電動(dòng)機(jī)斷電后，由于慣性作用，不會馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種情況對于某些生產(chǎn)機(jī)械是不適宜的。往往需要在電動(dòng)機(jī)斷電后采取某些制動(dòng)措施。制動(dòng)的方法一般有兩類，一是機(jī)械制動(dòng)，二是電氣制動(dòng)。
1、機(jī)械制動(dòng)
利用外部的機(jī)械作用力使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)的方法稱作機(jī)械制動(dòng)。應(yīng)用較多的機(jī)械制動(dòng)裝置是電磁抱閘，它采用制動(dòng)閘緊緊抱住與電動(dòng)機(jī)同軸的制動(dòng)輪來產(chǎn)生機(jī)械制動(dòng)力。由于結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，這種制動(dòng)又有通電制動(dòng)和斷電制動(dòng)兩種方法。即一種方法是電磁抱閘的線圈通電時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)作用，另一種方法是電磁抱閘的線圈斷電時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)作用。電磁抱閘的線圈雖然要受電源控制才能啟動(dòng)制動(dòng)或解除制動(dòng)，但制動(dòng)力的產(chǎn)生和解除依賴于電磁抱閘裝置的彈簧等機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此稱作機(jī)械制動(dòng)。
上圖為通電制動(dòng)的電磁抱閘控制電路。電動(dòng)機(jī)通電運(yùn)行時(shí)，電磁抱閘線圈YB斷電，起制動(dòng)作用的閘瓦和閘輪分離，不影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電停止運(yùn)行時(shí)，電磁抱閘的線圈YB得電，閘瓦緊緊抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)迅速停車，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)停車后，電磁抱閘的線圈處于斷電狀態(tài)。這時(shí)操作人員可用手動(dòng)方法扳動(dòng)傳動(dòng)軸調(diào)整工件或進(jìn)行對刀操作。具體操作與動(dòng)作的順序如下，首先合上電源開關(guān)QS，之后如果準(zhǔn)備起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則按下起動(dòng)按鈕SB2，交流接觸器KM1線圈通電，接觸器KM1的常開輔助觸點(diǎn)閉合自鎖，同時(shí)，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M得電起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
電動(dòng)機(jī)停機(jī)制動(dòng)時(shí)，按下復(fù)合按鈕SB1，其常閉觸點(diǎn)首先斷開，接觸器KM1的線圈斷電，常開輔助觸點(diǎn)斷開，KM1的自鎖解除，主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停機(jī)；之后SB1的常開觸點(diǎn)迅即閉合，接觸器KM2線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，電磁抱閘線圈YB通電，電磁抱閘的閘瓦緊緊抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)迅速停車，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)制動(dòng)停轉(zhuǎn)后，松開復(fù)合按鈕SB1，接觸器KM2線圈斷電，電磁抱閘線圈YB斷電，抱閘松開。
上圖為斷電制動(dòng)的電磁抱閘控制電路。它是在電源切斷時(shí)才起制動(dòng)作用，機(jī)械設(shè)備在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電磁抱閘的閘瓦緊緊抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)可靠停車。廣泛應(yīng)用于起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、電梯等升降機(jī)械設(shè)備上。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行到一定高度時(shí)，如果突然停電或供電線路出現(xiàn)故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，電磁抱閘線圈YB也斷電，起制動(dòng)作用的閘瓦和閘輪迅速抱緊起到制動(dòng)作用，這樣可以保證被起重的重物停留在斷電位置，電梯被迅速制動(dòng)則能保證乘客的安全，防止發(fā)生意外。這種制動(dòng)方式的具體操作與動(dòng)作的順序如下，首先合上電源開關(guān)QS，之后如果準(zhǔn)備起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則按下起動(dòng)按鈕SB2，交流接觸器KM線圈通電，接觸器KM的常開輔助觸點(diǎn)閉合自鎖；使接觸器保持在吸合狀態(tài)；其主觸點(diǎn)閉合，電磁抱閘的線圈YB得電，松開電磁抱閘的閘瓦和閘輪，與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)M得電起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
電動(dòng)機(jī)停機(jī)制動(dòng)時(shí)，按下停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈斷電，常開輔助觸點(diǎn)斷開，KM的自鎖解除，主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停機(jī)；電磁抱閘的線圈YB同時(shí)斷電，電磁抱閘的閘瓦緊緊抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)迅速停車，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
2、電氣制動(dòng)
電氣制動(dòng)是電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，起到制動(dòng)作用。這時(shí)電動(dòng)機(jī)將軸上吸收的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，該電能消耗于轉(zhuǎn)子電阻上或反饋回電網(wǎng)。電氣制動(dòng)有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、再生回饋制動(dòng)和電容制動(dòng)等。電氣制動(dòng)可以使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡快停車或減速，對于位能性負(fù)載還能獲得穩(wěn)定的下降速度。
①反接制動(dòng)
三相異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)可分為電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)兩種。
◆電源反接制動(dòng)
使用改變電動(dòng)機(jī)定子繞組電源相序的方法來獲得制動(dòng)力矩叫做反接制動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要停轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，先使電動(dòng)機(jī)脫離電源，然后迅速給電動(dòng)機(jī)接上一個(gè)與電動(dòng)狀態(tài)相序相反的電源，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降并最終停轉(zhuǎn)。但在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零值時(shí)，應(yīng)立即切斷反接制動(dòng)電源，否則，電動(dòng)機(jī)將反向起動(dòng)。為了能在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零值時(shí)及時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)電源，防止反轉(zhuǎn)起動(dòng)，通常在制動(dòng)電路中接入一個(gè)速度繼電器KS，速度繼電器的轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)的軸相連，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器KS的轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速等于或超過120r/min時(shí)，KS的常開觸點(diǎn)閉合；電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速接近零值時(shí)，例如轉(zhuǎn)速從幾千轉(zhuǎn)降至低于100r/min時(shí)，KS的常開觸點(diǎn)斷開。
單向運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的電源反接制動(dòng)控制電路見上圖，圖中KM1是運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器，KM2是反接制動(dòng)接觸器，KS是速度繼電器，R是反接制動(dòng)限流電阻，可以防止制動(dòng)過程中電流過大。
電動(dòng)機(jī)停機(jī)制動(dòng)時(shí)，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1的線圈斷電，常開輔助觸點(diǎn)斷開，KM1的自鎖解除，主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停機(jī)；KM1的常閉輔助觸點(diǎn)閉合，成為反接制動(dòng)接觸器KM2線圈通電的另一個(gè)條件；按下停止按鈕SB1使該按鈕的常開觸點(diǎn)閉合，由上圖可見，反接制動(dòng)接觸器KM2線圈的電源已經(jīng)接通，KM2的主觸點(diǎn)閉合，經(jīng)限流電阻R將電動(dòng)機(jī)接入一個(gè)與電動(dòng)狀態(tài)相序相反的電源，電動(dòng)機(jī)開始反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速降低，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低至100轉(zhuǎn)左右時(shí)，速度繼電器KS的常開觸點(diǎn)斷開，接觸器KM2線圈斷電釋放，制動(dòng)過程結(jié)束。
雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的電源反接制動(dòng)控制電路見上圖，該電路使用的電器元件見下表。
符號 名稱 電路功能
KM1 交流接觸器 1.正轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器；2.反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的反接制動(dòng)接觸器
KM2 交流接觸器 1.反轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器；2.正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的反接制動(dòng)接觸器
KM3 交流接觸器 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min，KM3動(dòng)作短接限流電阻R
KA1 中間繼電器 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行停機(jī)時(shí)，觸點(diǎn)KA1-1接通KM2線圈電源，使反接制動(dòng)開始
KA2 中間繼電器 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行停機(jī)時(shí)，觸點(diǎn)KA2-1接通KM1線圈電源，使反接制動(dòng)開始
KA3 中間繼電器 電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí),經(jīng)KA1或KA2觸點(diǎn)接通KM2或KM1線圈電源,啟動(dòng)反接制動(dòng)
KS 速度繼電器 檢測電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，低于100r/min時(shí)控制結(jié)束制動(dòng)過程
SB1 復(fù)合按鈕 停機(jī)及制動(dòng)按鈕
SB2 按鈕 正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕
SB3 按鈕 反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕
R 限流電阻 起動(dòng)及反接制動(dòng)時(shí)的限流電阻
FU1 熔斷器 電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)
FR 熱繼電器 電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)
雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的電源反接制動(dòng)控制電路，正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的起動(dòng)過程分析見下圖。
雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的電源反接制動(dòng)控制電路，正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)過程分析見下圖。
電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)的起動(dòng)、以及停機(jī)時(shí)的反接制動(dòng)過程與上述分析相似，區(qū)別有三：一是正向運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)使用按鈕SB2，反向運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)使用按鈕SB3；二是正向運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)給電動(dòng)機(jī)接通正相序電源的是接觸器KM1，而反向運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)給電動(dòng)機(jī)接通反相序電源的是接觸器KM2；三是正向運(yùn)轉(zhuǎn)的停機(jī)制動(dòng)由速度繼電器的KS-1觸點(diǎn)和中間繼電器KA1參與控制，而反向運(yùn)轉(zhuǎn)的停機(jī)制動(dòng)由速度繼電器的KS-2觸點(diǎn)和中間繼電器KA2參與控制。
◆倒拉反接制動(dòng)
三相繞線轉(zhuǎn)子型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載倒拉反接制動(dòng)的原理可參見上圖a ，這里我們引用三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線進(jìn)行討論。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系的曲線稱為機(jī)械特性曲線，它是研究電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、控制、制動(dòng)、調(diào)速的重要工具，用機(jī)械特性曲線來分析電動(dòng)機(jī)的工作情況有時(shí)更為方便。電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓和額定頻率下，定子繞組按規(guī)定方式連接，定子和轉(zhuǎn)子電路不外接電阻等其它電路元件，由電動(dòng)機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)其工作點(diǎn)就在這條固有機(jī)械特性曲線上，如上圖b曲線1的a點(diǎn)。人為地改變異步電動(dòng)機(jī)定子電壓、電源頻率、定子極對數(shù)、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗等參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)所獲得的機(jī)械特性，稱為人為機(jī)械特性，例如上圖b中曲線2就是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入電阻R2b（見上圖a）以后獲得的人為機(jī)械特性。
電動(dòng)機(jī)正常提升重物時(shí)運(yùn)行在上圖b的固有機(jī)械特性曲線1的a點(diǎn)，如果在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入電阻R2b，則得到一條新的人為機(jī)械特性2。在串入電阻瞬間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速因機(jī)械慣性來不及變化，所以電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)從固有機(jī)械特性曲線1的a點(diǎn)平移至人為機(jī)械特性2的b點(diǎn)（因?yàn)閍點(diǎn)和b點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速相同），由于b點(diǎn)對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩Tb小于a點(diǎn)對應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，拖動(dòng)系統(tǒng)開始減速，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低為0工作點(diǎn)已經(jīng)到達(dá)曲線2的c點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tc仍然小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，在位能負(fù)載的重力作用下拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n＜0，而電磁轉(zhuǎn)矩T＞0，所以電磁轉(zhuǎn)矩T成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。在位能負(fù)載重力作用下，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)加速，由人為機(jī)械特性2可見，其電磁轉(zhuǎn)矩逐漸增大，當(dāng)達(dá)到曲線2的d點(diǎn)時(shí)，Td=TL，即電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在nd上，以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下放重物，處于穩(wěn)定制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。
只要適當(dāng)選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的串聯(lián)電阻R2b，倒拉反接制動(dòng)能獲得任意低的轉(zhuǎn)速來下放重物，所以安全性較好。
◆能耗制動(dòng)
將運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)從交流電源上切除并立即在定子繞組任意兩相中通入直流電源，迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法稱為能耗制動(dòng)。流過電動(dòng)機(jī)定子繞組的直流電流在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)靜止的恒定磁場，而轉(zhuǎn)子因慣性仍然按原方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割恒定磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流與恒定磁場相互作用產(chǎn)生電磁力與電磁轉(zhuǎn)矩，該電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因此起到制動(dòng)作用。這種制動(dòng)是將轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，動(dòng)能消耗殆盡最終使轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)，所以稱作能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)常采用兩種方法，一是無變壓器的半波整流能耗制動(dòng)電路，二是有變壓器的橋式整流能耗制動(dòng)電路。
◆無變壓器的半波整流能耗制動(dòng)電路
這種能耗制動(dòng)電路的控制電路見上圖，采用一只晶體二極管進(jìn)行半波整流作為直流電源，因此線路簡單，成本低，常用于10kW以下小容量電動(dòng)機(jī)。這種制動(dòng)電路的工作過程分析如下。
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB2，這時(shí)交流接觸器KM1線圈得電動(dòng)作，其輔助常開觸點(diǎn)KM1-1閉合自鎖；輔助常閉觸點(diǎn)KM1-2切斷接觸器KM2的線圈通路實(shí)現(xiàn)互鎖；主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
電動(dòng)機(jī)停機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的工作過程分析見上圖。
電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的直流電流通路是：電源相線L1→開關(guān)QS→熔斷器FU1→接觸器KM2主觸點(diǎn)→熱繼電器FR→電動(dòng)機(jī)W與V接線端子內(nèi)部的繞組→熱繼電器FR→接觸器KM2主觸點(diǎn)→晶體二極管D→電阻R→電源中線N，形成一個(gè)完整回路，其中電阻R用于調(diào)整能耗制動(dòng)電流大小即制動(dòng)強(qiáng)度。
上圖中時(shí)間繼電器KT瞬間動(dòng)作的常開觸點(diǎn)KT-2的作用分析如下：如果不使用該觸點(diǎn)，而時(shí)間繼電器線圈開路使時(shí)間繼電器失效時(shí)，能耗制動(dòng)電源將不能切斷，可能引發(fā)設(shè)備事故。設(shè)計(jì)的思路是，時(shí)間繼電器正常時(shí)由KT-1延時(shí)斷開接觸器KM2的線圈電源，結(jié)束能耗制動(dòng)；時(shí)間繼電器線圈開路損壞時(shí)，由于不能用使用KT-1延時(shí)斷開接觸器KM2的線圈電源，則由瞬動(dòng)觸點(diǎn)KT-2斷開接觸器KM2的線圈自鎖通路，使制動(dòng)電源不致于長時(shí)間通電。如果操作人員事先知曉時(shí)間繼電器故障，可以通過持續(xù)按壓停機(jī)制動(dòng)按鈕SB1的方法直至制動(dòng)結(jié)束松開按鈕。如果操作人員事先不知曉時(shí)間繼電器故障，與正常操作一樣，只點(diǎn)按一下停機(jī)制動(dòng)按鈕SB1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)將停機(jī)而無有制動(dòng)效果。由于這種制動(dòng)方式常用于對制動(dòng)要求不高的10kW以下小容量電動(dòng)機(jī)，一般不會產(chǎn)生較大異常。
◆有變壓器的橋式整流能耗制動(dòng)電路
這種制動(dòng)方式的控制電路見上圖。常用于10kW以上較大容量的電動(dòng)機(jī)。圖中T是整流變壓器，DZ是單相橋式整流器，電阻R用來調(diào)節(jié)制動(dòng)電流，亦即調(diào)節(jié)制動(dòng)強(qiáng)度。上圖與無變壓器的半波整流能耗制動(dòng)電路的二次控制電路相同，原理分析也相同，這里不再贅述。兩個(gè)電路的區(qū)別是能耗制動(dòng)使用的直流電源不同，一個(gè)是半波整流電源，一個(gè)是橋式整流電源，由于制動(dòng)電源容量大小不同，因此適用于不同容量的電動(dòng)機(jī)。
能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確，而且能量消耗較小，一般用于要求制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合，如機(jī)械加工機(jī)床等設(shè)備中。
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