三相异步电动机的回馈制动

三相异步电动机的回馈制动有两种情况：一种是出现在异步电动机拖动位能性负载下放重物过程中，此时电动机处于反相回馈制动状态；另一种是出现在异步电动机变极对数或变频调速过程中，此时电动机处于正向回馈制动状态。

1.反向回馈制动状态

当笼型异步电动机拖动位能性负载下放重物时，可将电动机定子绕组按反相序接入电网，如图10.4.5所示。这时电动机在电磁转矩T及位能负载转矩TL的作用下由A点反相起动，n＜0，重物下放，电动机的运行点沿第Ⅲ象限机械特性曲线1反向加速。直到同步转速点B时，n＝－n1、T＝0。但由重物产生的位能负载转矩TL仍为拖动转矩，电动机转速继续升高，机械特性进入第Ⅳ象限，此时｜n｜＞｜n1｜，T改变方向成为制动转矩，因而限制了电动机转速继续升高。直到C点，T＝TL，电动机稳定运行。此时，n＜0而T＞0，为制动状态。

图10.4.5　三相异步电动机反向回馈制动

电动机在C点稳定运行时，n1＜0，n＜0，且｜n｜＞｜n1｜，因此，s＝（n1－n）／n1＜0，此时电动机的机械功率为，从定子传给转子的电磁功率为从Pm＜0及PM＜0可知，在C点稳定运行时实际的功率关系是：重物下放时减少了位能而向电动机输入机械功率，扣除机械损耗及转子铜损耗后变为电磁功率送给定子，再扣除定子铜损耗和铁损耗后回馈给电网。s＜0时，电动机能向电网回馈电功率可以从定子输入功率P1＝3U1I1cosφ1看出，如果φ1＞90°，则P1＝3U1I1cosφ1＜0，即表示定子向电网回馈功率。

异步电动机的转子电流为：

式中，I′2a和I′2r分别为转子电流的有功分量和无功分量，即：

可见，当s＜0时，I′2a与E′2反相位；I′2r则滞后E′290°。此外，当s＜0时，式（10－53）可写为：

按以上公式可以画出s＜0时异步电动机的向量图，如图10.4.6所示。由图可见，φ1＞90°，所以P1＜0，定子向电网回馈电功率。这时异步电动机实际是一台与电网并联运行的交流发电机。同时，无论φ1是否大于90°，异步电动机的无功功率Q1＝3U1I1sinφ1＞0，说明不管定子输入功率的传递方向如何，异步电动机用来建立旋转磁场的无功功率都必须由电网供给。总之，当s＜0时，异步电动机降进入制动状态，并向电网回馈电功率，因此称为回馈制动。对于电动机拖动位能性负载下放重物时，由于n＜0，故称为反相回馈制动。图10.4.5的曲线2是绕线转子异步电动机转子串电阻时的反向回馈制动机械特性。可见，反相回馈制动时，对于同一位能负载转矩，转子回路电阻越大，稳定运行速度就越高，如D点。为了避免下放重物时出现危险的高速，一般不在转子回路中串入电阻。

图10.4.6　回馈制动时异步电动机的向量图

2.变频调速过程中的回馈制动

三相异步电动机除了第Ⅳ象限的反相回馈制动以外，还有第Ⅱ象限的正向回馈制动。例如图10.4.7所示的笼型异步电动机变频调速时的机械特性。假设电动机原来在固有机械特性曲线1上的A点稳定运行，当突然把定子频率降到f1时，电动机的机械特性变为为曲线2。电动机的运行点将从A→B→C→D，最后稳定运行与D点。在降速过程中，电动机运行在B→C这一段机械特性时，n＞0、T＜0，且n＞n′1，因此，电动机处于正向回馈制动状态。变极调速回馈制动原理同。

图10.4.7　三相异步电动机正向回馈制动的机械特性

例10－10　某三相绕线式异步电动机定子，转子绕组都为星形连接，其额定数据为：PN＝44kW，U1N＝380V，I1N＝120A，nN＝580r／min，nN＝58r／min，E2N＝245V，I2N＝150A，λm＝2.5。现采用回馈制动，并在转子回路中串入RBr＝0.04Ω的电阻，而使位能性负载TL＝0.88TN稳速下放，试求下放速度。

解 电动机额定运行时，有

转子绕组每相电阻为

回馈制动下放重物采用转子回路串电阻，所以其认为机械特性为

同转矩下比例推移

将s′m和TL＝0.88TN代入上式得人为机械特性

运行于反向电动的回馈制动故最大转矩为负值，解得

因为s2＝－1.93时

转速太高不可能，舍去，则下放转速为

式中，负号表示转子反转下放重物。

以上介绍了三相异步电动机的三种制动方法，现将三种制动方法及其能量关系、优缺点以及应用场合比较列于表10.4.1中。

表10.4.1　异步电动机各种制动方法的比较