【学习目标】
1.知识目标:
(1)熟悉电磁抱闸制动器、电磁离合器制动器的基本结构、工作原理及型号含义，熟记它的图形符号和文字符号。
(2)识读分析电动机制动控制线路的构成和工作原理，并能进行正确的安装、调试与检修。
2.能力目标:
(1)培养学生安全操作、规范操作，养成文明生产的行为习惯。
(2)培养学生独立完成制动控制线路安装、调试。
(3)培养学生独立完成制动控制线路的故障分析、维修。
【任务描述】
某些生产机械(如万能铣床、龙门刨床等)往往要求电动机快速、准确地停车，而电动机在脱离电源后由于机械惯性的存在，完全停止需要一段时间，这就要求对电动机采取有效措施进行制动。制动是怎么实现的呢?
【原理分析】
所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转(或限制其转速)。常用的制动方式有机械制动和电气制动，其中电气制动包括反接制动和能耗制动。
电动机断开电源后，利用机械装置产生的反作用力矩使其迅速停转的方法叫机械制动。
当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组中通入直流电，迫使电动机停转的方法称为能耗制动。能耗制动的优点是制动准确、平稳，且能量消耗较小。能耗制动的缺点是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。
能耗制动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。
无变压器单相半波整流单向启动能耗制动自动控制线路如图3-1所示。
KT瞬时闭合常开触头的作用:当KT出现线圈断线或机械卡住等故障时，按下SB2后能使电动机制动后脱离直流电源。
图3-1
【任务分析】
元件明细表如下:
【项目实施】
1.技能训练器材
(1)测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。
(2)5050型兆欧表、T301-A型钳形电流表、MF30型万用表。
(3)各种规格的紧固体、针形及叉形轧头、金属软管、编码套管等。
2.技能训练步骤
其安装步骤如下:
(1)按表配齐所用电器元件，并检验元件质量。
(2)根据电路图，画出布置图。
(3)在控制板上按布置图安装走线槽和除电动机、速度继电器以外的电器元件，并贴上醒目的文字符号。
(4)在控制板上按电路图进行板前线槽布线，并在导线端部套编码套管和冷压接线头。
(5)安装电动机、速度继电器。
(6)可靠连接电动机、速度继电器金属外壳的保护接地线。
(7)连接控制板外部的导线。
(8)自检。学生自检表如下:
(9)检查无误后通电试车。
注意事项:
(1)安装速度继电器前，要弄清其结构，辨明常开触头的接线端。
(2)速度继电器可以预先安装好，不属于定额时间。安装时，采用速度继电器的连接头与电动机转轴直接连接的方法，并使两轴中心线重合。
(3)通电试车时，若制动不正常，可检查速度继电器是否符合规定要求。
(4)速度继电器动作值和返回值的调整，应先由教师示范后，再由学生自己调整。
(5)制动操作不宜过于频繁。
【项目评价】
本任务从学生项目资讯、元件的应用、线路分析、方案制定结果、操作实施正确性、项目总结报告及学习态度等多方面进行考核，采取教师评价、学生评价和互评相结合的方式，将学生学习情况及任务完成情况分成优、良、及格三个等级。
【知识超市】
一、电器元件
1.速度继电器
速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，也称反接制动继电器。外形结构及符号如图3-2所示。
图3-2
它主要由转子、定子和触点三部分组成(图3-3)。转子是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。
其转轴与电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子的转动方向旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触头复位。
一般速度继电器的动作转速为120r/min，触头的复位转速在100r/min以下，转速在3000～3600r/min以下能可靠工作。
2.电磁抱闸制动器
外形如图3-4所示。
图3-3
1—转轴；2—转子；
3—定子；4—绕子；5—摆锤；
6、7—静触头；8、9—动触头
图3-4
(1)电磁铁和制动器的型号及其含义如下:
(2)结构和符号如图3-5所示。
图3-5
制动电磁铁由铁芯、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。
断电制动型的工作原理如下: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。
通电制动型的工作原理如下: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。
二、制动控制线路分析
1.电磁抱闸制动器制动控制线路(图3-6)
合上QS→按下SB1→KM线圈得电→KM主触头闭合→YB线圈得电，杠杆抬起，闸瓦松开→KM自锁触电闭合→电动机运转；
图3-6
按下SB2→KM线圈失电→主触头断开→YB线圈失电，杠杆放下，闸瓦夹紧→KM自锁触电断开→电动机在闸瓦的作用下迅速停转。
2.反接制动控制线路
反接制动是在电动机三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。这种制动方式必须在电动机转速降到接近零时切除电源，否则电动机仍有反向力矩，可能会反向旋转，造成事故。
反接制动的工作原理是依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转。
(1)单向反接制动控制线路如图3-7所示。
图3-7
主回路中所串电阻R为制动限流电阻，用于防止反接制动瞬间过大的电流对电动机的损伤。速度继电器KS与电动机同轴，当电动机转速上升到一定数值时，速度继电器的动合触点闭合，为制动做好准备。制动时转速迅速下降，当其转速下降到接近零时，速度继电器动合触点恢复断开，使接触器KM2线圈断电，防止电动机反转。
(2)双向反接制动控制线路如图3-8所示。
图3-8
KM1、KM2为正、反转接触器，KM3为短接电阻接触器，KA1、KA2、KA3为中间继电器，KS为速度继电器，其中，KS-1为正转闭合触点，KS-2为反转闭合触点，R为启动与制动电阻。
控制线路动作原理请读者自行分析。
反接制动的优点是制动迅速，但制动冲击大，能量消耗也大，故常用于不经常启动和制动的小容量电动机。
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。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。限流电阻R的大小可参考下述经验计算公式进行估算。
在电源电压为380V时，若要使反接制动电流等于电动机直接启动时的启动电流
Ist，则三相电路每相应串入的电阻R(Ω)值可取为
若使反接制动电流等于启动电流Ist，则每相串入的电阻R′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。
3.能耗制动控制线路
能耗制动是将运转的电动机脱离三相交流电源的同时，给定子绕组加一直流电源，以产生一个静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用，产生反向电磁力矩而制动。能耗制动时制动力矩大小与转速有关，转速越高，制动力矩越大，随转速的降低，制动力矩也下降，当转速为零时，制动力矩消失。
(1)速度原则控制的能耗制动控制线路如图3-9所示。
图3-9
KM1为交流电源接触器，KM2为直流电源接触器，KS为速度继电器，T为变压器。
(2)时间原则控制的能耗制动控制线路如图3-10所示。
图3-10
主电路在进行能耗制动时所需的直流电源由四个二极管组成，单相桥式整流电路通过接触器KM2引入，交流电源与直流电源的切换由KM1、KM2来完成，制动时间由时间继电器KT决定。
能耗制动的优点是制动准确、平稳、能量消耗小，但需要整流设备，故常用于要求制动平稳、准确和启动频繁的容量较大的电动机。
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