对于电机制动来说可以采用的方法很多，如：电磁制动器、电动-液压制动器、带式制动器，变频器提供的直流制动等。这些制动方法基本上侧重于电机的准确停机和定位，除了变频器的直流制动可以在运动中增加一定的力矩外，很难找到一种有效的制动方法可以根据负载的变化动态地施加合适的力矩并参与到过程控制，以满足生产工艺的需要。

    汽车工业领域的电涡流缓速器是一种无机构摩擦，采用逐步增加制动力矩的方式，使得高速行驶的车辆制动更平衡，安全性更好。它可以独立于原制动系统，可降低轮毂、轮胎的温度，下降幅度可达30％-40％ ，轮毂、轮胎寿命可延长3倍以上。使用缓速器可增加制动力，制动的反应时间更短，紧急制动的距离缩短。它具有较高的低速制动扭矩性能，与液力缓速器相比，在低速状态下通过电涡流原理能产生较大制动扭矩。如果电涡流缓速器损坏，可以将缓速器拆下，并将传动轴联上车辆仍可以继续工作而不影响正常的使用。那么这种制动方式是否可以运用在电机的制动方面呢?通过实践证明该方法不但可以使用，而且能与PLC系统实现智能控制，使得生产和控制过程更加可靠，经济效益大大提高。下面根据山西阳城电厂卸料车采用电涡流缓速器成功技改的案例来详细说明其具体应用。

1、改造前设备的问题和原因分析

1.1设备运行工况

    山西阳城电厂输煤A系统供1～4#机燃煤， 系统出力为1000t/h。采用卸料车进行配煤，可按“全自动”、“半自动”或“手动”3种方式之一进行原煤仓的配煤。每个仓的两端各有一个限位开关用来控制卸料车的前进和后退， 卸料车由2台3HP电机前后驱动，采用变频调速，在向每个仓配煤时，卸料车将以低速(0.0203m/s)在当前仓的2个限位开关之间连续前后移动，以达到最大均匀填煤量。在各机组之间或已加满煤的煤仓或检修的煤仓上方运动时， 或返回到原起始位时，卸料车将以最大速度(0．203m／s)运行。如图1。

图 1  卸料车运行示意图

1.2卸料车运行中出现的问题和原因分析

    卸料车在在正常卸煤过程中处于低速运行状态，当碰到下游限位开关后后退反向运动时，存在冲车现象；或者当小车从高速状态变为低速时，也存在冲车问题，导致卸料车失去控制，冲车距离很长，只有减少负载才能手动返回，否则，一直向前冲处于失控状态，电机变为发电状态向电网反馈能量。这时，电机提供的最大转矩已无法克服负载力矩，最终导致卸料车不能投自动或半自动方式运行，经常性冲车或撒煤。

    首先分析造成这一现象的原因。正常状态下，小车受力有：机械摩擦f_摩， 皮带启动后对卸料车有一个向前的拉力f_拉，煤压紧皮带后(皮带与地面夹角为16°)在水平方向上给小车施加了一个推力f_推×cos16°，以及电机提供的扭矩。这些力中f_推随负载的大小和水平位移的距离不同而不同，如果当煤量瞬间增力时，且恰巧处于反向状态或处于高速变低速区间， 就极容易造成冲车。在实际生产中，难以保持负载供煤的均匀性，不确定因素较多。因此，一旦小车处于冲车，只有将皮带机与卸料车一起紧停，造成整个输煤系统的确重载联停，甚至会出现严重的撒煤问题。

    既然卸料车采用变频调速器，考虑是否可以通过增加直流制动单元来解决这些问题。实践证明，当配煤量小于800t/h时，该方法能部分解决；中车问题。因为制动单元投入时仅在反向状态下，频率下降到2Hz投入，即反向时可起到较好的作用，能有效减少冲车距离， 但是距离过长，在生产中也是不允许的，而且它无法有效克服高变低的冲车问题。

    为什么2台3HP的电机采用变频控制甚至更换大功率的变频器仍无法满足这一样要求， 却仅仅是在低于额定负载下运行正常呢?这是因为：该变频器采用恒转矩方式控制， 即恒磁通，根据电机的感应电势平衡方程式U₁≈E₁=4.44f₁N₁Φ当外加电源电压恒定时，异步电机的气隙磁通Φ就基本不变，即变频调速时主磁通不变。若主磁通过高，则造成磁饱和而使激磁电流增加，功率因数降低；主磁通过小，则电机容量不能充分利用。该变频器采用U/f为常数恒定控制，卸料车正常运行在50Hz和5Hz两种状态下，当频率降得很低时，电机承受负载的能力降低，因此在反向时很容易造成冲车。

2选择合适的电涡流缓速器和控制元件

    根据上面的分析，只能从两方面解决：①更换大功率、大转矩的电机，同时配套更换相应的变频器，更换原系统中的动力电缆(原系统中卸料车为移动设备，采用滑缆供电总行程为243m)，这样更换的工作量大、投资大，最重要的是对生产系统构成严重威胁，一旦无法上煤经济上蒙受巨大损失，所以该方法不可取；②增加f_摩(相当于减少负载力矩)，而且要求在运动中有选择性地增加并能与原控制系统协调。在本次技改中，采用PLC控制系统中的模拟量输出来实现。

    采用型号为ZPB4820WY-II的直流斩波调压模块来控制线圈电流的大小，其主要参数为：输入控制信号电压为0～5V，阻性负载允许通过的电流即输出电流可达到50A，漏电电流1mA，绝缘阻抗为100MΩ，载波频率16kHz，输出压降为2V以下。

3具体的改造方法

3.1机械安装

    原卸料车的驱动部分由电机、联轴器、减速机等组成。为安装电涡流缓速器，根据现场的情况，将电机与联轴器拆开，将缓速器安装在电机与联轴器之间，并延长基座支架。安装中需要注意前后磁盘的标记对齐，电机、缓速器、联轴器同轴度在允许的范围内，最后需试验检查机械振动是否合格。控制柜和功率柜安装在卸料车本体上， 随小车一起移动。

3.2电气部分安装

    在卸料车的制动部分改造时，考虑到不对原生产系统造成影响，设计一套单独的PLC控制系统，同时兼顾PLC的选型与原系统型号尽可能一致， 保证维修上的便利，采用S7-300系列PLC。控制总功率主要为电涡流缓速器功率消耗，约1．2kW，其它电器原件约0、3kW，供电采用原滑缆部分的备用电缆芯。

    控制部分主要是需要从原PLC系统获取小车的前进、后退、高速、低速信号，同时在卸料车本体上增加速度开关，当小车一旦出现冲车现象后， 速度开关保护发出信号根据情况将施加足够的力矩来防止小车“飞”车。另外，因为卸料车的工作环境恶劣，环境温度一直在40℃ 左右，粉尘大，所以必须选择密封性能好，又要保证控制电器元件具有较好的散热效果的控制柜。同时为保证与原有生产系统的一致性，需将缓速器的故障状态及时反馈到主控室的上位机监控画面，因而增加了故障反馈信号。本次改造中可以采用原系统中就近设备的备用电缆传输信号，以减少投资。

4、改造后的试验方法和步骤

    经过技改后的卸料车必须作下列试验来证明电涡流缓速器的制动效果：

    (1)不投运缓速器时， 冲车现象和冲车距离测量。

    (2)投运后，逐渐增加力矩的大小， 测量冲车距离。

    (3)根据第(2)步的结果，选择合适的力矩，检验是否满足生产工艺的需要。

    (4)逐渐增加负载力矩，(即加大煤量)，长时间运行， 试验时间至少30天。

    (5)做冲车试验。因为该试验具有破坏性，考虑到系统的安全和出现的几率很小，建议不作此项试验。如果在以后的运行中出现，可以再增加力矩，最终确定力矩的大小。因该电机本身提供了一套机械抱闸制动， 可以将卸料车及时停下。

    经改造后的卸料车已经完全符合自动、半自动方式的控制需要，生产中出现的各种工况经试验均合格，满足了生产的需要。

5、电涡流缓速器的维护

    因为电涡流缓速器在电机的制动领域是一种新的尝试，运行时间长后，可能还会出现其他意想不到的问题，因此应根据其说明书的要求，加强日常的维护保养和检查工作， 及时记录出现的问题和现象，积累运行经验。

    日常的维护保养主要有：清洁本体，检查接地和电气接线情况，利用大会小修机会检查旋转总成与固定盘总成的间隙，注意轴承的润滑情况，注意电涡流变速器的发热状况，防止因发热过高，煤粉堆积，造成火灾隐患。建议2个月保养检查1次。

6结束语

    电涡流缓速器的结构类似于发电机，在设备的转动轴上装置盘式金属转子，当定子组的励磁线圈有电流通过时，阻止切割磁力线的转子旋转，形成制动力矩。同时，转子中产生的电涡流将动能转化为热能，当设备需要减速时，接通电流，定子与转子之间形成电磁涡流，产生相反扭矩从而达到制动减速的目的。而且，它可以PLC系统和直流斩波调压模块共同实现智能控制，根据制动力矩的需要随时改变力矩的大小，满足生产的需要。通过实践证明， 该方法不仅可以在汽车上运用，也可以在电机的制动和定位上运用。其中，它最显著的优点是：能独立组成一套制动系统，也可以与原系统实现联动。因此电涡流缓速器在电机的制动控制、精确定位和可靠停机方面具有广泛的应用前景。