PLC改造直流能耗制动的Y-△启动电路

用PLC改造直流能耗制动的Y-△启动电路

根据控制要求，正确设计PLC梯形图及按规范绘制PLC控制I/O口（输入/输出）接线图。

改造后的原理图

I/O分配表

程序

二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.02(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。

下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下： ②讨论C和RL的大小对输出电压的影响。

电工学（第四版）教案 Ⅰ.复习提问 1、行程开关在自动往返控制电路中的作用是什么？ 2、简述自动往返的正反转控制电路的工作过程。 Ⅱ.导入新课 三相异步电动机从切断电源到完全停转，由于惯性的作用，总要经过一段时间。许多生产机械，如铣床、镗床和组合机床都要求迅速停车及准确定位，这就要求对电动机进行强迫停车，即制动。 Ⅲ.讲授新课 §6-6 三相异步电动机的制动控制电路 制动目的：准确、迅速停车；工作安全。 机械制动：机械抱闸 制动分类 电气制动：反接制动、能耗制动、回馈制动等 机械制动：用电磁铁操纵机械机构进行制动（电磁抱闸制动、电磁离合器制动等）。 电气制动：用电气的办法，使电动机产生一个与转子原转动方向相反的力矩进行制动。 一、机械制动（电磁抱闸） 1、电磁抱闸的结构：制动电磁铁、闸瓦制动器 2、机械制动控制电路 1）断电制动控制电路：

特点：断电时制动闸处于“抱住”状态。 适用场合：升降机械 SB2↓—→ KM+ —→ YA+ —→松闸起动 SB1↓—→ KM- —→ YA- —→抱闸制动 2）通电制动控制电路： 特点：断电时制动闸处于“松开”状态。 适用场合：加工机械 SB2↓—→ KM1+———→起动 SB1↓—→ KM1- KM2+ —→ YA+ —→抱闸制动 SB1↑—→ KM2- ——→ YA- —→松闸停止 二、电气制动 原理：制动时使电动机产生与转子原转向相反的制动转矩。 1、能耗制动 原理：制动时，切除定子绕组三相电源的同时接通直流电源，产生静止磁场，使惯性转动的转子在静止磁场的作用下产生制动转矩。 特点：能耗小，需直流电源，设备费用高。 （制动准确度较高，制动转矩平滑，但制动力较弱，制动转矩与转速成比例减小）

电动机全波能耗制动控制电路（附图） 电动机全波能耗制动控制电路原理图 很多生产机械都希望在停车时有适当的制动作用，使运动部件迅速停车。停车制动有机械制动和电气制动等多种方法。能耗制动是一种应用很广泛的一种电气制动方法。 能耗制动就是将运行中的电动机，从交流电源上切除并立即接通直流电源，在定子绕组接通直流电源时，直流电流会在定子内产生一个静止的直流磁场，转子因惯性在磁场内旋转，并在转子导体中产生感应电势有感应电流流过。并与恒定磁场相互作用消耗电动机转子惯性能量产生制动力矩，使电动机迅速减速，最后停止转动。 1、合上空气开关QF接通三电源

2、按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，主触头闭合电动机接入三相电源而启动运行。 3、当需要停止时，按下停止按钮SB1，KM1线圈断电，其主触头全部释放电动机脱离电源。 4、此时，接触器KM2和时间继电器KT线圈通电并自锁，KT开始计时KM2主触点闭合将直流电源接入电动机定子绕组，电动机在能耗制动下迅速停车。 另外，时间继电器KT的常闭触点延时断开时接触器KM2线圈断电，KM2常开触点断开直流电源，脱离电源及脱离定子绕组，能耗制动及时结束，保证了停止准确。 5、该电路的过载保护由热继电器完成 6、互锁环节： ⑴ KM2常闭触点与KM1线圈回路串联，KM1常闭触点与KM2线圈回路串联。保证了KM1与KM2线圈不可能同时通电，也就是在电动机没脱离三相交流电源时，直流电源不可能接入定子绕组。 ⑵按纽SB1的常闭触点接入KM1线圈回路，SB1的常开触点接入KM2线圈回路，这是按纽互锁也保证了KM1、KM2不可能同时通电，与上面的互锁触点起到同样作用。 7、直流电源采用二极管单相桥式整流电路，电阻R用来调节制动电流大小，改变制动力的大小。 电动机全波能耗制动控制接线示意图

三相半波桥式（全波）整流及六脉冲整流电路 1. 三相半波整流滤波 当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相都和单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o 叠加，并且整流输出波形不过0点，其最低点电压 式中Up——是交流输入电压幅值。 并且在一个周期中有三个宽度为120o的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流 时的电容量都小。 图1 三相半波整流电路原理图 2. 三相桥式（全波）整流滤波 图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3是它们的整流波形图。图3(a)是三相交流电压波形；图3(b)是三相半波整流电压波形图；图3(c)是三相全波整流电压波形图。在输出波形图中，N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值，虚线以下和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。

图2 三相桥式全波整流电路原理图 由图1和图2可以看出，三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构是有区别的。 （1）三相半波整流电路只有三个整流二极管，而三相全波整流电路中却有六只整流二极管； (2) 三相半波整流电路需要输入电源的中线，而三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 图3 三相整流的波形图 ①三相半波整流波形的脉动周期是120o而三相全波整流波形的脉动周期是60o； ②三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值：三相半波整流波形的脉动幅度是： (1) 式中U——脉动幅度电压；Up是正弦半波幅值电压，比如有效值为380V的线电压， 其半波幅值电压为： (2)

《三相异步电动机能耗制动控制线路的安装》“理实一体化” 课堂教学案例 电气工程系郝玉英 一、概述 （一）课程概述 《电机维修与控制》课程是根据农村电气化、电子电器应用与维修专业工作过程的实际需要来设计。三相异步电动机在各种电动机的应用中最广，需求量最大，在工业生产，农业机械化交通运输，国防工业等电力拖动装置中占有很大的比重，这是因为三相异步电动机具有结构简单，制造方便，价格低廉运行可靠等一系列优点，另外还具有较高的运行效率和较好的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的转动要求。因此，三相异步电动机的技术在我国有极为广泛的发展前景。 本课程是电气专业的核心课程。主要内容有“常用低压电器的拆装与检测”、“三相异步电动机启动控制”、“三相异步电动机制动、调速控制”、“典型机床电气控制电路适读与检修”、“单相异步电动机的启动与调速控制”共五个项目的学习。每一个项目学习以典型的工作任务为基础，按照企业工作流程进行，包括接受工作任务——信息收集（知识补充）——制定计划——实施过程——任务评价五个环节，使学生既掌握了知识和技能，又实现了学生职业能力的培养，最终达到本课程的教学目的。 （二）本次学习任务简介 通过本节课的学习，使学生了解能耗制动的有关知识，知道能耗制动的优点和缺点，以及能耗制动在生产、生活中的应用。学会设计三相异步电动机能耗制动的控制电路安装，并且对此电路进行研究。了解能耗制动在社会生产过程中以及生活中的应用。对学生将来从事电气维修工作具有重大意义。 二、“理实一体化”教学设计思路 （一）设计理念 《三相异步电动机能耗制动控制线路的安装》运用行动导向教学的理念，遵循理实一体化的教学要求，通过查阅电工维修手册确认操作标准，严格遵循企业实际的工作流程标准，突出实践教学，始终贯穿以学生为主体、教师为主导的教学思想。通过电工维修手册和教师根据实训室情况自行拍摄的视频，融知识的学习为解决实操过程的问题，为实训提供理论依据和有效分工。通过理论与实践一体化的学习，学生在实际操作中变知识的学习为运用知识解决实际工作问题，达到学以致用的学习效果。 （二）设计思路

模块一 能耗制动的控制线路原理 一、工作任务 分析图2-2工作原理 二、相关实践性知识 （一）元器件认识 教学目标：能分析机床电机能耗制动控制线路原理。 主电路 控制电路 图2-2 机床电机能耗制动电气控制线路（时间原则）

1．时间继电器 当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。 （1）结构（图2-3） （2）时间继电器的符号（图2-4） （3）时间继电器认识 类型认识：电磁式、空气阻尼式、电动式、电子式 ①直流电磁式时间继电器——用于直流电气控制电路中，只能直流断电延时动作。 优点：结构简单、运行可靠、寿命长；缺点：延时时间短。 ②空气阻尼式时间继电器——利用空气阻尼作用获得延时。 分：通电延时、断电延时两种。 通电延时型 断电延时型 图2-3 空气阻尼式时间继电器 1—线圈 2—铁心 3—衔铁 4—反力弹簧 5—推板 6—活塞杆 7—杠杆 8—塔形弹簧 9—弱弹簧 10—橡皮膜 11—空气室壁 12—活塞 13—调节螺杆 14—进气孔 15、16—微动开关 图2-4 时间继电器电气符号

③电子式时间继电器——分R-C式晶体管和数字式时间继电器。 优点：延时范围宽、精度高、体积小、工作可靠。 晶体管式时间继电器以RC电路电容充电时电容器上的电压逐步上升的原理为基础。电路有单结晶体管电路和场效应管电路两种。 分类：断电延时、通电延时、带瞬动触点延时三种。 结构认识：空气阻尼式时间继电器 组成认识：电磁系统、延时机构、工作触点 动作原理分析：空气阻尼式时间继电器（通电延时型） 当线圈1通电后，衔铁3吸合，微动开关16受压其触点动作无延时，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动活塞12及橡皮膜10向上移动，但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此活塞杆6只能缓慢地向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而定，可通过调节螺杆13进行调整。经过一定的延时后，活塞杆才能移动到最上端。这时通过杠杆7压动微动开关15，使其常闭触头断开，常开触头闭合，起到通电延时作用。 当线圈1断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4的作用下释放，并通过活塞杆6将活塞12推向下端，这时橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方的气室缝隙中排掉，微动开关15、16能迅速复位，无延时。 总结：时间继电器的触点动作情况 通电延时型——当吸引线圈通电后，其瞬动触点立即动作；其延时触点经过一定延时再动作。 当吸引线圈断电后，所有触点立即复位。 断电延时型——当吸引线圈通电后，所有触点立即动作。 当吸引线圈断电后，其瞬动触点立即复位；其延时触点经过一定 延时再复位。 （二）能耗制动的工作原理 能耗制动：电动机脱离三相交流电源后，定子绕组加一直流电压，即定子绕组通以直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到制动目的。 能耗制动控制方式又分： 时间原则控制——利用时间继电器控制 速度原则控制——利用速度继电器控制 1．识图：（见图2-2） （1）电路组成：主电路、控制电路 （2）主要元器件：转换开关、熔断器、交流接触器、热继电器、电源变压器、按钮、时间继电器、二极管整流桥 （3）原理分析： 主回路：合上QS→主电路和控制线路接通电源→变压器需经KM2的主触头接入电源（原边）和定子线圈（副边） 控制回路：

十种精密全波整流电路图 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计. 图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2

图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。

图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。

图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。 图3的优势在于高输入阻抗。 其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。

十种精密全波整流电路 图中精密全波整流电路的名称，纯属本人命的名，只是为了区分；除非特殊

说明，增益均按1设计。 图1是最经典的电路，优点是可以在电阻R5上并联滤波电容。电阻匹配关系为R1=R2，R4=R5=2R3；可以通过更改R5来调节增益 图2优点是匹配电阻少，只要求R1=R2 图3的优点是输入高阻抗，匹配电阻要求R1=R2，R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等，还可以通过改变电阻R1来改变增益。缺点是在输入信号的负半周，A1的负反馈由两路构成，其中一路是R5，另一路是由运放A2复合构成，也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3，增益为1/2，缺点是:当输入信号正半周时，输出阻抗比较高，可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离。另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻忽略不计 图7正半周，D2通，增益=1+(R2+R3)/R1；负半周增益=-R3/R2；要求正负半周增益的绝对值相等，例如增益取2，可以选R1=30K，R2=10K，R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2，R4可以用来调节增益，增益等于1+R4/R2；如果R4=0，增益等于1；缺点是正负半波的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻要小，否则输出波形不对称。 图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的，单电源的跟随器，当输入信号大于0时，输出为跟随器；当输入信号小于0的时候，输出为0。使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性。而且，单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7，8，9三种电路，当运放A1输出为正时，A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的，由于两个运放的复合(乘积)作用，可能环路的增益太高，容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入，比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的，其实和这个高阻抗型的原理一样，就没有专门收录，其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录，因为在这个二极管截止时，A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种，仔细分析，发现优秀的并不多，确切的说只有3种，就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多，但是完全可以用6个等值电阻R实现，

课程设计说明书 作者: hh 学号：jj 学院: kk 专业: pp 题目: 三相异步电动机能耗制动系统设计指导者：hh hh

目录 1、引言 (1) 1.1课程研究背景 (1) 1.2课程研究的价值 (1) 1.3课程设计的任务 (2) 2、三项异步电动机的基本结构和工作原理 (2) 2.1三项异步电动机的基本结构 (2) 2.1.1定子 (2) 2.1.2转子 (3) 2.2三项异步电动机的工作原理 (4) 3、三相异步电动机的能耗制动 (5) 3.1能耗制动的原理 (5) 3.2能耗制动的设计 (6) 3.2.1电器元件的选择 (6) 3.2.2计算与校验 (6) 3.2.3能耗制动原理图 (7) 3.3能耗制动的分析 (7) 3.3.1能耗制动特点[9] (7) 3.3.2能耗制动控制线路 (8) 结论 (8) 参考文献： (9)

1、引言 1.1课程研究背景 三相异步电动机又称三项感应电动机,它的应用非常广泛，几乎涵盖了农业生产和人类生活的各个领域。随着电气化、自动化技术的发展，三项异步电动机得到了越来越好的控制。 而电气化控制相较其他控制方法而言，更简洁便于操作，所以应用比较广泛。本课题的控制是采用PLC的梯形图编程语言来实现的。梯形图语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。 三相异步电动机切断电源后，由于惯性作用，转子需要经过一定时间才能停止旋转，这往往不能满足有些机械设备的工艺要求，造成运动部件的停机位置不准确，同时也影响生产效率的提高，因此必须对电动机采取有效的制动措施。停机制动方法有两大类，即机械制动和电气制动。机械制动是采用机械制动装置来强迫电机迅速停止，常用的有电磁抱闸制动和电磁离合器制动等。电气制动是使电动机产生一个与原来转子转动方向相反的制动转矩而使其迅速停止常用的有反接制动能、耗制动等[2]。 长期以来，能耗制动始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。由于能耗制动综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制[10]。 1.2课程研究的价值 特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了能耗制动的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业，不管是农业还是工业，都有着举足轻重的作用。 随着科学技术的发展与不断进步，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的发展快速的改变着我国的工业基础整体面貌。 与此同时，该技术的不断发展，对社会的生产方式、人们的生活方式和思想观念也产生了重大的影响，并在现代化建设中发挥着越来越重要的作用，它

教学过程与内容要点： （一）复习 讲评作业 （二）新课讲授 一、能耗制动原理 当电动机切断电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，迫使电动机立即停转的方法叫能耗制动。 制动原理： 能耗制动原理图如下所示。 当电动机停转后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，惯性运转的电动机转子切割直流电产生的静止磁场的磁力线而在转子绕组中产生感应电流，感应电流与静止磁场相互作用产生与电动机转动方向相反的电磁力矩，使电动机受制动迅速停转。 二、能耗制动特点 能耗制动虽然制动准确、平稳，且能量消耗较小，但需附加直流电源装置，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。 三、单向启动能耗制动控制电路 1、无变压器单相半波整流控制电路

电路组成：电路图如下所示。 工作原理： 1）启动原理：（由学生分析）。 2）制动原理：（学生分析后老师归纳）。 按下停止按钮，常闭先分断，KM1失电触头复位，电动机断电惯性运行。常开后闭合，KM2、KT得电，KM2常开触头与主触头闭合，KT瞬时动作常开触头闭合，电动机能耗制动迅速停转。制动结束后，KT延时分断常闭触头延时分断，切断能耗制动直流电源。 无变压器单相半波整流单向启动能耗制动控制电路 KT常开触头的作用：KT出现线圈断线或机械卡住不会动作时，能使电动机制动结束后脱离直流电源。（强调） （2）有变压器单向桥式整流控制电路 电路性能特点：制动力矩比半波整流平稳，且大小可在一定范围内调节，

整流变压器的一次侧与直流侧同时切换，有利于提高触头的使用寿命。 课堂练习： 1、设计单向启动能耗制动控制线路（不能看书抄） 2、课堂问答相关知识 1）简述能耗制动与反接制动的区别与联系 联系：能耗制动与反接制动都属于电动机快速停车的电气制动方法，它们都是当电动机停止时，在电动机上外接一个电源，产生一个与原转动方向相反的电磁制动转矩，迫使电动机迅速停转。 区别： （1）定义：能耗制动是在切除三相交流电源之后，定子绕组通入直流电流，在定转子之间的气隙中产生静止磁场，惯性转动导体切割该磁场，形成感 应电流，产生与惯性转动方向相反的电磁力矩而制动。制动结束后将直流电源 切除。 反接制动靠改变定子绕组中三相电源的相序，产生一个与转子惯性转动方向相反的电磁转矩，使电动机迅速停下来，制动到接近零转速时，再将反相 序电源切除。 （2）优缺点： 能耗制动制动平稳，并且可以准确停车，应用广泛。反接制动的优点是制动转矩大，制动效果显著，但制动不平稳，而且能量损耗大。 课堂小结：归纳能耗制动原理及实现方法、适用场合、制动特点。

1绪论 1.1课程研究背景 三相异步电动机又称三项感应电动机,它的应用非常广泛，几乎涵盖了农业生产和人类生活的各个领域。随着电气化、自动化技术的发展，三项异步电动机得到了越来越好的控制。 而电气化控制相较其他控制方法而言，更简洁便于操作，所以应用比较广泛。本课题的控制是采用PLC的梯形图编程语言来实现的。梯形图语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。 在实际运用中,有些生产机械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,但是这往往不能适应某些生产机械工艺的要求，如万能铣床、卧床镗床、电梯等。为提高生产效率及准确停位，要求电动机能迅速停车，这就要求对电动机采取有效措施进行制动。 电动机制动分二大类:机械制动和电气制动。机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转抽施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动.电磁抱闸就是常用方法之一,结构上电磁抱闸由制动电磁铁和闸瓦制动器组成.断电制动型电磁抱闸在电磁线圈断电后,利用闸瓦对电动机轴进行制动;电磁铁线圈得电时,松开闸瓦,电动机可以自由转动.这种制动在起重机械上被广泛采用。电气制动是使电动机停车时产生一个及转子原来的实际旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩)来进行制动.常用的电气制动有反接制动和能耗制动等。 机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转抽施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动.电磁抱闸就是常用方法之一,结构上电磁抱闸由制动电磁铁和闸瓦制动器组成.断电制动型电磁抱闸在电磁线圈断电后,利用闸瓦对电动机轴进行制动;电磁铁线圈得电时,松开闸瓦,电动机可以自由转动.这种制动在起重机械上被广泛采用。电气制动是使电动机停车时产生一个及转子原来的实际旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩)来进行制动.常用的电气制动有反接制动和能耗制动等。

一、半波整流电路 图 5-1 、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器 B 、整流二极管 D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220 伏）变换为所需要的交变电压e2 ， D 再把交流电变 换为脉动直流电。 下面从图5-2 的波形图上看着二极管是怎样整流的。 变压器砍级电压e2 ，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在 0 ～K 时间内， e2 为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正 向电压面导通， e2 通过它加在负载电阻 Rfz 上，在π～ 2π时间内， e2 为负半周，变压器

次级下端为正，上端为负。这时 D 承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在π～2π 时间内，重复0 ～π时间的过程，而在3π～ 4π时间内，又重复π～2π 时间的过程? 这样反复下去，交流电的负半周就被"削 "掉了，只有正半周通过Rfz，在 Rfz 上获得了一个单一右 向（上正下负）的电压，如图5-2 （ b ）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲 "一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个 周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2）因此常用在高电压、小电流的场合， 而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引 出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压 e2a 、e2b ，构成 e2a 、 D1 、 Rfz 与 e2b 、 D2 、 Rfz ，两个通电回路。 全波整流电路的工作原理，可用图5-4所示的波形图说明。在0 ～π间内， e2a 对 Dl 为正向电压， D1 导通，在Rfz 上得到上正下负的电压；e2b对D2为反向电压，D2 不导通（见图5-4 （b ）。在π- 2π时间内， e2b 对 D2 为正向电压，D2 导通，在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压；e2a对D1为反向电压，D1 不导通（见图5-4 （ C）。

变频器电路中的制动控制电路 一、为嘛要采用制动电路？ 因惯性或某种原因，导致负载电机的转速大于变频器的输出转速时，此时电机由“电动”状态进入“动电”状态，使电动机暂时变成了发电机。一些特殊机械，如矿用提升机、卷扬机、高速电梯等，风机等,当电动机减速、制动或者下放负载重物时，因机械系统的位能和势能作用，会使电动机的实际转速有可能超过变频器的给定转速，电机转子绕组中的感生电流的相位超前于感生电压，并由互感作用，使定子绕组中出现感生电流——容性电流，而变频器逆变回路IGBT两端并联的二极管和直流回路的储能电容器，恰恰提供了这一容性电流的通路。电动机因有了容性励磁电流，进而产生励磁磁动势，电动机自励发电，向供电电源回馈能量。这是一个电动机将机械势能转变为电能回馈回电网的过程。 此再生能量由变频器的逆变电路所并联的二极管整流，馈入变频器的直流回路，使直流回路的电压由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。尤其在大惯性负载需减速停车的过程中，更是频繁发生。这种急剧上升的电压，有可能对变频器主电路的储能电容和逆变模块，造成较大的电压和电流冲击甚至损坏。因而制动单元与制动电阻（又称刹车单元和刹车电阻）常成为变频器的必备件或首选辅助件。在小功率变频器中，制动单元往往集成于功率模块内，制动电阻也安装于机体内。但较大功率的变频器，直接从直流回路引出P、N端子，由用户则根据负载运行情况选配制动单元和制动电阻。 一例维修实例： 一台东元7300PA 75kW变频器，因IGBT模块炸裂送修。检查U、V相模块俱已损坏，驱动电路受强电冲击也有损坏元件。将模块和驱动电路修复后，带7.5kW电机试机，运行正常。即交付用户安装使用了。 运行约一个月时间，用户又因模块炸裂。检查又为两相模块损坏。这下不敢大意了，询问用户又说不大清楚。到用户生产现场，算是弄明白了损坏的原因。原来变频器的负载为负机，因工艺要求，运行三分钟，又需在30秒内停机。采用自由停车方式，现场做了个试验，因风机为大惯性负荷，电机完全停住需接近20分钟。为快速停车，用户将控制参数设置为减速停车，将减速时间设置为30秒。在减速停车过程中，电机的再生电能回馈，使变频器直流回路电压异常升高，有时即跳出过电压故障而停机。用户往往实施故障复位后，又强制开机。正是这种回馈电能，使直流回路电压异常升高，超出了IGBT的安全工作范围，而炸裂了。

本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 2012年6月日

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 异步电动机能耗制动控制线路 一、初始条件 程序运行设备：WL1型电机拖动试验箱 二、要求完成的主要任务 1.工作原理： 所谓能耗制动,就是在电动机脱离交流电源的瞬间,在定子绕组中通以直流电,产生静止磁场,与转子中感应电流相互作用,产生制动力矩,从而达到使异步电机迅速停转的一种制动方法。试设计一套电机控制系统。要求：能实现系统的自动能耗制动，有短路和过载保护，同时通过实验分析制动时间以及制动电流对于能耗制动的作用。 2.设计要求： （1）实现自动能耗制动； （2）根据电机参数对电阻值和制动时间进行分析计算，并提供理论依据；（3）通过实验调试并验证所选参数，并最终实现迅速制动，同时将制动电流控制在额定电流的2倍以内。 （4）系统包含短路及过载保护机构。 3.课程设计说明书应包括： （1）设计的目的及意义; （2）提出设计思路，机型器件的选型； （3）绘制主电路及控制电路接线图；

（4）调试过程记录及结果分析； （5）画出继电逻辑控制时序图； （6）总结及参考文献。 三、时间安排： 四、主要参考资料 指导教师签名： 2012年6月日系主任（或责任教师）签名： 2012年6月日

目录 第一章设计的目的及意义 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 设计目的 (1) 第二章设计思路 (2) 2.1设计思路及原理 (2) 第三章主电路及控制电路 (4) 3.1 控制线路分析 (4) 3.2 控制过程分析 (5) 第四章机型器件的选型 (6) 4.1 电动机选型 (6) 4.2 其他主要器件 (6) 第五章继电逻辑电路时序图 (8) 5.1电路时序图 (8) 第六章调试过程记录及结果分析 (9) 6.1调试过程记录 (9) 6.2结果分析 (9) 第七章课程设计小结及体会 (10) 参考文献 (11)

三相半波、桥式（全波）整流及六脉冲整流电路 1.三相半波整流滤波 当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相都和单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o叠加，并且整流输出波形不过0点，其最低点电压 式中U p——是交流输入电压幅值。 并且在一个周期中有三个宽度为120o的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流时的电容量都小。 图1 三相半波整流电路原理图 2.三相桥式（全波）整流滤波 图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3是它们的整流波形图。图3(a 是三相交流电压波形；图3(b是三相半波整流电压波形图；图3(c是三相全波整流电压波形图。在输出波形图中，N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值，虚线以下和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。

图2 三相桥式全波整流电路原理图 由图1和图2可以看出，三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构是有区别的。 （1）三相半波整流电路只有三个整流二极管，而三相全波整流电路中却有六只整流二极管； (2 三相半波整流电路需要输入电源的中线，而三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 图3 三相整流的波形图 ①三相半波整流波形的脉动周期是120o而三相全波整流波形的脉动 周期是60o；

②三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值： 三相半波整流波形的脉动幅度是： (1 式中 U——脉动幅度电压；U p是正弦半波幅值电压，比如有效值为380V的线电压， 其半波幅值电压为：(2 那么其脉动幅度电压就是： 输出电压平均值U d是从30o~150o积分得， （3） 式中 U d——输出电压平均值； U A——相电压有效值。 如果滤波后再经电容滤波，则输出电压就接近于幅值U p。 三相全波整流波形的脉动幅度是： 输出电压平均值U d是从60o~120o积分得： U AB=2.34 U A=514V (4 式中 U d——输出电压平均值， U AB——线电压有效值。 如果滤波后再经电容滤波，则输出电压就接近于幅值U p。

电动机全波能耗制动控制电路（附图）电动机全波能耗制动控制电路原理图 很多生产机械都希望在停车时有适当的制动作用，使运动部件迅速停车。停车制动有机械制动和电气制动等多种方法。能耗制动是一种应用很广泛的一种电气制动方法。 能耗制动就是将运行中的电动机，从交流电源上切除并立即接通直流电源，在定子绕组接通直流电源时，直流电流会在定子内产生一个静止的直流磁场，转子因惯性在磁场内旋转，并在转子导体中产生感应电势有感应电流流过。并与恒定磁场相互作用消耗电动机转子惯性能量产生制动力矩，使电动机迅速减速，最后停止转动。 1、合上空气开关QF接通三电源 2、按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，主触头闭合电动机接入三相电源而启动运行。 3、当需要停止时，按下停止按钮SB1，KM1线圈断电，其主触头全部释放电动机脱离电源。 4、此时，接触器KM2和时间继电器KT线圈通电并自锁，KT开始计时KM2主触点闭合将直流电源接入电动机定子绕组，电动机在能耗制动下迅速停车。 另外，时间继电器KT的常闭触点延时断开时接触器KM2线圈断电，KM2常开触点断开直流电源，脱离电源及脱离定子绕组，能耗制动及时结束，保证了停止准确。 5、该电路的过载保护由热继电器完成 6、互锁环节： ⑴KM2常闭触点与KM1线圈回路串联，KM1常闭触点与KM2线圈回路串联。

保证了KM1与KM2线圈不可能同时通电，也就是在电动机没脱离三相交流电源时，直流电源不可能接入定子绕组。 ⑵按纽SB1的常闭触点接入KM1线圈回路，SB1的常开触点接入KM2线圈回路，这是按纽互锁也保证了KM 1、KM2不可能同时通电，与上面的互锁触点起到同样作用。 7、直流电源采用二极管单相桥式整流电路，电阻R用来调节制动电流大小，改变制动力的大小。 电动机全波能耗制动控制接线示意图

编号： 广西工业技师学院 2011届毕业论文 题目：基于PLC带直流能耗制动的星三角降压启动控 制线路 电子信息工程系 电气自动化技术专业 班级：08电气（4）班.

学号：2008042 . 姓名：韦福康. 指导教师：林伟雄. . 2011 年4月 1.绪论 多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。 1.1 PLC的发展现状 1.1 1：产品规模由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了 成本。 1.1 2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 1.1 3：不断加强通讯功能

1.1 4：新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外， 还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O 模块等专用化模块。 1.1 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复 杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有 高档的PLC指令系统 1.2本课题的目的和意义 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机外电路来说，使用PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息，这样，整个系统具有极高的可靠性。 1.3论文的主要内容 本设计主要是要PLC在断电延时带直流能耗制动的星-三角降压启动控制线路。星形起动电流只是原来三角形接法起动电流的1/3。约为电动机额定电流的2倍左右，起动电流特性好，结构简单，价格低。缺点是启动转矩也相应下降为原来三角形的直接起动时的1/3，转矩特性差，适合电动机空载或轻载起动的场合。 2．PLC系统概述 2．1 PLC的构成

课程设计名称：电机与拖动课程设计 题目：他励直流电动机的能耗制动 学期： 2013-2014学年第2学期 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：

课程设计任务书 一、设计题目 他励直流电动机的能耗制动 二、设计任务 对一台已知额定参数的他励直流电动机进行能耗制动，设计求出合适的制动电阻R b ， 并设计求出在已知制动电阻R b 采用稳定下放重物时的转速n。 已知一台他励直流电动机P N=22kW,U aN =220V，I aN =115A,n N =1500r/min.I amax =230A,T0 忽略不计。 （1）拖动T L=120N?m的反抗性恒转矩负载运行，采用能耗制动迅速停机，电枢电路 中至少要串联多大的制动电阻R b ？ （2）拖动T L=120N?m的位能性恒转矩负载运行，采用能耗制动以1000r/min的速度 稳定下放重物，电枢电路中至少要串联多大的制动电阻R b ？ 三、设计计划 第一天，熟悉题目，查阅有关资料，并进行初步的规划。 第二天，进行设计，并记录有关的数据和过程。 第三天，继续完善设计。 第四天，完成课程设计任务书。 第五天，进行答辩。

课程设计成绩评定表

目录 1.直流电动机的基本结构和工作原理 (1) 1．1直流电动机的基本结构 (1) 1．2直流电动机的工作原理 (3) 2.他励直流电动机的制动方法和制动过程 (4) 2.1直流电动机之他励直流电动机 (4) 2.1.1 电流 (5) 2.1.2 转速 (5) 2.2他励直流电动机的制动方法和制动过程 (6) 2.2.1他励直流电动机能耗制动过程之迅速停机 (6) 2.2.2他励直流电动机能耗制动过程之下放重物 (8) 3、参数的设定与计算 (10) 3.1中间参数的计算 (11) 3.2迅速停机时的制动电阻b R (11) 3.3下放重物时的制动电阻b R (11) 3.4迅速停机过程参数与稳定下放重物过程参数的对比 (12)

桥式整流电路计算 桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。 桥式整流电路计算主要参数： 单相全波整流电路图 利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。 全波整流的特点： 输出电压V O高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。 主要参数： 桥式整流电路电感滤波原理 电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点，把电感器与负载串联起来，以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看，当电源提供的电流增大（由电源电压增加引起）时,电感器L把能量存储起来；而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流平滑，电感L有平波作用

桥式整流电路电感滤波优点：整流二极管的导电角大，峰值电流小，输出特性较平坦。 桥式整流电路电感滤波缺点：存在铁心，笨重、体积大，易引起电磁干扰,一般只适应于低电压、大电流的场合。 例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示，已知V1是220V交流电源，频率为50Hz，要求直流电压V L=30V，负载电流I L=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值，选择整流二极管及滤波电容。

桥式整流电路电容滤波电路 结论1：由于电容的储能作用，使得输出波形比较平滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。

结论2：从图10.6可看出，滤波电路中二极管的导电角小于180o,导电时间缩短。因此，在短暂的导电时间内流过二极管很大的冲击电流，必须选择较大容量的二极管。 在纯电阻负载时： 有电容滤波时： 结论3：电容放电的时间τ=R L C越大,放电过程越慢，输出电压中脉动（纹波）成分越少，滤波效果越好。取τ≥（3～5）T/2，T为电源交流电压的周期。 整流电路输出电压计算 对于整流电压的输出电压大小，大家一定不陌生。很多人会说，输出平均值全波0.9倍，半波0.45倍的交流有效。但是在设计中，我们常常发现一个事实，例如在半波整流后，输出电压得到的不止0.45倍，9V交流整流后可能有11～12V。之前我一直很困惑，是我记错了计算倍数吗？翻了很多书籍，公式当然是没错的。那到底怎么回事？ 可能之前我们在学校学这个方面知识点的时候太过注重整流电路，而忽略了脉动比的概念，所以造成我们现在很多人对这一简单的知识不是很清晰。其实这里是由于整流电路后面接的滤波电容有关的，查阅模电知识我们即可了解到，整流后往往会加滤波稳压，而滤波电路会改变整流输出的脉动比，并且和负载有关。因此最终整流后得到的电压除了跟整流方式有关，还和负载、滤波电容大小有关系。RL*C的数值直接影响输出电压的大小。因此滤波电容选择其实不是随意的，而是需要根据负载选取合适的值。 接入滤波电路后，输出电压平均值近似取值为1.2倍，负载开路取1.414倍。 RC=（3-5）T/2 来确定电容容量选择。其中T表示电网周期。