三相异步电动机的制动控制是为了让正在旋转的电机快速、有效地停止转动。其核心原理是利用各种方法改变电机内部的电磁转矩方向，使其从驱动转矩（让电机旋转）变为制动转矩（阻碍电机旋转），或者通过消耗旋转动能来达到制动目的。

以下是几种常见的制动方法及其原理：

1. 回馈制动（再生制动、发电制动）

• 原理： 利用电机转速 n 暂时超过同步转速 n₀ 的条件（即 转差率 s < 0）。
  • 发生条件： 电机被负载（如重力、惯性）或调速过程（如变频器降低频率）强制带动，使其转速高于由电源频率决定的同步转速 n₀。
  • 电磁关系： 转子导条切割旋转磁场的相对速度方向发生反转。根据法拉第电磁感应定律和电磁力定律，此时产生的电磁转矩 T 与转子旋转方向 相反，成为制动转矩。
  • 能量流向： 此时电机运行在 发电机状态。旋转系统释放的动能（或被负载输入的机械能）被转化为电能，并 回馈 到电网或变频器的直流母线（如果使用能量回馈单元）。这是一种节能的制动方式。
• 应用场景：
  • 变频调速时降低频率（n₀↓）的降速过程（尤其在泵、风机中）。
  • 带位能性负载（如下放重物、牵引设备下坡）的场合。
  • 某些特殊调速方法（如变极调速从高速切到低速的瞬间）。

2. 反接制动（反向转矩制动）

• 原理： 在电机旋转时，突然改变定子绕组任意两相的电源相序。
  • 效果： 定子旋转磁场的方向瞬间反转 180°。
  • 电磁关系： 转子由于惯性仍在原方向旋转，此时转子导条切割新旋转磁场的相对速度方向与原来相反且非常大。产生的电磁转矩 T 与新的磁场方向相同（符合电机原理），但与原转子旋转方向 相反，形成强力的制动转矩，迫使电机迅速减速。
  • 能量流向： 输入的电网电能和电机系统释放的动能，大部分都转化为转子导条和定子绕组的铜耗（热能）。制动过程会产生很大的电流冲击和强烈的发热。
• 关键措施： 为了限制巨大的电流冲击和发热，必须在反接的电源回路中串入足够大的电阻（限流电阻）。
• 制动结束判断： 当电机转速接近零时，必须 及时切断电源，否则电机将反向启动旋转。
• 应用场景： 需要快速、强力制动且对能量效率和发热有一定容忍度的场合。常用于起重机重物下降、车床停车等。

3. 能耗制动（动力制动、直流制动）

• 原理： 断开电机定子的三相交流电源，立即向定子绕组中的两相绕组（或所有相绕组） 通入低压直流电流。
  • 效果： 定子绕组中产生一个静止的恒定磁场。
  • 电磁关系： 转子由于惯性继续旋转，转子导条切割这个静止磁场。根据法拉第电磁感应定律，导条中产生感应电动势和电流（方向由右手定则判定）。这个感应电流与静止磁场相互作用，产生电磁力（方向由左手定则判定）。这个力的方向 总是阻碍转子相对静止磁场的运动，即阻碍转子旋转，形成制动转矩。
  • 能量流向： 旋转系统释放的动能，全部转化为转子导条中的铜耗（热能）。直流电源提供的电能也部分转化为定子绕组的铜耗。
• 特点： 制动转矩较反接制动小，但相对平稳，无反转危险，电流冲击小（直流电流值可控）。常用于要求平稳、准确停车的场合（如精密机床、电梯、卷扬机等）。

4. 机械制动（抱闸）

• 原理： 虽然不涉及改变电机的电磁转矩方向或内部能量消耗，但通常与上述电气制动配合使用。在电机断电或通过电气制动使其转速降低到一定程度后，利用机械摩擦装置（闸瓦、抱闸） 对电机轴或负载轴施加摩擦阻力矩，使其完全停止并保持静止状态（防止滑动）。
• 能量流向： 动能直接转化为热能散发掉（摩擦生热）。
• 应用场景： 适用于需要保持负载静止（如起重机吊钩、电梯停车）或作为最后阶段的可靠驻车制动。常用于安全控制。

5. 电容制动（自励发电制动）

• 原理： 断开电机电源后，在定子绕组两端并联一组适当容量的电容器。
  • 效果： 利用旋转电机转子中的剩磁切割定子绕组产生感应电动势（类似自励发电机）。该电动势向电容器充电，建立电压。电容器向电机放电，在定子绕组中形成励磁电流（相位与转子剩磁感应电动势相匹配），维持或增强定子磁场（类似同步发电机空载建立电压的过程）。此磁场与旋转的转子相互作用产生制动转矩。
  • 能量流向： 旋转动能转化为电磁场能和电容器中的储能，最终通过电阻（主要是电机绕组电阻）以热能形式消耗掉。
• 特点： 接线简单，成本低，制动电流较小，发热较少。但制动转矩初期较小（依赖于剩磁建立），且需要计算合适的电容值。
• 应用场景： 适用于小功率电机，对制动快速性要求不高，希望接线简单的场合（如家用电器、小型机床）。

总结

选择哪种制动方式取决于应用需求：

• 制动速度要求 (急停 vs 缓停)
• 制动力矩大小
• 能耗与效率 (是否需能量回收)
• 系统复杂度与成本
• 发热与冲击限制
• 是否需要保持静止位置

在实际应用中，常常组合使用多种制动方法（如先用能耗或回馈制动快速减速到低速，再用机械制动最后刹停并抱紧），以达到最佳制动效果、效率和安全可靠性。