電氣制動在交流電力拖動系統(tǒng)的應(yīng)用解析

段慧龍

摘要：三相交流的異步電動機(jī)主要分為電氣制動和機(jī)械制動兩種方式，相對而言，電氣制動的優(yōu)越性在實踐過程中能更好地體現(xiàn)。電氣制動交流電力拖動系統(tǒng)的效率提升的關(guān)鍵就在提升電動機(jī)本體的轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的平衡度，以期達(dá)成減少損耗、縮短動態(tài)靜態(tài)過渡過程時間的目的。基于以上，本文將主要圍繞電氣制動在交流電力拖動系統(tǒng)的應(yīng)用解析、提高生產(chǎn)效率展開分析。

關(guān)鍵詞：電氣制動;電力拖動系統(tǒng);應(yīng)用;自動控制理論

引言：在電力拖動系統(tǒng)中主要存在著兩種狀態(tài)，一種是電動機(jī)本體的轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對平衡，系統(tǒng)狀態(tài)靜止穩(wěn)定;另一種則是兩者不平衡，系統(tǒng)會產(chǎn)生相對應(yīng)的加速度抑或是減速度，系統(tǒng)狀態(tài)動態(tài)變化。動態(tài)到靜態(tài)過渡過程的時間在一定程度上反映出電動拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、高效性以及安全性。電氣制動在交流電力拖動系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛，主要體現(xiàn)于可調(diào)的動力矩，高精度的制動以及方便的維修性等等，在各種大型的交通設(shè)施、運輸設(shè)備中運用廣泛，影響深遠(yuǎn)，因而，掌握科學(xué)有效的電氣制動原理，并將其融入和滲透于電力拖動系統(tǒng)的安全正常運行中的重要性不言而喻。

一、電氣制動在交流電力拖動系統(tǒng)的應(yīng)用解析概述

以交流電動機(jī)為原動機(jī)的電力拖動系統(tǒng)稱為交流電力拖動系統(tǒng)，在實際運用中經(jīng)常采用的主要是三相異步電動機(jī)。如上文所述，電動機(jī)的制動方式主要分為機(jī)械制動和電氣制動，而電氣制動為穩(wěn)定性和安全性上的優(yōu)越性使交流電力拖動系統(tǒng)的應(yīng)用如虎添翼，因此下文以電氣制動原理為主體，展開其實現(xiàn)方法。一般而言，電氣制動主要有以下四種制動實現(xiàn)方法。一是再生制動，亦稱之為反饋制動;其二是能耗制動，亦稱之為動力制動;其三是反接制動，主要分為電源反接制動、倒拉反接制動;最后一種制動方法是電容制動，電容制動的實現(xiàn)方法是將異步電動機(jī)的電源切斷，并迅速地在其端線上接入電容器。而這四種制動方法都能夠作用于交流電力拖動系統(tǒng)。

二、再生制動，反饋制動

首先是對再生制動，反饋制動的原理介紹。在實際的日常生活生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遭遇一些諸如電梯速降、吊塔與重物、交通設(shè)施下坡制動等情況。在這些情況中，使用的三相交流異步電動機(jī)的速度都大大超過了其自身的同步轉(zhuǎn)動速度，因此如果沒有反向設(shè)備，它們就會受到地心引力和慣性力的影響而保持當(dāng)前的運動狀態(tài)。而轉(zhuǎn)軸上的電磁轉(zhuǎn)矩反向就成了制動的關(guān)鍵所在，此時，電動機(jī)的運行狀態(tài)不再是電動狀態(tài)，而是回饋的制動狀態(tài)，達(dá)成了減速、保持穩(wěn)定的目的，這樣的過程就稱之為回饋制動，亦是反應(yīng)制動、發(fā)電制動。回饋制動根據(jù)電動機(jī)的特性曲線，主要分為兩類：正向回饋制動，反向回饋制動，在此不一一贅述。

三、能耗制動，動力制動

其次，是對能耗制動在交流電力拖動系統(tǒng)中應(yīng)用的相關(guān)介紹。能耗制動的主要原理是三相交流異步電動機(jī)被切斷電源后，三相交給電動機(jī)的定子繞組通上直流電流，由此電動機(jī)在慣性運動下切割定子繞組的恒定磁場，在磁場的作用力下，完成了制動的過程。最后，當(dāng)整體的速度已經(jīng)降低為零后，就將通上的直流電流取消，完成整個制動。動力制動的主要優(yōu)點是穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性突出，低能耗，但是缺點是需要額外設(shè)置直流電源。

四、反接制動

最后是對反接制動的介紹。在電動機(jī)的電源被斷開之后，但是電動機(jī)受到慣性力的作用，無法自然地快速停止轉(zhuǎn)動，因此在切斷電源的同時需要使電動機(jī)產(chǎn)生一個與正常運行時相反的力以加快電動機(jī)停止旋轉(zhuǎn)的進(jìn)程。由此一來，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的方向與其旋轉(zhuǎn)磁場的方向相反，產(chǎn)生了制動力矩，電動機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)快速停止轉(zhuǎn)動。而為了保證反接上去的制動裝備安全可靠，還需要在轉(zhuǎn)軸上再安裝一個繼電器，速度繼電器的轉(zhuǎn)子與電動機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸連接，由此，能夠通過繼電器的動態(tài)觸點的打開和閉合來保證電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時的安全性，并借助其速度繼電器的變化控制整體電機(jī)的電源，驗證實現(xiàn)停轉(zhuǎn)過程。不僅能夠及時地在停止電動機(jī)轉(zhuǎn)動后切斷所有加上去的反向電源，亦能夠?qū)㈦姍C(jī)停轉(zhuǎn)的整個過程更加安全化、智能化。實際上，本質(zhì)上來講，反接制動就是接上一個反方向的力lu，同時再加上速度繼電器，達(dá)到電動機(jī)制動時，轉(zhuǎn)速迅速降低直至為零的目的。

總結(jié)：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子電力技術(shù)的進(jìn)步和拓展，文章中提及的各種制動技術(shù)儼然已經(jīng)融合于各項工程事業(yè)中，尤其是異步電動機(jī)的回饋制動技術(shù)已經(jīng)成為了諸多電機(jī)控制、設(shè)備升級等的技術(shù)熱點，例如在軌道交通行業(yè)的電力機(jī)車控制抑或是運輸設(shè)備的變頻調(diào)速等方面。未來發(fā)展的前景亦光明，朝著增大制動力矩、拓寬調(diào)速范圍以及完善和提升其動態(tài)性能等方面拓展，能夠大大提升工程運行效率。

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