产过程的顺利进行，对于我国的经济建设有着重大的意义。

1.PROFIBUS-DP现场总线的起重机控制网络系统分析讨论

1.1PROFIBUS的通讯实现原理

PROFIBUS通讯主要分为主站以及从站，通过混合的总线存取控制机制来保证PROFIBUS的正常通讯，主站与主站间互相发送逻辑令牌来完成传递，一旦主站拥有了逻辑令牌，那么就等于这个主站在这个时间段内拥有了总线的控制权，进而决定整个系统的通讯，通过主站到从站的循环方式和从站之间进行信息交流。

1.2PROFIBUS-DP现场总线的起重机控制网络系统的组成

PROFIBUS-DP现场总线的起重机控制网络系统主要由两个从站，一个上位机以及一个SIMATIC S7-300/400 PLC通过一些辅助设备进行连接而成[1]。

其中上位机采用的是SIEMENS公司生产的工控机，并且使用CP5611接口卡将PROFIBUS与工控机相连接，因此，上位机能够实现现场总线的操作以及运行等功能的网络系统控制。并且使用先进的SIEMENS公司的WINCC软件，对变频器进行仔细的监控，使得监控工作人员能够清晰地了解变频器的工作状态。另外，PROFIBUS-DP现场总线的起重机控制网络系统中应用到了SIMATIC S7-300/400 PLC作为总站，使得在主-从系统中，主站能够较为快速的将数据信息发送给从站或者较为快速的在从站获取数据信息，实现DP主站循环的与DP从站交换数据。此外，在PROFIBUS-DP现场总线控制网络系统的起重机中还拥有总线系统的一个触摸屏从站，设有状态输出按钮、控制按钮以及棒状图和状态显示图，可以通过这些对实际工作运行状况进行了解，并且加以控制，使得操作者的操作更加简易化和清晰化，只需要通过触摸屏监视远端信息发出指令就可以了，增强了系统本身的可靠性，本文研究的PROFIBUS-DP现场总线控制网络系统的起重机采用的是MP270b触摸屏。

1.3PROFIBUS-DP现场总线的起重机控制网络系统的程序简介

该程序主要由手动操作和程序化操作两部分形成，这两种方式能够相互之间快速的进行切换，当系统处于半自动状态时，可以应用触摸屏控制，当整个垃圾坑平面以及投料口的位置信息反馈到屏幕上时，操作者可以点击终止和起始地址，就能完成投料和抓料的全过程，手动控制主要依靠主令控制器来完成，不仅具有相应的工作性能，还具有一定的保护性能，使得操作者在工作时，不会出现疲劳现象，进而导致事故发生[2]。

与传统的起重机相比，PROFIBUS-DP现场总线的起重机的网络控制系统的接线简单，安装、调试以及维护都更加便利，是现今起重机设计生产过程中不可缺少的一部分。并且PROFIBUS-DP现场总线能保证起重机的网络控制系统不易受环境的干扰，能够在相当恶劣的工作环境中进行工作，是一种性能强悍优良的现场总线控制网络。

2.PROFIBUS-DP现场总线的起重机网络控制系统的现状

随着我国建筑行业的不断兴起，对于起重机的需求量也越来越大，传统的起重机操作复杂、生产工艺繁琐、安装步骤多，并且极易受到工作环境因素的影响，而延误了生产建筑的进行，而拥有PROFIBUS-DP现场总线网络控制系统的起重机，在设计方面，极大的避免了这些传统起重机出现的问题，并且减少了人为的工作量，提高了生产建设的速度，使得我国的生产业得到了有效的发展。

另外，随着PROFIBUS-DP现场总线网络控制系统理念在起重机本身上的实际应用，也奠定了PROFIBUS-DP现场总线网络控制系统在其他领域应用的基础，实现了科学技术与实际生产的有机结合，为我国长久的科学发展观铺垫了良好的前景，也因此，一些业内人士看到了PROFIBUS-DP现场总线网络控制系统的起重机的重要性，相信在不远的将来，一定会有越来越多、越来越好的该种类型起重机被研发出来，应用到我国的国民建设当中[3]。

3.结论

PROFIBUS的在现实生活中应用范围非常广泛，是集中自动化系统向分散自动化系统转移的根本依据，由于其本身的各种特性，研究者们将PROFIBUS现场总线控制网络应用到了各个行业之中，使得各个行业的生产发展得到了相应的提高，为我国的经济的建设以及科学发展观的落实打下了良好的基础，在未来的社会生产中，将会有越来越多的该类产品被投入到生产、建设中去，所以PROFIBUS现场总线控制相关技术的研究具有着非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]李冰等.零基础学西门子S7-300/400 PLC[J].北京：机械工业出版社，2012（02）：25-30.

[2]王永华.现代电器控制及PLC应用技术[J].北京：北京航空航天大学出版社，2013（5）：15-21.