（一）、相關理論知識

1、制動的概述

電動機斷開電源以後，由于慣性作用不會馬上停止轉動，而是需要轉動一段時間才會完全停下來。這種情況對于某些生産機械是不适宜的。例如，起重機的吊鈎需要準确定位；萬能銑床要求立即停轉等。滿足生産機械的這種要求就要對電動機進行制動。

所謂制動，就是給電動機一個與轉機械動方向相反的轉矩使它迅速停轉（或限制其轉速）。工程中常用的制動方法一般有兩類：機械制動和電力制動。機械制動可分為電磁抱閘斷電制動、電磁抱閘通電制動、電磁離合器制動；電力制動又可分為能耗制動、反接制動、電容制動、再生發電制動等幾種。

2、反接制動原理

在如圖3-12-1a所示的電路中，當QS向上投合時，電動機定子繞組電源電壓相序為L1-L2-L3，電動機将沿旋轉磁場方向(見圖3-12-1b中順時針方向)，以n﹤n1的轉速正常運轉。當電動機需要停轉時，拉下開關QS，使電動機先脫離電源（此時轉子由于慣性仍按原方向旋轉）。随後，将開關QS迅速向下投合，由于L1、L2兩相電源對調，電動機定子繞組電源電壓相序變為L2-L1-L3，旋轉磁場反轉（見圖3-12-1b 中的逆時針方向），此時轉子将以n₁ n的相對轉速沿原轉動方向切割旋轉磁場，在轉子繞組中産生感應電流，其方向可用右手定則判斷出來，如圖3-12-1b所示，而轉子繞組一旦産生電流，又受到旋轉磁場的作用，産生電磁轉矩，其方向可用左手定則判斷出來，如圖3-12-1b所示。可見，此轉矩方向與電機的轉動方向相反，使電動機受制動迅速停轉。

可見，反接接制動是依靠改變電動機定子繞組的電源相序來産生制動力矩，迫使電動機迅速停轉的。

當電動機轉速接近零時，應立即切斷電動機電源；否則電動機将反轉。因此，在反接制動設施中，為保證電動機的轉速被制動到接近零值時，能迅速切斷電源，防止反向啟動，常利用速度繼電器（又稱反接制動繼電器）來自動地及時切斷電源。

3、機械制動控制線路

利用機械裝置使電動機斷開電源後迅速停轉的方法叫機械制動。機械制動常用的方法有電磁抱閘制動和電磁離合器（由電樞、勵磁繞組、電刷、滑環等組成）制動。兩者的制動原理類似，控制線路也基本相同。下面以電磁抱閘制動器為例，介紹機械制動的制動原理和控制線路。

1）電磁抱閘制動器

如圖3-12-2所示為常用的MZD1系列和MZS1系列交流制動電磁鐵與TJ2系列閘瓦制動器的外形，它們配合使用共用組成電磁抱閘制動器，其結構如圖3-12-3a所示，符号如圖3-12-3b所示。

電磁鐵和制動器的型号及其含義如下：

1---線圈 2---銜鐵 3---鐵心 4---彈簧

5----閘輪 6---杠杆 7---閘瓦 8---軸

圖3-12-3 電磁抱閘制動器

制動電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。閘瓦制動器包括閘輪、閘瓦、杠杆和彈簧等部分。電磁抱閘制動器分為斷電制動型和通電制動型兩種。斷電制動型的工作原理如下：當制動電磁鐵的線圈得電時，制動器的閘瓦與閘輪分開，無制動作用；當線圈失電時，制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪制動。

通電制動型的工作原理如下：當制動電磁鐵的線圈得電時，閘瓦緊緊抱住閘輪制動；當線圈失電時，制動器的閘瓦與閘輪分開，無制動作用。

2）電磁抱閘制動器斷電制動控制線路

電磁抱閘制動器斷電制動控制線路如圖3-12-4所示。

啟動運轉：先合上電源開關QS。按下啟動按鈕SBl，接觸器KM線圈得電，其自鎖觸頭和主觸頭閉合，電動機M接通電源，同時電磁抱閘制動器YB線圈得電，銜鐵與鐵心吸合，銜鐵克服彈簧拉力，迫使制動杠杆向上移動，從而使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機正常運轉。

制動停轉：按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈失電，其自鎖觸頭和主觸頭分斷，電動機M失電，同時電磁抱閘制動器YB線圈也失電，銜鐵與鐵心分開，在彈簧拉力的作用下，制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，使電動機被迅速制動而停轉。

電磁抱閘制動器斷電制動在起重機械上（如電梯、行吊等）被廣泛采用。其優點是能夠準确定位，同時可防止電動機突然斷電時，重物自行墜落；缺點是不經濟。因為電磁抱閘制動器線圈耗電時間與電動機一樣長。另外，由于電磁抱閘制動器在切斷電源後的制動作用，使手動調整工件很難，因此，對要求電動機制動後能調整工件位置的機床設備，可采用通電制動型制動器進行制動。

3）電磁抱閘制動器通電制動控制線路

電磁抱閘制動器通電制動控制線路如圖3-12-5所示。這種通電制動與上述斷電制動方法稍有不同。當電動機得電運轉時，電磁抱閘制動器線圈斷電，閘瓦與閘輪分開，無制動作用；當電動機失電需停轉時，電磁抱閘制動器的線圈得電，使閘瓦緊緊抱住閘輪制動；當電動機處于停轉常态時，線圈也無電，閘瓦與閘輪分開，這樣操作人員可以用手扳動主軸調整工件、對刀等。圖3-12-5控制線路和工作原理請讀者自行分析。

4、能耗制動控制線路

在工程或工廠中，使電動機在切斷電源後，産生一個和電動機實際旋轉方向相反的電磁力矩（制動力矩），迫使電動機迅速制動停轉的方法叫做電力電力制動。電力制動常用的方法有能耗制動、反接制動、電容制動、再生發電制動等，本節隻分析能耗制動析控制線路。

1）能耗制動原理

想一想:能耗制動是怎樣實現現制動的，它與機械制動有什麼不同？

圖3-12-6a所示電路中，斷開電源開關QSl，切斷電動機的交流電源後，這時轉子仍沿原方向慣性運轉；随後立即合上開關QS2，并将QSl向下合閘，電動機V、W兩相定子繞組通人直流電，使定子中産生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉的轉子因切割磁力線而在轉子繞組中産生感應電流，其方向可用右手定則判斷出來，如圖3-12-6b所示。轉子繞組中一旦産生了感應電流，又立即受到靜止磁場的作用，産生電磁轉矩，用左手定則判斷可知，此轉矩的方向正好與電動機的轉向相反，使電動機受制動迅速停轉。

可見，能耗制動是當電動機切斷交流電源後，立即在定子繞組的任意兩相中通入直流電，迫使電動機迅速停轉的方法。由于這種制動方法是通過在定子繞組中通人直流電，以消耗轉子質性運轉的動能來進行制動的，所以稱為能耗制動，又稱動能制動。

2）單向啟動能耗制動自動控制線路

①無變壓器單相半波整流單向啟動能耗制動自動控制線路

如圖3-12-7所示線路采用單相半波整流器作為直流電源，所用附加設備較少，線路簡單，成本低，常用于1OkW以下小容量電動機，且對制動要求不高的場合。

對于10KW以上容量的電動機，多采用有變壓器單相橋式整流能耗制動自動控制線路，如圖3-12-8所示，其中直流電源由單相橋式整流器VC供給，TC是整流變壓器，電阻R是用來調節直流電流的，從而調節制動強度，整流變壓器一次側與整流器的直流側同時進行切換，有利于提高觸頭的使用壽命。其電路工作原理請讀者自行分析。

能耗耗制動的優點是制動準确、平穩，且能量消耗較小。缺點是需要附加直流電源裝置，設備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。因此能耗制動一般用于要求制動準确、平穩的場合，如磨床、立式銑床等的控制線路中。

能耗制動所需的直流電源一般用以下方法進行估算，其估算步驟是（以常用的單相橋式整流電路為例）：

（1）首先測量出電動機三根進線中任意兩根之間的電阻R（Ω）。

（2）測量出電動機的進線空載電流I_O（A）。

（3）能耗制動所需的直流電流I_L（A）=KI_O，所需的直流電壓U_L（V）=I_LR。其中K是系數，一般取3.5～4。若考慮到電動機定子繞組的發熱情況，并使電動機達到比較滿意的制動效果，對轉速高、慣性在的傳動裝置可取其上限。

（4）單相橋式整流電源變壓器二次繞組電壓U₂（V）和電流I₂（A）有效值分别為：