Торможение электрических преобразователей частоты с двигателями постоянного тока с последовательным возбуждением: динамическое (реостатическое) с независимым возбуждением и самовозбуждением и торможение обратной проводимостью

Для чего используется тормозной режим противовключения? Какие особенности он имеет?

Схематически процесс можно описать следующим образом:

1. Обмотки переключаются, чтобы действовать в противоположном направлении.
2. Ротор продолжает работать в нормальном состоянии (по инерции).
3. Скольжение превышает единицу, момент становится отрицательным.

Используйте этот способ торможения осторожно, иначе через некоторое время вам придется ремонтировать электродвигатель.

Если у вас двигатель постоянного тока, то схема работы может быть несколько иной: для запуска процесса торможения нужно изменить соединение концов обмоток.

Независимо от того, какой вариант вы выберете, вам важно помнить, что режим торможения противника имеет следующие особенности:

• Напряжение сильно возрастает, поэтому обязательно подключайте резисторы.
• Энергия торможения (а на первых этапах она очень серьезная) постепенно начинает рассеиваться в тормозных резисторах или в обмотках двигателя.

Для чего и каким образом используется режим динамического торможения?

Схема динамического торможения выглядит примерно так:

1. Вы принимаете правильное решение.
2. Вы отключаете якорь двигателя постоянного тока от источника питания.
3. Через некоторое время после этого вы включаете работу с сопротивлением.
4. В такой ситуации обмотка возбуждения будет оставаться под большим напряжением.

Как и другие методы торможения, динамическое торможение требует осторожности и осторожности. Помните, что постоянный ток имеет физическое свойство создавать вокруг себя стационарное магнитное поле. Когда вы запускаете ротор, он просто начинает генерировать ток. Когда ток от ротора входит в контакт со стационарным магнитным полем, достигается эффект торможения.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! Тормозной момент может быть разным на одном и том же оборудовании! Вам важно учитывать скорость вращения, характеристики тока возбуждения, а также сопротивление цепи ротора (или якоря).

Для чего и по каким причинам используется режим рекуперативного торможения?

При таком способе торможения электрическая машина автоматически превращается в генератор, работающий параллельно с сетью. В этом случае вся энергия, вырабатываемая в процессе торможения, просто уходит в электрическую сеть (за исключением потерь). Этот метод торможения часто используется в кранах и другом оборудовании; используется для привода и испытания двигателей; часто это решение необходимо для плавного переключения с одной скорости на другую.

Способы торможения электродвигателя могут быть разными. Схемы действия серьезно отличаются. Но если у вас остались вопросы, смело задавайте их нашему специалисту. Работаем с полной отдачей, с душой и на совесть. Проконсультируйтесь.

Регулирование частоты вращения трёхфазного асинхронного двигателя

Частота вращения ротора асинхронного двигателя определяется из выражения:

(6.16)

где — частота вращения магнитного поля статора в минуту,

— шлифовка ротора,

— частота мгновенных токов в обмотках статора в секунду,

— количество пар полюсов статора.

Исходя из выражения (6.16), регулирование скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором возможно изменением частоты тока, скольжения и числа пар полюсов статора .

Регулирование частоты тока в обмотках статора двигателя может осуществляться тиристорным регулятором частоты, конструкция которого достаточно сложна. При этом частота вращения магнитного поля статора равномерно регулируется.

Регулирование скольжения осуществляется изменением входного напряжения в цепи статора с помощью трехфазного автотрансформатора, либо симисторного регулятора, схемы которых приведены выше.

Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов статора осуществляется ступенчато.

Так если , то количество обмоток статора равно шести. На каждую фазу приходится две обмотки. При последовательном соединении в звезду двух обмоток, соединенных согласно (рис. 6.21), мы получим четырехполюсное магнитное поле с числом пар полюсов, которое будет вращаться с частотой в минуту, или в два раза меньшей, чем у двухполюсное магнитное поле с числом пар полюсов, где частота вращения магнитного поля статора в минуту .

Рис. 6.21. Схема последовательного соединения обмоток статора асинхронного двигателя, соединенных в звезду и образующих четырехполюсное магнитное поле

На рис. 6.22 показана схема параллельного соединения обмоток статора, соединенных в встречную двойную звезду. Переключение секций фазной обмотки со звезды на двойную звезду происходит при постоянных значениях вращающего максимального момента и пускового момента.

Рис. 6.22. Схема параллельного соединения обмоток статора асинхронного двигателя, соединенного двойной звездой и образующего разнополярное магнитное поле

Рекомендуем изучить — Сравнительные характеристики высоковольтных выключателей с масляной, вакуумной и элегазовой изоляцией

Механические свойства коммутации фазных обмоток показаны на рис. 6.23.

Рис. 6.23. Механические свойства асинхронного двигателя со ступенчатым регулированием скорости

Для управления скоростью вращения асинхронных двигателей с фазным ротором применяют метод реостатного управления шлифовкой ротора путем изменения активного сопротивления фазных обмоток.

Схемы торможения двигателей постоянного тока

При остановке и реверсировании двигателей постоянного тока (двигателей постоянного тока) применяют электрическое (динамическое и встречно-коммутационное) и механическое торможение. При динамическом торможении схема отключает обмотку якоря от сети и замыкает ее на тормозной резистор с одной или несколькими ступенями. Динамическое торможение контролируется по времени или по скорости.

Для управления моментом ДКП с синхронизацией в режиме динамического торможения узел схемы, показанный на рис. 1, а, составленный для управления торможением ДПТ с независимым возбуждением одной ступенью тормозного резистора R2.

Рис. 1. Схема реализации одноступенчатого (а) и трехступенчатого (б) динамического торможения двигателя постоянного тока с временным управлением и пусковая схема трехступенчатого торможения (в).

Команда на перевод ДПТ в режим динамического торможения на схеме выше подается с кнопки SB1. При этом линейный контактор КМ1 отключает якорь двигателя от сетевого напряжения, а тормозной контактор КМ2 подключает к нему тормозной резистор. Команда на отсчет времени процесса динамического торможения тормозному реле КТ подается линейными контакторами КМ1, выполняющими предыдущую операцию в цепи перед началом динамического торможения. В качестве тормозного реле используется электромагнитное реле времени постоянного тока.

Схему можно использовать для управления ДПТ с независимым возбуждением и ДПТ с последовательным возбуждением, но в последнем случае с реверсированием тока в обмотке последовательного возбуждения.

Управление динамическим торможением с синхронизацией по времени чаще используется в приложениях с многоступенчатым торможением, где несколько реле времени используются для управления последовательностью ступеней тормозного резистора (как при пуске). Узел такой схемы, составленный для ДПТ с независимым возбуждением с тремя каскадами тормозного резистора, показан на рис. 1б.

Последовательное включение ступеней торможения осуществляется контакторами КМ2, КМ3, КМ4, управляемыми от электромагнитных реле времени КТ1, КТ2 и КТ3. Команда управления на начало торможения в цепи подается кнопкой SB1, которая отключает контактор КМ1 и включает КМ2.

Дальнейшая последовательность включения контакторов КМ3, КМ4 и выключения КМ2 по окончании процесса торможения определяется установкой тормозных реле КТ2, КТ3 и КТ1, обеспечивающих переключение при значениях тока I1 и I2, как показано на рисунке на рис. 1, в.Приведенную выше схему управления можно использовать и для управления двигателем переменного тока в режиме динамического торможения.

Для одноступенчатого динамического торможения наиболее широко используется управление крутящим моментом с регулированием скорости. Регулирование скорости осуществляется реле напряжения КВ, обмотка которого соединена с якорем двигателя постоянного тока.

Это реле, отключающееся на низкой скорости, дает команду контактору КМ2 разомкнуться и прекратить процесс торможения. Выходное напряжение реле KV соответствует скорости ок. 10-20% от установившегося начального значения:

На практике реле КВ настраивают так, чтобы контактор тормоза отключался при скорости, близкой к нулю. Поскольку тормозное реле должно отключаться при низких значениях напряжения, в качестве него выбирают реле напряжения с малым коэффициентом возврата типа РЭВ830.

При торможении двигателей в противоточном режиме, наиболее часто применяемом в реверсивных схемах, наиболее простым и надежным является применение регулирования скорости.

Блок управления БДТ в режиме торможения при встречном подключении с одной ступенью тормозного резистора. Тормозной резистор состоит из обычного пускового каскада R2 и антикоммутационного каскада R1. Команда управления реверсом с предварительным торможением при противодействии на схеме выше подается с контроллера СД.

Управление режимом торможения и выдача команды на его прекращение осуществляется антикоммутационными реле КВ1 и КВ2, в качестве которых используются реле напряжения типа РЭВ821 или РЭВ84. Реле настроены на напряжение срабатывания при включении при околонулевых оборотах двигателя (15-20% от установившейся скорости):

где Us — напряжение сети, Rx — часть сопротивления, к которой подключена обмотка противоотключающего реле (КВ1 или КВ2), R — полное сопротивление цепи якоря.

Рис. 4. Схема антипереключателя двигателя постоянного тока в сборе с регулятором скорости.

Точка подключения обмоток реле к пусковому и тормозному сопротивлению, т е величина Rx, находится из состояния отсутствия напряжения на реле в начале торможения, когда

где ωstart — угловая скорость двигателя в начале торможения.

Разомкнутое состояние замыкающего контакта антивыключательного реле в течение всего периода торможения обеспечивает наличие полного тормозного сопротивления в цепи якоря ДКП, определяющего допустимый ток торможения. По окончании торможения включающееся реле КВ1 или КВ2 дает команду на включение противоточного контактора КМ4 и разрешает начало реверса после окончания торможения.

Способы торможения двигателей постоянного тока

Во многих случаях возникает необходимость замедлить ВП. Торможение может осуществляться различными механическими и электромеханическими тормозами. Но и сам двигатель можно использовать в качестве тормоза, так как любая электрическая машина обладает свойством обратимости, т.е одна и та же электрическая машина может работать и в моторном, и в генераторном режиме. Когда режим двигателя меняется на режим генератора, меняется знак электромагнитного момента машины.

В моторном режиме знак момента совпадает со знаком (направлением) скорости вращения, а в генераторном режиме знак момента противоположен знаку скорости. Само торможение двигателя повышает эффективность установки и упрощает ее. Существует три метода торможения электродвигателей: динамическое, рекуперативное и торможение обратным током.

При динамическом торможении якорь электродвигателя отключается от сети и замыкается на нагрузочный резистор.

Машина переходит в генераторный режим и преобразует запасенную кинетическую энергию вращающихся частей ЭП в электрическую, которая выделяется на сопротивлении обмотки якоря.

Ток в обмотку якоря в режиме динамического торможения протекает под действием ЭДС обмотки якоря. Поскольку ЭДС обмотки якоря противоположна по знаку приложенному к машине напряжению, ток якоря и электромагнитный момент меняют знак на противоположный. Крутящий момент становится тормозным, обороты двигателя падают до нуля, двигатель останавливается.

Прямое БО (во втором квадранте) представляет механическую характеристику двигателя постоянного тока в режиме динамического торможения. Эффективность торможения уменьшается с уменьшением скорости вращения, так как величина тормозного момента двигателя зависит от скорости. Динамическое торможение применяют в машинах с независимым электромагнитным или магнитоэлектрическим возбуждением.

В двигателях с параллельным и последовательным возбуждением обмотка возбуждения в период динамического торможения должна получать независимое питание от сети, так как при работе машины в режиме самовозбуждения снижение частоты вращения нарушает состояние самовозбуждения и тормозной момент становится недостаточно для эффективного торможения.

Расчет величины добавочного сопротивления при динамическом торможении приведен в разделе 4.5 (Управление током и моментом при пуске, торможении и реверсе), формула (89).

Рекуперативное торможение двигателя осуществляется путем передачи электрической энергии в сеть постоянного тока, питающую двигатель. Двигатель получает механическую энергию от работающей машины и возвращает ее (регенерирует) в виде электроэнергии в сеть. На этом участке Ω > +Ω0, поэтому ЭДС обмотки якоря больше напряжения сети, ток и момент меняют направления на противоположные.

Из (65) можно получить выражение для тока якоря

Из приведенного выше выражения для тока якоря видно, что при E>U ток якоря становится отрицательным, поэтому момент меняет знак и становится тормозным. Механическая характеристика двигателя при рекуперативном торможении показана на рис. 19 в виде прямой линии, являющейся продолжением характеристики двигательного режима ( + Ω 0 Mp) во втором квадранте характеристики.

При рекуперативном торможении кинетическая энергия вращающихся масс ЭП не расходуется на износ механических тормозов, не на нагрев добавочных резисторов, как при динамическом торможении, а передается в сеть и может быть с пользой использована другие приемники электрической энергии. Поэтому рекуперативное торможение широко используется в электродвигателях со значительными инерционными массами.

Двигатель с последовательным возбуждением, используемый в тяговых устройствах, не может быть напрямую преобразован в режим генератора. Процесс восстановления легче осуществляется в машинах со смешанным возбуждением, благодаря чему они применяются в электроприводах.

Антивключательное торможение применяют, когда необходимо быстро затормозить двигатель для получения реверса, т.е разгона двигателя в направлении, противоположном первоначальному. Для этого полярность напряжения, подаваемого на якорь, меняется на противоположную. При таком переключении по направлению тока изменяются обмотки якоря и электромагнитный момент:

В начальный период в цепи якоря напряжение и ЭДС обмотки якоря будут работать вместе, создавая очень большие ток и тормозной момент.

Для ограничения бросков тока и момента при сопротивлении в цепь якоря вводят дополнительное сопротивление R

е. В этом случае при расчете тока якоря следует принимать полное сопротивление цепи обмотки якоря Р=Ря+Ре. Стоимость Рd следует выбирать так, чтобы ток Япр не превышала (2–2,5) ЯН.

Противоположный режим имеет место и тогда, когда знак напряжения, подаваемого на якорь, остается прежним, но изменяется направление вращения двигателя, т е. Ω < 0. Характеристика, соответствующая этому режиму, является продолжением характеристики двигательного режима (+Ом 0М н) в четвертом квадранте (см рис. 19). Такой режим возможен в грузоподъемных механизмах ЭП.

При изменении направления скорости ЭДС обмотки якоря также меняет свою полярность. Полярность ЭДС в этом режиме совпадает с полярностью сетевого напряжения. Ток в якоре совпадает по направлению с напряжением и ЭДС и определяется их суммарным действием, т.е. Я = ( U+Е )/ Р.

В результате электроэнергия, поступающая из сети и вырабатываемая самим двигателем за счет механической энергии работающей машины, будет рассеиваться в виде тепла на сопротивлениях цепи якоря.

Расчет величины добавочного сопротивления при торможении при обратной муфте приведен в разделе 4.5 (Управление током и моментом при пуске, торможении и реверсе), формула (90).

В маломощных двигателях, широко применяемых в электроприводах роботов, иногда применяют встроенные электромеханические тормоза для быстрого торможения и надежной фиксации вала двигателя при аварийной остановке.

Тормозные колодки при работе двигателя крепятся электромагнитом, обмотка которого включена параллельно обмотке якоря двигателя. При выключении двигателя одновременно снимают ток с обмотки двигателя и якоря, тормозные колодки прижимаются пружиной к вращающемуся диску, установленному на валу двигателя, и двигатель тормозится.

Читайте также: Оценка дисковых пил для дома

Таким образом, торможение ЭД осуществляется при трех вариантах генераторного режима работы ДПТ НВ.

Задача

16. Расчет и построение свойств Ом (я) и Ω(М) с динамическим торможением и дополнительным сопротивлением в цепи якоря
Рd = 0,01 Ом. Номинальные данные для ДПТ НВ см в задаче 15.

Эффективность электромеханического преобразования энергии двигателя оценивается коэффициентом полезного действия (КПД) η, который определяется отношением механической мощности на его валу Р 2 =М ом к электрической мощности, потребляемой из сети Р 1= Интерфейс. η = Р2/Р1=(Р1-АР)/Р1=1-ΔР/Р1, (75) где ΔР — потеря мощности в двигателе.

Состав потерь мощности в двигателе ΔР включает:

— электрические потери в обмотке якоря, ΔР эл1;

– механические потери на трение щеток о коллектор и трение в подшипниках ΔР мч;

— потери в стали магнитопровода якоря ΔР искусство.

Вопросы для самоконтроля

1. Нарисуйте механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением и укажите на них точки, соответствующие режиму холостого хода, короткому замыканию.

2. Перечислите способы замедления двигателя

3. Как осуществляется динамическое торможение? Приведите схему динамического торможения.

4. Каковы преимущества и недостатки рекуперативного торможения?

5. Каково назначение дополнительного сопротивления для антикоммутационного и динамического торможения?

6. Нарисуйте механические свойства для различных методов торможения.

7. Напишите формулу для расчета КПД двигателя.

4.3. Управление скоростью двигателя постоянного тока с независимым возбуждением с помощью резисторов якоря 1

Этот метод используется при невысоких требованиях к показателям качества регулирования скорости, которые в то же время отличаются универсальностью и простотой реализации.

Из (65) видно, что скорость Ω0 не зависит от Re, а наклон характеристики, как следует из (72), чем больше, тем больше Р д. Этот краткий анализ позволяет изобразить семейство механических (электромеханических) свойств ДПТ НВ в виде набора линий (рис. 22) разного наклона (жесткости), проходящих через одну и ту же точку на оси скорости с ординатой Ω0 . Характеристика
один соответствует случаю, когда Рq = 0 и является естественным, искусственным свойством Р д1 <Рд2 <Рд3.

Оценим этот метод управления скоростью по основным показателям, рассмотренным в главе 3.1. Диапазон регулирования скорости небольшой. Причина этого в том, что жесткость свойств со временем снижается Рд. Направление регулирования скорости вниз от естественной характеристики. Плавность регулирования скорости определяется характером изменения Ре.

Если это сопротивление изменяется плавно, этот метод обеспечивает плавное регулирование скорости. Чаще рассматриваемый метод предусматривает ступенчатое регулирование скорости. Стабильность скорости уменьшается по мере увеличения диапазона управления, по мере уменьшения жесткости характеристик управления.

Оценим эффективность регулирования скорости, сравнив капитальные затраты, необходимые для реализации этого метода, и затраты на потерю мощности при регулировании. Капитальные затраты на покупку дополнительных резисторов невелики, так как их стоимость невелика. При этом потери мощности и, как следствие, непроизводительный расход электроэнергии ЭП и затраты значительны. Покажем это, оценив потери мощности в цепи якоря — основную часть потерь в двигателе.

Пренебрегая механическими потерями мощности и потерями мощности в стали магнитопровода якоря, можно определить потери электроэнергии в контуре обмотки якоря ΔР

Допустимая нагрузка при работе двигателя на искусственных характеристиках определяется максимально допустимым крутящим моментом, который он может развивать без перегрева сверх нормы.

При рассмотренном способе регулирования скорости ДПТ НВ может работать без перегрева на любой искусственной характеристике с моментом нагрузки, равным номинальному. Обратите внимание, что методы управления скоростью, такие как M добавить= М ном, в теории электрического тока называется регулированием скорости по
постоянный момент.

Сделанный вывод о характере допустимой нагрузки справедлив для ДПТ НВ, где охлаждение не ухудшается с уменьшением скорости. В тех же случаях, когда ДПТ НВ охлаждается вентилятором на валу, момент нагрузки при снижении скорости также должен уменьшаться из-за ухудшения вентиляции двигателя.

Для управления скоростью движения исполнительных органов рассматриваемый способ используется при малых площадях управления или кратковременной работе двигателя на малых оборотах.

Графический метод расчета пусковых реостатов

Графический метод основан на пусковой схеме двигателя. Стартовая схема, показанная на рис. 13.14, совмещенный с трехступенчатым пусковым реостатом; К1, К2 и КЗ — контакты токовых контакторов, через которые переключаются реостатные ступени, а радд1, радд2 и радд3 — резисторы пусковых реостатных ступеней. Механические свойства 1, 2, 3 соответствуют ступеням пускового реостата РПР1, РПР2 и РПР3. Значения начального пускового тока I1 и тока переключения реостатов I2 обычно принимают

при этом ток связи I2 должен быть не меньше тока нагрузки, соответствующего моменту статического сопротивления нагрузки МС валу двигателя. Для специальных двигателей с тяжелыми условиями эксплуатации, например двигателей крановых и металлургических серий, указанные значения тока могут быть увеличены.

Генераторное рекуперативное торможение

Этот режим возникает, когда скорость якоря превышает скорость холостого хода n0.

В этих условиях ЭДС машины Еа = сеFn0 превышает напряжение питания (Еа > Uном), при этом ток якоря, а значит и электромагнитный момент, меняет свое направление на противоположное. В результате машина постоянного тока переходит в режим генератора и вырабатываемая электроэнергия одновременно передается в сеть.

Электромагнитный момент двигателя становится тормозным и противодействует внешнему моменту, создаваемому силами инерции якоря, вращающегося с той же скоростью (рис. 13.15, а). Этот процесс торможения будет продолжаться до тех пор, пока скорость якоря, уменьшаясь, не достигнет значения n0.

Поэтому для переключения двигателя в режим рекуперативного торможения генератора не требуется никаких изменений в схеме включения двигателя.

Генераторное рекуперативное торможение является наиболее экономичным видом торможения, так как сопровождается возвратом энергии в сеть. Использование этого метода торможения является эффективным средством энергосбережения при эксплуатации электродвигателя. Целесообразно в электромобилях, эксплуатация которых связана с частыми остановками и движением под уклон. При этом кинетическая энергия транспортного средства (трамвая, троллейбуса, электропоезда) преобразуется в электрическую энергию и возвращается в сеть.

Перевод двигателя в режим генераторного рекуперативного торможения возможен даже при установившейся скорости якоря. Для этого необходимо увеличить магнитный поток возбуждения в двигателе, т.е ток в обмотке возбуждения.

Из выражения для ЭДС якоря Ea = ceFn следует, что с увеличением магнитного потока возбуждения F при постоянной частоте вращения n увеличивается ЭДС якоря Ea, что приводит к уменьшению тока в цепь якоря:

При ЭДС Ea = U ток якоря Ia = 0, а частота вращения якоря достигает значения n = n0. При дальнейшем увеличении потока возбуждения F, а следовательно, и увеличении ЭДС якоря Еа предельная частота вращения уменьшается (см. 13.12, б), а частота вращения якоря остается практически неизменной за счет сил инерции вращающегося части электропривода, начинает превышать предельную частоту n0. В этом случае ЭДС якоря превышает напряжение сети и двигатель переходит в режим рекуперативного торможения генератора.

3.3.2. Управление противовключением

Управление как функция скорости

Автоматическое реверсивное управление состоит из управления шагом реверса, а также началом и окончанием торможения.

Реверсивное торможение широко используется для двигателей постоянного тока, особенно с реверсивными электроприводами, где двигатель после торможения запускается в противоположном направлении.

Сети, контакторы КМ3 и КМ4 отключаются, а в цепь якоря вводятся пусковое сопротивление r П и противокоммутационная ступень r ПР, необходимая для ограничения тока торможения в режиме антикоммутации до допустимой величины.

Контактор КМ1 при отключении замыкает контакты вспомогательного выключателя КМ1.3 в цепи контактора на резистор КМ2, он включается, так как контакты выключателя реле регулирования скорости КВ в цепи замкнуты, и подключает двигатель якорь к обратной полярности напряжения. Двигатель замедляется противотоком. При приближении оборотов двигателя к нулю реле управления скоростью КВ выключится и разомкнет переключающие контакты в цепи контактора сопротивления КМ2. Он выключается и отсоединяет якорь двигателя от сети. Тормоз останавливается, двигатель останавливается.

Управление как функция времени

Схема, управляющая антипереключением в зависимости от времени остановки двигателя, показана на рис. 3.8.

Двигатель останавливается нажатием кнопки «СТОП»-SB2. При этом отключают контактор КМ1 и отключают от сети якорь двигателя, отключают контакторы КМ3 и КМ4, а в цепь якоря вводят пусковое сопротивление rП и противоотключающую ступень r ПР, что необходимо для ограничения тока торможения в режиме антипереключения до приемлемого значения.

Контактор КМ1, выключаясь, замыкает вспомогательные размыкающие контакты КМ1.2 в цепи противоточного контактора КМ2.

Контактор КМ2 включается и подключает якорь двигателя к обратной полярности напряжения. Двигатель замедляется противотоком. Кроме того, при выключении контактора КМ1 размыкаются вспомогательные контакты КМ1.3 в цепи реле времени КТ2, оно выключается и начинает отсчитывать выдержку времени торможения, после чего размыкает концевые контакты в цепи контактор сопротивления КМ2. Он срабатывает и отсоединяется от якоря двигатель от сети. Торможение прекращается, двигатель останавливается.

Режим рекуперации в асинхронных электрических машинах

Режим рекуперации не ограничивается двигателями постоянного тока. Его также можно использовать в асинхронных двигателях.

Однако этот режим возможен в следующих случаях:

1. При изменении частоты питающего напряжения с помощью преобразователя частоты. Что возможно, если асинхронный двигатель приводится в действие устройством с возможностью регулирования частоты питающей сети. Эффект торможения возникает при снижении частоты питающего напряжения. При этом переход в генераторный режим происходит, когда частота вращения ротора становится больше номинальной (синхронной).
2. Асинхронные машины, которые конструктивно способны переключать обмотки для изменения скорости.
3. В подъемных механизмах, где используется силовой спуск. В них монтируется электродвигатель с фазным ротором. В этом случае скорость регулируется изменением величины сопротивления, подключенного к обмоткам ротора. Магнитный поток начинает брать на себя поле статора, и скольжение становится больше 1. Электродвигатель переходит в режим генератора, выработанная электроэнергия возвращается в сеть, возникает тормозной эффект.

Варианты построения электрических тормозов

Рассмотрим несколько вариантов торможения двигателей электрическим способом, которые можно использовать на практике. При этом отметим возможность использования тормозных механизмов применительно к электродвигателям различных типов. Список рассматриваемых методов торможения включает следующее:

Производственные процессы, связанные с работой оборудования, оснащенного электродвигателями переменного или постоянного тока, требуют периодических остановок. Однако после отключения напряжения питания от электродвигателей роторы продолжают вращаться по инерции и останавливаются только через определенное время. Такая остановка двигателя называется холостым ходом.

Свободный ход не подходит для двигателей, которые работают с частыми пусками и остановками. Для сокращения времени, необходимого для полной остановки вращения ротора, применяется принудительное торможение. Способы торможения электродвигателя делятся на механические и электрические.

Механическое торможение

Остановка двигателей при таком способе торможения осуществляется благодаря специальным накладкам на тормозном диске. После отключения напряжения питания тормозные колодки под действием пружин прижимаются к шкиву. В результате возникающего трения колодок о шкив кинетическая энергия вращающегося вала преобразуется в тепловую энергию, что приводит к полной остановке. После подачи напряжения электромагнит (YB) отпускает тормозные колодки, и работа электродвигателя продолжается в штатном режиме.

В зависимости от схемы электрического торможения кинетическая энергия вращающегося ротора может передаваться в сеть или конденсаторную батарею, а также преобразовываться в тепло, которое поглощается обмотками двигателя или специальными реостатами.

Динамическое торможение электродвигателя

Эта схема останова подходит как для трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором, так и для двигателей с контактными кольцами.

Динамическое торможение электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется отключением обмоток статора от сети трехфазного переменного тока и переключением двух из них через систему контакторов и реле на источник выпрямленного постоянного напряжения.

Обмотки статора, подав на них постоянное напряжение, создают стационарное магнитное поле, под действием которого в короткозамкнутой «беличьей клетке»

вращая ротор, начинает индуцироваться электрический ток, что вызывает появление тонического момента. Направление этого крутящего момента противоположно направлению вращения стопорного вала. После остановки двигателя подача постоянного тока на обмотки статора прекращается.

В двигателях с фазным ротором величину тормозного момента можно регулировать с помощью дополнительных резисторов, которые используются в качестве пусковых резисторов.

Конденсаторное торможение электродвигателей

Этот метод, также называемый торможением с самовозбуждением, можно использовать только на электродвигателях с короткозамкнутым ротором.

После отключения напряжения питания ротор электродвигателя продолжает вращаться по инерции и создает в обмотках статора электрический ток, который сначала заряжает конденсаторную батарею, а после накопления номинального заряда возвращается в обмотки.

Это приводит к возникновению тормозного момента, величина которого зависит от емкости конденсаторных батарей, подключенных к каждой фазе по схеме звезда или треугольник. Торможение с самовозбуждением применяется на двигателях с большим количеством пусков-остановов, так как величина потерь энергии в двигателях с таким расположением остановов минимальна.

Рекуперативное торможение

Регенеративное или иначе рекуперативное торможение асинхронных электродвигателей применяют на практике в качестве предварительного торможения, а также при спуске грузов кранами всех типов или кабинами пассажирских и грузовых лифтов.

Торможение асинхронного электродвигателя в рекуперативном режиме происходит при превышении номинальной частоты вращения ротора его синхронной частоты. Двигатель начинает вырабатывать электрическую энергию и подавать ее в питающую сеть, в результате чего создается тормозной момент. Этот метод остановки используется для многоскоростных двигателей путем постепенного переключения с более высокой скорости вращения ротора на более низкую.

В определенный момент скорость вращения вала под действием инерции будет больше синхронной частоты, соответствующей присоединенному числу полюсов статора. Кроме того, для двигателей, подключенных к преобразователям частоты, применяется схема рекуперативного торможения. Для этого достаточно уменьшить частоту питающего напряжения.

Остановка двигателей постоянного тока (ДПТ)

Торможение двигателей постоянного тока осуществляется встречным включением и динамически.

Тормозные режимы двигателей постоянного тока независимого возбуждения дпт нв

Кроме основного режима работы (двигательного) в двигателях постоянного тока с независимым (параллельным) возбуждением возможны режимы торможения.