10.3 三相异步电动机的制动控制电路
三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的关系，需要经过一段时间，将会影响生产效率，并造成停机位置随机，影响准确定位。为缩短辅助时间，提高生产效率和加工精度，必须对电动机实施制动。三相异步电动机的制动方法分为机械制动和电气制动两类。机械制动有电磁抱闸制动、电磁离合器制动等。电气制动有反接制动、能耗制动、回馈制动等。
1．电磁抱闸制动控制线路
电磁抱闸制动是机械制动，其设计思想是利用外加的机械作用力，使电动机迅速停止转动。由于这个外加的机械作用力是靠电磁制动闸紧紧抱住与电机同轴的制动轮来产生的，所以叫做电磁抱闸制动。电磁抱闸制动又分为两种制动方式，断电电磁抱闸制动和通电电磁抱闸制动。
（1）断电电磁抱闸制动
断电电磁抱闸制动是在电源切断时才起制动作用，机械设备不工作时，制动闸处于“抱住”状态。这种装置广泛应用在电梯、起重、卷扬等一类升降机械上。如图10-11所示为断电电磁抱闸的制动控制线路原理图。图中1是电磁铁，2是制动闸，3是制动轮，4是弹簧。制动轮通过联轴器直接或间接与电动机主轴相连，电动机转动时，制动轮也跟着同轴转动。
图10-11 断电电池抱闸制动控制电路
线路工作过程如下：合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1得电吸合，电磁铁绕组接入电源，电磁铁芯向上移动，抬起制动闸，松开制动轮。KM1得电后，KM2顺序得电吸合，电动机接入电源，启动运转。按下停止按钮SB1，接触器KM1、KM2失电释放，电动机和电磁铁绕组均失电，制动闸在弹簧作用下紧压在制动轮上，依靠摩擦力使电动机快速停机。
由于在电路设计时使接触器KM1和KM2顺序得电，使得电磁铁线圈KM1通电，待制动闸松开后，电动机才接通电源。这就避免了电动机在启动前瞬时出现的电动机定子绕组通电而转子被掣住不转的短路运行状态。这种断电抱闸制动的结构形式，在电磁铁线圈一旦断电或未接通时电动机都处于制动状态，故称为断电制动方式。
（2）通电电磁抱闸制动
通电电磁抱闸制动控制线路如图10-12所示。制动闸平时总是处于松开状态。
图10-12 通电电池抱闸制动控制线路
线路工作过程如下：按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电吸合，电动机启动运行。按下停止按钮SB1，接触器KM1失电复位，电动机脱离电流。此时接触器KM2线圈得电吸合，电磁铁线圈通电，铁芯向下移动，使制动闸紧紧抱住制动轮，同时时间继电器KT得电。当电动机惯性转速下降至零时，时间继电器KT的常闭触点经延时断开，使KM2和KT线圈先后失电，从而使电磁铁线圈断电，制动闸又恢复了“松开”状态。
电磁抱闸制动的优点是制动力矩大，制动迅速，安全可靠，停机准确。其缺点是制动愈快，冲击振动就愈大，对机械设备不利。由于这种制动方法较简单，操作方便，所以在生产现场得到广泛应用。至于选用哪种电磁抱闸制动方式，要根据生产机械工艺要求来定。一般在电梯、吊车、卷扬机等一类升降机械上，应采用断电电磁抱闸制动方式，像机床一类经常需要调整加工件位置的机械设备，往往采用通电电磁抱闸制动方式。
2．电力制动
电力制动有反接制动、能耗制动、回馈制动等。
（1）反接制动
反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，从而产生制动转矩的一种制动方法。由于反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接启动时电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，但冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。为了减小冲击电流，通常要求串接一定的电阻以限制反接制动电流，这个电阻称为反接制动电阻。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法，显然采用对称电阻接法可以在限制制动转矩的同时，也限制了制动电流，而采用不对称电阻的接法，只限制了制动转矩，未加制动电阻的那一相，仍具有较大的电流；因此一般采用对称接法。反接制动的另一要求是在电动机转速接近于零时，要及时切断反相序的电源，以防止电动机反向再启动。
单向运行反接制动控制电路如图10-13所示。主电路中，接触器KMl的主触点用来提供电动机的工作电源，接触器KM2的主触点用来提供电动机停机时的制动电源。控制电路工作过程为：启动时，按下启动按钮SB2，接触器KMl线圈得电吸合且自锁，KM1主触点闭合，电动机启动运转。当电动机转速升高到一定数值时，速度继电器KS的动合触点闭合，为反接制动做准备。
图10-13 电动机反接制动控制线路
停机时，按停止按钮SBl，接触器KMl线圈断电释放，KMl主触点断开电机的工作电源，而接触器KM2线圈得电吸合，KM2主触点闭合，串入电阻R进行反接制动，电动机产生反向电磁转矩，迫使电动机转速迅速下降。当电动机转速低于速度继电器动作值时，速度继电器常开触点复位，接触器KM2线圈电路被切断，反接制动结束。
（2）能耗制动控制线路
能耗制动是一种应用广泛的电气制动方法。所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，产生了一个静止不动的直流磁场，此时电动机的转子由于惯性作用仍按原来的方向旋转，转子导体切割直流磁通，产生感应电流。在静止磁场和感应电流相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此电动机转速迅速下降以达到制动的目的。可以根据能耗制动时间控制原则，用时间继电器进行控制，也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。下面分别以用能耗制动时间控制原则和能耗制动速度原则的单向能耗制动控制线路为例来说明。
按时间原则控制的单向能耗制动控制线路如图10-14所示。线路工作过程为：按启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，其主触点闭合，电动机正常运行，接触器KM2和时间继电器KT不得电。电动机停止时，按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，其主触点断开，电动机失电。此时，KM2与KT线圈相继得电，KM2主触点闭合，将经过整流后的直流电压通过电阻R接至电机两相定子绕组上，使电动机制动。当转子的惯性速度接近零时，时间继电器KT的常闭触点延时断开，使接触器KM2线圈和KT线圈相继失电，切断能耗制动的直流电源，线路停止工作。
图10-14 按时间原理控制的单向能耗控制电路
按速度原则控制的单向能耗制动控制线路与按时间原则控制的单向能耗制动控制线路基本相同，如图10-15所示，只是在控制电路中取消了时间继电器KT，而在电动机轴的伸出端安装了速度继电器KA，并且用速度继电器KA的常开触点取代了时间继电器KT延时断开的常闭触点。若欲使电动机制动停止，其操作过程如下：按停止按钮SB1，KM1线圈失电释放，电动机失电。此时，转子的惯性速度仍然很高，速度继电器KA的常开触点仍闭合，接触器KM2得电，其主触点闭合，向电动机定子绕组送入直流电流，电动机开始制动。待转子转速接近零时，KA常开触点断开复位，KM2线圈断电，能耗制动结束。
图10-15 按速度原理控制的单向能耗控制电路
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