Схема динамического торможения асинхронного двигателя: Динамическое торможение асинхронной машины

Динамическое торможение асинхронной машины

Еще одним видом торможения асинхронного электродвигателя, применимого как для машин с короткозамкнутым ротором, так и с фазным, является динамическое торможение. Динамическое торможение довольно распространено в системах электроприводов, так как не требует большой сложности схемы, имеет устойчивые характеристики в отличии от конденсаторного  торможения и торможения противовключением.

Одна из возможных схем включения ниже:

Принцип работы динамического торможения довольно прост – двигатель отключается от сети с помощью контактора КМ1 и с помощью контактора КМ2 подключают к двум фазам электродвигателя постоянный ток, в нашем случае полученный с выпрямителя. Постоянный ток, который начнет протекать по двум обмоткам статора, создаст постоянное магнитное поле. При вращении ротора асинхронной машины в этом постоянном магнитном поле в обмотках роторных индуктируется ЭДС, которая в свою очередь приведет к появлении в роторе тока. При взаимодействии тока ротора с магнитным полем статора возникает тормозной момент.

В таком режиме работы асинхронный электродвигатель будет представлять собой обычный синхронный генератор с неявно выраженными полюсами и работающим с переменной частотой. Нагрузкой этого генератора будет сопротивление включенное в роторную цепь, или же при использовании асинхронной машины с короткозамкнутым ротором – его обмотка. При торможении будет снижаться скорость асинхронного электродвигателя, и соответственно начнет снижаться ЭДС ротора, его ток и тормозной момент.

Симметричное подключение всех трех обмоток при динамическом торможении невозможно без специальной коммутирующей аппаратуры. Поскольку подключение всех трех фаз к цепи постоянного тока не окажет существенное влияние на характеристику и существенно усложнит схему, используют подключение двух фаз к цепям постоянного тока как показано ниже для соединения звезда:

И для соединения в треугольник:

Также при выборе источника постоянного напряжения для выполнения динамического замедления асинхронной машины необходимо учитывать то, что при подаче на статорные обмотки постоянного напряжения изменится сопротивления обмоток, а именно, исчезнет индуктивное сопротивление. Именно поэтому, при выборе устройства динамического торможения необходим перерасчет напряжения (постоянное будет значительно меньше переменного), что бы не «спалить» обмотку двигателя.

В качестве такого источника могут использовать обычные диодные выпрямители неуправляемые подключенные через трансформатор, тиристорные преобразователи или же для машин больших мощностей специальные генераторы постоянного тока с пониженным выходным напряжением.

Для анализа явлений, происходящих в асинхронном электродвигателе при динамическом торможении, более целесообразно заменить режим работы синхронного генератора переменной частоты (в этом режиме работает асинхронный двигатель при динамическом замедлении) заменить эквивалентным ему режимом, когда статор вместо постоянного тока питается переменным. В этом случае совместно обмотками ротора и статора будет создаваться результирующая магнитодвижущая сила МДС. При замене эквивалентной режима работы необходимо, что бы выполнялось равенство магнитодвижущих сил, то есть F_n=Fϟ.

Где: а) подключение обмотки статора к источнику постоянного напряжения;

б) создание обмотками статора пространственно смещенных друг относительно друга магнитодвижущих сил;

в) результирующая МДС. Векторная диаграмма.

Из рисунка в) можем определить:

Амплитуда данной МДС, создаваемая переменным I₁ статорной обмотки:

Из равенства F_n=Fϟ можно вычислить эквивалентное значение переменного тока постоянному:

Из этого выражения следует то, что для создания номинального магнитного потока постоянный ток должен быть больше, чем переменный.

Где: In – постоянный, а I₁ – действующий токи статора.

W₁ – количество витков в одной фазе статорной обмотки.

Характерные величины для питания других схем постоянным током показаны в таблице ниже:

После определения I₁, который эквивалентен постоянному, можно асинхронную машину в режиме динамического торможения представить как нормальный асинхронный электродвигатель. Ниже показана векторная диаграмма для токов асинхронной машины в предположении того, что к частоте сети и числу витков статора приведена обмотка ротора.

Но, работа асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения существенно отличается от его работы в нормальном режиме. При работе в нормальном (двигательном) режиме магнитный поток машины остается практически неизменным. А при динамическом торможении с изменением скорости вращения вала электродвигателя будет меняться и магнитный поток. Это вызвано изменением результирующей МДC, которая складывается с МДС статора (постоянный I) и изменяющейся МДС ротора (переменный I переменной частоты).

Приведенный к числу витков статора намагничивающий ток:

Из векторной диаграммы:

Возведя в квадрат получим:

При фиксированном значении частоты сети, синхронной скорости ω₀, магнитном потоке  в роторе машины будет индуцироваться ЭДС Е₂. Если скорость изменится, то ЭДС будет равна Е₂(ω/ω₀). Соответственно индуктивное и активное сопротивление роторной цепи будет r₂ и Х₂(ω/ω₀), где Х₂ – сопротивление индуктивное при определенной частоте сети. Для упрощения расчетов введем коэффициент ν, равный ν=(ω/ω₀). Для вторичного контура будет справедливо следующее соотношение: Е₂^/ν = I₂^/z₂^/. После выполнения приведения параметров вторичного контура к количеству витков первичного получим Е₁ = Е₂^/. Намагничивающий ток:

Очевидно:

Преобразовав предыдущие выражения:

Или:

Подставив значение в предыдущее уравнение:

Получим:

Развиваемый двигателем момент электромагнитный будет определятся потерями во вторичном контуре:

Из полученного выражения можно определить, что возникающий момент при динамическом торможении будет определятся током I₁ и есть функцией скорости вращения вала электродвигателя ν.

Исследовав выражения на максимум и минимум, найдем критический момент при относительной скорости:

А критический момент:

Ниже показана характеристика динамического торможения при различных роторных сопротивлениях и разных значениях статорных токов:

На графике кривые 1 и 3 снятые при постоянном сопротивлении роторной цепи и изменении постоянного напряжения статора, а 2 и 4 – при неизменном напряжении статора и меняющемся сопротивлении ротора.

Выражения момента может принять вид:

При динамическом торможении асинхронного двигателя его можно рассматривать как генератор синхронный в режиме короткого замыкания и при переменной скорости вращения. Соответственно  I_кз:

Роторное сопротивление функции скорости Е = сω, и Х_d = 2πfL_d = kω.

Поэтому, ток короткого замыкания I_k практически не зависит от скорости при больших скоростях вращения вала машины:

Однако при сильном снижении скорости индуктивное сопротивление тоже снижается, и оно становится соизмеримым с активным. Активное сопротивление, в свою очередь,  начинает существенно влиять на I_k в сторону его уменьшения. Данная зависимость приведена ниже:

Вид данной механической характеристики будет определять зависимость активной составляющей I_k от скорости вращения:

Механические характеристики асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения по форме практически ничем не отличаются от механических характеристик в двигательном режиме. Однако в режиме динамического торможения характеризующие его кривые имеют сильные отличия от двигательного режима:

• При динамическом торможении результирующий магнитный поток неподвижен, в отличии от двигательного режиме, где он вращается с синхронной скоростью;
• В двигательном режиме статорный ток меняется в зависимости от скольжения, при динамическом замедлении он неизменен;
• Магнитный результирующий поток в двигательном режиме постоянен, при динамическом же торможении, особенно при малых скоростях, он увеличивается. Это вызвано малым размагничивающим действием ротора;
• Для двигательного режима все характеристики берут начало в точке синхронной скорости (n₀ или ω₀), а при динамическом торможении начало находится в точке, которая соответствует неподвижному ротору.

Расчет механической характеристики асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения заключается в необходимости определить основные параметры схемы, которые обеспечат получение характеристики нужного вида. Для данного случая характеристики определяют значения момента критического М_к и критической скорости ν_к.

По универсальной или же экспериментально снятой характеристике холостого хода определяют реактивное сопротивления контура намагничивания:

Где U_ф.хх – фазное напряжение холостого хода; I₀ – ток холостого хода соответственно. В случае если ν_к приближается к единице, то Х_μ рекомендуется определять по начальной линейной части характеристики холостого хода (ХХ).

Для известных Х_μ, ν_к и Х₂^/ приведенное активное сопротивление ротора будет равно:

Последнее необходимо для того, что бы определить добавочное сопротивление ротора, которое подключается, конечно же, только для асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Зная М_к и Х_μ:

После этого для выбранной схемы подключения устройства динамического торможения с помощью таблицы указанной выше или же с помощью расчетов находят необходимое значение постоянного I_н. после чего переходят к построению характеристики механической без учета насыщения.

Насыщение оказывает влияние на динамическое торможение асинхронным электродвигателем тем, что при изменении тока намагничивания индуктивное сопротивление намагничивания Х_μ будет величиной переменной, что соответственно скажется на тормозном моменте (он тоже будет переменен).

Зависимость Х_μ = f(I_μ) может определятся по кривой намагничивания Е₁ = f(I_μ). Для этого могут использовать либо экспериментально снятую кривую, либо универсальную для данного типа асинхронного двигателя. Что бы получить характеристику  Е₁ = f(I_μ) к зажимам статора асинхронной машины, приводимой в движение другой машиной с синхронной скоростью, подключают изменяющееся по величине напряжение. Потребляемый из сети ток, при таких условиях, и будет I_μ, соответствующий приложенному напряжению.

С учетом насыщения механическая характеристика строится по точкам. Для этого задаются рядом значений I_μ в пределах от I₁ до 0 и с помощью кривой намагничивания определяют соответствующие значения индуктивности намагничивания:

Если значения I₁, I_μ, а также Х_μ и выполнив соответствующие преобразования в уравнениях, получим две неизвестные: I₂^/ и ν. Исключив I₂^/:

Откуда:

Интересующее нас выражение примет вид:

После чего, располагая знаниями I₁, Х_μ, ν находят значение момента по формуле приведенной ранее, которое соответствует ν с учетом насыщения. Таким образом, находят точки механической характеристики для значений  I_μ от максимального значения до нуля.

Наиболее широко динамическое торможение распространено в электроприводах шахтных подъемных машин, но оно не менее активно применяется и в других отраслях промышленности.

Трёхфазные асинхронные двигатели: методы торможения хода

Главная страница » Трёхфазные асинхронные двигатели: методы торможения хода

Значительное число приводных систем используются при естественном замедлении работы двигателей в процессе остановки. Время, затрачиваемое на остановку ротора, измеряется исключительно инерционным моментом и моментом сопротивления вращению. Между тем нередко эксплуатация систем требует сокращать время остановки вала мотора и в этом случае электрическое торможение хода электродвигателя видится простым и эффективным решением. По сравнению устройствами, где применяются механический или гидравлический способы, электрическое торможение двигателей имеет явные преимущества в плане устойчивости действия и экономичности применения.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Варианты построения электрических тормозов

Рассмотрим несколько вариантов торможения двигателей электрическим способом, которые могут быть применимы на практике. При этом отметим возможности использования механизмов торможения по отношению к электродвигателям разных видов.

Список рассматриваемых методик торможения включает следующие:

• противотоком,
• вводом постоянного тока,
• электронным способом,
• сверхсинхронной скоростью,
• другими способами.

Принцип торможения противотоком

Мотор отключается от электросети, и пока ротор продолжает вращаться, вновь подключается противофазой. Такая система создаёт эффективный момент блокировки, обычно превышающий пусковой момент.

Между тем, этот эффективный момент торможения должен быть быстро нивелирован, чтобы двигатель после остановки не вращался в противоположном направлении.

Несколько устройств контроля и автоматики привлекаются для обеспечения замедления вращения вала электродвигателя до его полной остановки:

• датчики остановки фрикциона,
• датчики центробежного останова,
• хронометрические приборы,
• реле частоты,
• реле напряжения ротора (для двигателей с фазным ротором) и т. д.

Торможение двигателя с короткозамкнутым ротором

Прежде чем выбирать систему противотока для асинхронного мотора с КЗ ротором, важно обеспечить устойчивость двигателя к противоточному способу с учётом требуемой нагрузки.

Помимо механических напряжений, этот процесс подвергает ротор воздействию высоких тепловых нагрузок, так как энергия, выделяемая при каждой операции, рассеивается в теле ротора.

Тепловое напряжение на противотоке в три раза больше, чем при наборе скорости вращения. Здесь пики тока и крутящего момента заметно выше, если сравнивать с моментом пуска.

ТЕПЛОВОЕ

Принцип методики противоточного воздействия на схему электродвигателя с целью быстрого замедления хода с последующей остановкой. Слева — нормальный рабочий цикл. Справа — цикл замедления и останова

Поэтому для обеспечения плавного останова двигателя системой противотока, как правило, последовательно с каждой фазой статора устанавливают резистор.

Благодаря такому добавлению, при переключении уменьшается крутящий момент и ток, до значений, равных тем, что отмечаются на статоре в режиме пуска.

Однако противоточная система торможения имеет ряд серьёзных недостатков. Поэтому этот способ для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором используется в редких случаях и преимущественно на маломощных моторах.

Противоточное торможение на двигателях с фазным ротором

Чтобы ограничить ток и крутящий момент, прежде чем статор будет переключен на противоточный ход, крайне важно использовать резисторы ротора, используемые для запуска.

При этом следует периодично добавлять дополнительную резистивную секцию торможения. При правильно подобранном значении роторного резистора, регулировать тормозной момент до требуемого значения несложно.

Момент переключения тока даёт напряжение ротора практически в два раза большее, чем когда ротор находится в состоянии покоя, что иногда требует особых мер при изоляции.

ТЕРМАЛЬНОЕ

Принцип противоточной электрической блокировки на моторах с фазным ротором. Слева — нормальный режим работы. Справа — замедление с остановом

Как и в случае с силовыми двигателями, цепь ротора выделяет значительное количество энергии. Вся выделенная энергия полностью рассеивается на резисторах (за исключением небольших потерь).

Двигатель может быть остановлен автоматически одним из вышеупомянутых устройств контроля. Например, с помощью реле напряжения или частоты в цепи ротора. С помощью схемы противотока удаётся поддерживать ведущую нагрузку с умеренной скоростью.

Однако характеристика крайне неустойчива (значительные колебания скорости по отношению к малым изменениям крутящего момента).

Торможение вводом постоянного тока

Этот вариант используется на двигателях с фазным и короткозамкнутым ротором. Если сравнивать с противоточной системой, стоимость применения источника выпрямленного тока компенсируется меньшим количеством резисторов.

Благодаря электронным регуляторам скорости и стартерам, этот способ торможения асинхронных  электродвигателей видится вполне экономичным.

ФАЗОВЫЙ

Принцип останова путём ввода постоянного тока. Для работы этой системы требуется источник постоянного напряжения. Требования к величине напряжения не критичны

Методика предполагает отключение обмоток статора от сети и подачу на обмотки выпрямленного тока. Прохождение выпрямленного тока по обмоткам статора сопровождается образованием фиксированного потока в воздушном зазоре между ротором и статорным кольцом двигателя.

Для достижения значения этого потока, способного обеспечить надлежащее торможение, ток должен быть примерно в 1,3 раза выше номинального тока.

Избыток тепловых потерь, неизбежно вызываемых этим незначительным превышением, обычно компенсируется временной паузой после останова мотора.

Критерии применения метода вводом постоянного тока

Поскольку значение тока зависит от сопротивления обмотки статора, напряжение на источнике выпрямленного тока невысокое. Обычно источником выступает схема выпрямителя или контроллера скорости.

Эти источники выпрямленного тока должны быть адаптированы к переходным скачкам напряжения, происходящим на обмотках в момент отсоединения от переменного источника питания.

Движение ротора здесь следует рассматривать скольжением относительно поля, зафиксированного в пространстве. Поведение двигателя аналогично синхронному генератору с разгрузкой на роторе.

Поэтому важны отличия характеристик, полученных на торможении вводом выпрямленного тока, по сравнению с противоточной схемой:

1. Меньше энергии рассеивается на резисторах ротора или в теле ротора. Процесс эквивалентен механической энергии, массово выделяемой при движении. Единственная мощность, потребляемая от сети, — возбуждение статора.
2. Когда нагрузка не является управляемой, двигатель не запускается в противоположном направлении.
3. Если нагрузка является управляемой, система действует постоянно и удерживает нагрузку на низкой скорости. То есть достигается фактор замедления, а не полного торможения. Характеристика намного стабильнее, чем у системы противотока.

На моторах с фазным ротором характеристики крутящего момента зависят от выбора резисторов.

ЭЛЕКТРОННЫЙ

Вариант тормозных резисторов: 1 — датчик нагрева; 2 — металлический шунт; 3 — высокотемпературный проводник; 4 — проволочный резистивный элемент; 5 — температурный блок; 6 — корпус

На двигателях с короткозамкнутым ротором система позволяет легко регулировать момент торможения электродвигателя, воздействуя на энергетику постоянного тока.

Тем не менее, тормозной момент остаётся низким, если мотор имеет высокие обороты.

Торможение двигателей электронным и сверхсинхронным способом

Эффект электронного торможения достигается относительно просто с помощью регулятора скорости, оснащенного тормозным резистором.

Асинхронный двигатель действует как генератор. Механическая энергия рассеивается на ограничительном резисторе без увеличения потерь в самом двигателе.

Эффект торможения проявляется, когда двигатель достигает верхней точки синхронной скорости с переходом на более высокие значения.

Здесь фактически инициируется режим асинхронного генератора и развивается тормозной момент. Возникающие при этом потери энергии восстанавливаются электросетью.

Подобный режим работы проявляется на двигателях подъёмников при спуске груза с номинальной скоростью. Тормозной момент полностью уравновешивается крутящим моментом от нагрузки.

За счёт этого равновесия удаётся тормозить не ослаблением скорости, а выводом двигателя в режим работы на постоянной скорости.

Для варианта эксплуатации моторов с фазным ротором, все или часть резисторов ротора должны быть накоротко замкнутыми, чтобы двигатель не развивал движение значительно выше номинальной скорости.

Сверхсинхронная система функционально видится идеальной для ограничения движения под нагрузкой, потому что:

1. Скорость остаётся стабильной и практически не зависит от вращающего момента,
2. Энергия восстанавливается и возобновляется в сети.

Тем не менее, сверхсинхронное торможение электродвигателей поддерживает только одну скорость вращения, как правило, номинальное вращение.

На частотно-регулируемых двигателях используются сверхсинхронные схемы, благодаря которым изменяется скорость вращения вала от верхнего значения к нижнему значению.

Сверхсинхронное торможение легко достигается с помощью электронного регулятора скорости, который автоматически запускает эту систему при понижении частоты.

Другие тормозные системы

Редко, но всё-таки встречаются системы однофазного торможения. Эта методика включает питание двигателя между двумя фазами сети и подключает незанятый терминал к одному из двух других сетевых подключений.

ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ

Вариант остановки простым реверсивным переключением — реверс поля вращения, образованного обмотками статора

Тормозной момент ограничивается 1/3 максимального крутящего момента двигателя. Этой системой невозможно остановить мотор на полной нагрузке.

Поэтому такая схема традиционно дополняется противоточным методом. Вариант однофазной блокировки характеризуется значительным дисбалансом и высокими потерями.

Также применяется торможение электродвигателей ослаблением вихревых токов. Здесь работает принцип, аналогичный тому, что используется на промышленных транспортных средствах в дополнение к механическому торможению (электрические редукторы).

Механическая энергия рассеивается в редукторе скорости. Замедление и остановка электродвигателя контролируется простым возбуждением обмотки. Выраженный недостаток этого метода — значительное увеличение инерции.

Видео торможения вала двигателя динамическим способом

По материалам: Schneider-electric

Схемы торможения асинхронных двигателей

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путём свободного выбега.

В тех же случаях, когда продолжительность свободного выбега значительна и оказывает влияние на производительность электродвигателя (работа с частыми пусками), для сокращения времени остановки применяют искусственный метод преобразования кинетической энергии, запасенной в движущейся системе, называемый торможением.

Все способы торможения электродвигателей можно разделить на два основных вида: механическое и электрическое.

При механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в тепловую, за счёт которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей механического тормоза.

При электрическом торможении кинетическая энергия преобразуется в электрическую и в зависимости от способа торможения двигателя либо отдаётся в сеть, либо преобразуется в тепловую энергию, идущую на нагрев обмоток двигателя и реостатов.

Наиболее совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические напряжения в элементах электродвигателя незначительны

Схемы динамического торможения асинхронных двигателей

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным двигателем с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные на рис. 1, из которых схема рис. 1, а применяется при наличии сети постоянного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии её.

В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения производится отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде одного контактора КМ3, команда на отключение которого подаётся блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис. 1. Схемы управления динамическим торможением асинхронных двигателей с фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети постоянного тока

Эквивалентное значение постоянного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 1. б соответствующим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т.

Контактор торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 1 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 1, б.

Схемы торможения противовключением асинхронных двигателей

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 — 0,2) ωуст.

Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Рис. 2. Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного двигателя с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в реверсивной и нереверсивной схемах

Узел управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, например, реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 3, а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При пуске двигателя реле противовключения КV не включатся и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск.

Рис. 3. Узлы схем управления торможением противовключением асинхронных двигателей с фазным ротором с контролем скорости при реверсе и остановке

В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 3, а) или остановку (рис. 3, б) скольжение электродвигателя повышается и происходит включение реле KV.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R2 ротор двигателя.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к нулю и составляющей примерно 10 — 20 % установившейся начальной скорости ωпер = (0,1 — 0,2) ωуст, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных двигателей

При остановке асинхронных двигателей, а также для удержания механизма передвижения или подъёма, например в крановых промышленных установках, в неподвижном состоянии при отключенном двигателе применяется механическое торможение. Оно обеспечивается электромагнитными колодочными или другими тормозами с трёхфазным электромагнитом переменного тока, который при включении растормаживает тормоз. Электромагнит тормоза YB включается и отключается вместе с двигателем (рис 4, а).

Напряжение на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения КМ2, если нужно отключать тормоз не одновременно с двигателем, а с некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при отключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных двигателей

В асинхронных электроприводах применяются также электромагнитные тормоза постоянного тока при управлении электродвигателем от сети постоянного тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных двигателей.

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 — С3, подключенными к обмотке статора.

Включаются конденсаторы по схеме звезды (рис. 5, а) или треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных двигателей.

.

Торможение электродвигателя: способы и схемы

Торможение электродвигателя применяют, если необходимо сократить время свободного выбега и фиксацию механизма в конкретном положении. Существует несколько видов принудительной остановки устройства. Это механическое, электрическое и комбинированное. Механическое устройство представляет собой тормозной шкив, закрепленный на валу, с колодками. После отключения устройства колодки прижимаются к шкиву. За счет трения кинетическая энергия преобразуется в тепловую, т.е. происходит процесс торможения. Остальные способы и схемы торможения электрического двигателя будут рассмотрены далее в статье.

Способы электрического торможения электроприводов

Для того чтобы быстро остановить устройство или обеспечить постоянную скорость вращения используют электрические способы остановки. В зависимости от схемы включения тормозные режимы подразделяют на:

• противовключения;
• динамический;
• рекуперативный.

Противовключения

Режим противовключения применяется при необходимости быстрой остановки механизма. Представляет собой смену полярности на обмотке якоря двигателя постоянного тока или переключения двух фаз на обмотках асинхронного электродвигателя.

В этом случае ротор вращается в противоположном направлении магнитного поля статора. Вращение ротора замедляется. При скорости вращения близкой к нулю с реле контроля скорости поступает сигнал, отключая механизм от сети.

На нижеприведенном рисунке представлена схема противовключения асинхронного электромотора.

После переключения обмоток возникает повышенное действующее напряжение и увеличение тока. Для его ограничения, в обмотки ротора или статора устанавливают дополнительные резисторы. Они ограничивают токи в обмотках в режиме торможения.

Динамическая остановка электропривода

Этот способ применяют на асинхронных машинах, подключенных к сети переменного тока. Он заключается в отключении обмоток от сети переменного напряжения и подачи постоянного тока на обмотку статора.

На вышеприведенном рисунке представлена схема торможения трехфазного двигателя постоянным током.

Подача постоянного напряжения осуществляется с помощью понижающего трансформатора для динамического торможения. Пониженное переменное напряжение преобразуется в постоянное диодным мостом и подается на статорную обмотку. Для торможения электромотора может применяться дополнительный источник постоянного тока.

При этом ротор может быть выполнен в виде «беличьей клетки» или ее обмотку  подключают к добавочным резисторам.

Постоянное напряжение создает неподвижный магнитный поток. При вращении ротора в нем наводится ЭДС, т.е. электромотор переходит в режим генератора. Возникающая электродвижущая сила рассевается на обмотке ротора и добавочных резисторах. Создается тормозной момент. В момент остановки механизма постоянное напряжение отключается по сигналу реле скорости.

Механизмы, где применяется электродвигатель с самовозбуждением, динамическую остановку выполняют с помощью подключения конденсаторов. Они соединяются треугольником или звездой.

Схема приведена на нижеприведенном рисунке.

На выбеге остаточная энергия магнитного поля переходит в заряд конденсаторов, а затем она питает обмотку статора. Возникающий тормозной эффект останавливает механизм. Конденсаторная батарея может быть подключена постоянно или подсоединяться в момент отключения от сети. Такая схема получила название «конденсаторное торможение асинхронного двигателя».

Если необходимо быстро остановить двигатель, то после отключения от сети, замыкают контакты накоротко без гасящих резисторов. При соединении обмоток закорачиванием в них возникают большие токи. Для уменьшения токов к обмоткам подключают токоограничивающие резисторы.

На нижеприведенном рисунке представлена схема с токоограничивающими резисторами.

Режимы торможения моторов постоянного тока

Динамическое торможение электродвигателя постоянного тока осуществляется после отключения его от сети с замыканием обмотки ротора на тормозной реостат. Выделенная электрическая энергия рассеивается на реостате.

На вышеприведенном рисунке представлены схемы реостатного торможения двигателя постоянного тока.

Рекуперативное торможение электрических машин

Рекуперативное торможение электродвигателя характеризуется переводом двигателя в генераторный режим. При этом вырабатываемая электроэнергия возвращается в сеть или используется для подзарядки аккумулятора.

Этот режим широко применяется в электровозах, электричках, трамваях и троллейбусах. В момент торможения, вырабатываемая электроэнергия возвращается в электрическую сеть.

Режим рекуперативного торможения применяется для подзарядки аккумуляторов в гибридных автомобилях, электромобилях, электросамокатах, электровелосипедах.

Этот режим является наиболее экономичным и возможен при условии: если частота вращения ротора превышает частоту вращения холостого хода. Это условие выполняется, когда ЭДС электродвигателя превышает напряжение питающей сети. А ток якоря и магнитный поток меняют свое направление. Электрическая машина переходит в генераторный режим, возникает момент торможения.

На рисунке представлена схема торможения тягового двигателя а) с независимым возбуждением и стабилизирующим сопротивлением, б) с противовозбуждением возбудителя.

Режим рекуперации в асинхронных электрических машинах

Режим рекуперации применяется не только в двигателях постоянного тока. Его можно применять и в асинхронных двигателях.

При этом такой режим возможен в следующих случаях:

1. Если изменить частоту питающего напряжения при помощи частотного преобразователя. Что возможно при условии питания асинхронного электродвигателя от устройства с возможностью регулирования частоты питающей сети. Эффект торможения наступает при уменьшении частоты питающего напряжения. При этом переход в генераторный режим происходит, когда скорость вращения ротора становится больше номинальной (синхронной).
2. Асинхронные машины, которые конструктивно имеют возможность переключения обмоток, для изменения скорости.
3. В грузоподъёмных механизмах, где применяется силовой спуск. В них монтируется электромотор с фазным ротором. В этом случае скорость регулируется с помощью изменения величины резистора, подсоединяемого к обмоткам ротора. Магнитный поток начинает обгонять поле статора, а скольжение становится больше 1. Электромотор переходит в режим генератора, вырабатываемая электроэнергия возвращается в сеть, возникает тормозной эффект.

Комбинированный режим

Комбинированные тормозные режимы применяются в электрических машинах, если необходимо быстро остановить и зафиксировать механизм. Для этого используют механический блок торможения в комбинации с электрическим торможением. Комбинация может быть различной. Это может быть и электрическая схема с противовключением, динамическим и рекуперативным режимами.

Вот мы и рассмотрели основные способы и схемы торможения электродвигателей. Если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

⚡️Торможение асинхронного двигателя 380В | radiochipi.ru

На чтение 2 мин. Опубликовано 05.12.2017
Обновлено 07.07.2019

Работников столярного цеха, выражаясь современным сленгом, достало долгое вращение фуганка, пилы (порядка 10 сек) после нажатия кнопки “СТОП” и они сделали мне, как электромонтеру, заказ: уменьшить время остановки инструментов.

У меня имелись сто амперные тиристоры шестого класса и радиаторы к ним. Имея это в виду, сказал, что “нет проблем”. Выбрал схему показанную на сайте www.radiochipi.ru. Для этого способа торможения надо отключить обмотку статора от сети и подключить ее к источнику постоянного тока. При этом способе создается неподвижное постоянное магнитное поле. Ротор, продолжающий по инерции вращаться, будет пересекать проводниками своей обмотки магнитные силовые линии поля.

В ней будет индуктироваться ЭДС и протекать ток, направление которого, согласно закону Ленца, должно быть таким, чтобы его взаимодействие с магнитным полем препятствовало причине, порождающей ЭДС, т.е. вращению ротора. Эта тема была освещена также и в [2] достаточно подробно. Схема (см. рис. 1) получилась достаточно простой, в особых пояснениях не нуждается.

Отсек электрооборудования станков просторный и размещение элементов торможения не вызвало проблем. Для управления тиристором выбрана однополупериодная схема с ограниченны управлением по фазе (0<а<90°) [3]. Тиристор можно выбрать из [4]. Устройство позволило ограничить время вращения пилы, фуганка при нажатии на кнопку “СТОП” до 2 сек, и она годится для других случаев торможения 3-фазных асинхронных электродвигателей в короткозамкнутым ротором.

Схемы торможения асинхронных двигателей — Статьи по электротехнике — Каталог статей

После
отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При
этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов
сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через
промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся
кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом.
Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со
значительными нагрузками, останавливают путем свободного выбега.

В
тех же случаях, когда продолжительность свободного выбега значительна и
оказывает влияние на производительность электродвигателя (работа с
частыми пусками), для сокращения времени остановки применяют
искусственный метод преобразования кинетической энергии, запасенной в
движущейся системе, называемый торможением.

Все способы торможения электродвигателей можно разделить на два основных вида: механическое и электрическое.

При
механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в тепловую,
за счет которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей
механического тормоза.

При
электрическом торможении кинетическая энергия преобразуется в
электрическую и в зависимости от способа торможения двигателя либо
отдается в сеть, либо преобразуется в тепловую энергию, идущую на нагрев
обмоток двигателя и реостатов.

Наиболее
совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические
напряжения в элементах электродвигателя незначительны

Схемы динамического торможения асинхронных двигателей

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным двигателем с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные на рис. 1, из которых схема рис. 1, а применяется при наличии сети постоянного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии ее.

В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы
R1, включение которых в режиме динамического торможения производится
отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах
схем условно в виде одного контактора КМ3, команда на отключение
которого подается блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис.
1 Схемы управления динамическим торможением асинхронных двигателей с
фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети
постоянного тока

Эквивалентное
значение постоянного тока в обмотке статора при торможении
обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме
рис. 1. б соответствующим выбором коэффициента трансформации
трансформатора Т.

Контактор
торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном
токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования
пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 1 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 1, б.

Схемы торможения противовключением асинхронных двигателей

При
управлении моментом при торможении противовключением асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется
узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости
SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение
отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 — 0,2)
ωуст.

Схема
используется для остановки двигателя с торможением противовключением в
реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR
используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих
обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к
нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Рис.
2 Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного
двигателя с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в
реверсивной и нереверсивной схемах

Узел
управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения
противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на
рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого
применяется, например, реле напряжения
постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора
через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто
для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в
основном применяется при реверсировании АД со схемой управления,
приведенной на рис. 3, а, но может использоваться и при остановке в
нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При
пуске двигателя реле противовключения КV не вклгочатся и ступень
противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи
управляющей команды на пуск.

Рис.
3. Узлы схем управления торможением противовключением асинхронных
двигателей с фазным ротором с контролем скорости при реверсе и остановке

В
режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 3, а) или
остановку (рис. 3, б) скольжение электродвигателя повышается и
происходит включение реле KV.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R2 ротор двигателя.

В
конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к
нулю и составляющей примерно 10 — 20 % установившейся начальной
скорости ωпер = (0,1 — 0,2) ωуст,
реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени
противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование
электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку
электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных двигателей

При
остановке асинхронных двигателей, а также для удержания механизма
передвижения или подъема, например в крановых промышленных установках, в
неподвижном состоянии при отключенном двигателе применяется
механическое торможение. Оно обеспечивается электромагнитными
колодочными или другими тормозами с трехфазным электромагнитом
переменного тока, который при включении растормаживает тормоз.
Электромагнит тормоза YB включается и отключается вместе с двигателем
(рис 4, а).

Напряжение
на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения
КМ2, если нужно отключать тормоз не одновременно с двигателем, а с
некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического
торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при отключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных двигателей

В
асинхронных электроприводах применяются также электромагнитные тормоза
постоянного тока при управлении электродвигателем от сети постоянного
тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных двигателей

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение
с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 — С3,
подключенными к обмотке статора. Включаются конденсаторы по схеме звезды
(рис. 5, а) или треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных двигателей

Схемы торможения асинхронных двигателей | Онлайн журнал электрика

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При всем этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Потому скорость электродвигателя через просвет времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции именуется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в длительном режиме либо со значительными нагрузками, останавливают методом свободного выбега.

В тех же случаях, когда длительность свободного выбега значительна и влияет на производительность электродвигателя (работа с частыми запусками), для сокращения времени остановки используют искусственный способ преобразования кинетической энергии, запасенной в передвигающейся системе, именуемый торможением.

Все методы торможения электродвигателей можно поделить на два главных вида: механическое и электронное.

При механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в термическую, за счет которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей механического тормоза.

При электронном торможении кинетическая энергия преобразуется в электронную и зависимо от метода торможения мотора или отдается в сеть, или преобразуется в термическую энергию, идущую на нагрев обмоток мотора и реостатов.

Более совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические напряжения в элементах электродвигателя малозначительны

Схемы динамического торможения асинхронных движков

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным движком с фазным ротором по программке с заданием времени употребляются узлы схем, приведенные на рис. 1, из которых схема рис. 1, а применяется при наличии сети неизменного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии ее.

В качестве тормозных резисторов в роторе употребляются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения делается отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде 1-го контактора КМ3, команда на отключение которого подается блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис. 1 Схемы управления динамическим торможением асинхронных движков с фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети неизменного тока

Эквивалентное значение неизменного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 1. б подходящим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т.

Контактор торможения КМ2 может быть избран как на неизменном, так и на переменном токе зависимо от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 1 схемы управления могут употребляться для управления режимом динамического торможения асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно употребляется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 1, б.

Схемы торможения противовключением асинхронных движков

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения употребляется реле контроля скорости SR, укрепляемое на движке. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответственное скорости, близкой к нулю и равной (0,1 — 0,2) ωуст.

Схема употребляется для остановки мотора с торможением противовключением в реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR употребляется для отключения контакторов КМ2 либо КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости мотора, близкой к нулю. При реверсировании мотора команды SR не употребляются.

Рис. 2 Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного мотора с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в реверсивной и нереверсивной схемах

Узел управления асинхронным движком с фазным ротором в режиме торможения противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, к примеру, реле напряжения неизменного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Нередко для опции реле KV употребляется дополнительный резистор R3. Схема в главном используется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 3, а, но может употребляться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При пуске мотора реле противовключения КV не вклгочатся и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сходу после подачи управляющей команды на запуск.

Рис. 3. Узлы схем управления торможением противовключением асинхронных движков с фазным ротором с контролем скорости при реверсе и остановке

В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 3, а) либо остановку (рис. 3, б) скольжение электродвигателя увеличивается и происходит включение реле KV.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем вводит полное сопротивление Rl + R2 ротор мотора.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного мотора, близкой к нулю и составляющей приблизительно 10 — 20 % установившейся исходной скорости ωпер = (0,1 — 0,2) ωуст, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 при помощи контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме либо команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных движков

При остановке асинхронных движков, также для удержания механизма передвижения либо подъема, к примеру в крановых промышленных установках, в недвижном состоянии при отключенном движке применяется механическое торможение. Оно обеспечивается электрическими колодочными либо другими тормозами с трехфазным электромагнитом переменного тока, который при включении растормаживает тормоз. Электромагнит тормоза YB врубается и отключается совместно с движком (рис 4, а).

Напряжение на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения КМ2, если необходимо отключать тормоз не сразу с движком, а с некой задержкой по времени, к примеру после окончания электронного торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при выключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных движков

В асинхронных электроприводах используются также электрические тормоза неизменного тока при управлении электродвигателем от сети неизменного тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных движков

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 — С3, присоединенными к обмотке статора. Врубаются конденсаторы по схеме звезды (рис. 5, а) либо треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных движков

Школа для электрика

Торможение асинхронным двигателем — рекуперативное, тормозное и динамическое торможение

Торможение — это процесс снижения скорости асинхронного двигателя. При торможении двигатель работает как генератор, развивающий отрицательный крутящий момент, который противодействует движению двигателя. Торможение асинхронного двигателя в основном подразделяется на три типа. Их

1. Рекуперативное торможение
2. Переключение или торможение обратным напряжением
3. Динамическое торможение
   • Динамическое торможение переменным током
   • Самодинамическое торможение
   • Динамическое торможение постоянным током
   • Торможение нулевой последовательности

Торможение асинхронного двигателя подробно объясняется ниже.

1. Рекуперативное торможение

Входная мощность привода асинхронного двигателя определяется по формуле, показанной ниже

Где φ _s — фазовый угол между фазным напряжением статора и фазным током статора I _s . В двигательном режиме фазовый угол всегда меньше 90 °. Если скорость ротора становится больше, чем синхронная скорость, тогда относительная скорость между проводником ротора и полем вращения воздушного зазора меняется на противоположную.

Это реверсирование ротора индуцирует ЭДС, ток ротора и составляющую тока статора, которая уравновешивает ампер-витки ротора. Когда угол φ _s больше 90º, тогда поток мощности меняется на обратный и дает рекуперативное торможение. Ток намагничивания создавал поток в воздушном зазоре.

Характер кривой крутящего момента показан на рисунке выше. При фиксированной частоте питания рекуперативное торможение возможно только для скоростей, превышающих синхронную.При скорости с регулируемой частотой его нельзя получить для скорости ниже синхронной.

Главное преимущество рекуперативного торможения заключается в том, что вырабатываемая мощность полностью используется. И главный недостаток заключается в том, что при питании от источника постоянной частоты двигатель не может работать со скоростью ниже синхронной.

2. Заглушка

Когда последовательность фаз питания двигателя, работающего на скорости, меняется на обратную путем переключения любых двух фаз статора на клемму питания, режим работы меняется с двигателя на включение, как показано на рисунке ниже.Заглушка — это расширение характеристики двигателя для обратной последовательности фаз от третьего квадранта ко второму. Изменение чередования фаз меняет направление вращающегося поля.

3. Динамическое торможение

• Динамическое торможение переменным током — Динамическое торможение достигается, когда двигатель работает от однофазной сети, отключая одну фазу от источника и либо оставляя ее разомкнутой, либо соединяя ее с другой фазой. Эти два соединения известны как двух- и трехпроводное соединение соответственно.

При подключении к однофазному источнику питания двигатель можно рассматривать как питаемый трехфазным напряжением прямой и обратной последовательности. Общий крутящий момент, создаваемый машиной, представляет собой сумму крутящего момента, обусловленного напряжением прямой и обратной последовательности. Когда ротор имеет высокое сопротивление, тогда чистый крутящий момент отрицательный, и достигается операция торможения.

Предположим, что фаза A двигателя, подключенного звездой, разомкнута. Тогда ток, протекающий через фазу A, становится равным нулю, т.е.е., I _a = 0, а ток через две другие фазы равен I _B = — I _C .

Компоненты прямой и обратной последовательности I _p и I _n представлены уравнением.

Где α = e ^{j20 °}

• Самовозбужденное торможение с использованием конденсатора — В этом методе три конденсатора постоянно подключены к двигателю. Емкость конденсатора выбрана таким образом, чтобы при отключении от сети двигатель работал как самовозбуждающийся индукционный генератор.Тормозное соединение и процесс самовозбуждения показаны на рисунке ниже.

Кривая A — это кривая намагничивания без нагрузки, а линия B — ток через конденсатор. E — напряжение, наведенное статором на фазу линии. Конденсатор обеспечивает необходимый реактивный ток для возбуждения.

• Динамическое торможение постоянным током — В этом методе индукционный статор подключается к источнику постоянного тока. Способ получения постоянного тока с помощью диодного моста показан на рисунке ниже.

Постоянный ток, протекающий через статор, создает стационарное магнитное поле, а движение ротора в этом поле создает напряжение в неподвижных обмотках. Таким образом, машина работает как генератор, и генерируемая энергия рассеивается в сопротивлении цепи ротора, создавая динамическую обмотку.

• Торможение с нулевой последовательностью — В этом торможении три фазы статора соединены последовательно через один источник переменного или постоянного тока.Такой тип соединения известен как соединение нулевой последовательности, потому что ток во всех трех фазах совпадает по фазе. Характер кривой скорость-момент для питания переменного и постоянного тока показан на рисунке ниже.

При питании от сети переменного тока можно было использовать торможение только до одной трети синхронной скорости. Тормозной момент, создаваемый этим соединением, значительно больше, чем у двигателя. При питании постоянным током доступно торможение во всем диапазоне скоростей, и торможение необходимо для динамического торможения, поскольку вся генерируемая энергия расходуется на сопротивление ротора.

.

Что такое динамическое торможение или реостатическое торможение двигателя постоянного тока

В Dynamic Braking тормозной резистор Rb подключается к якорю, как только двигатель постоянного тока отключается от сети питания. Теперь двигатель работает как генератор, создавая тормозной момент.

Для работы в режиме динамического торможения двигатель подключается двумя способами.

Во-первых, электродвигатель с независимым возбуждением или подмешивающий двигатель можно подключить как генератор с отдельным возбуждением, в котором поток поддерживается постоянным.Второй способ заключается в том, что он может быть подключен к самовозбуждающемуся шунтирующему генератору с обмоткой возбуждения, параллельной якорю. Схема подключения динамического торможения двигателя постоянного тока с отдельным возбуждением показана ниже:

Когда машина работает в двигательном режиме .

Схема подключения показана ниже, когда выполняется торможение с раздельным возбуждением.

Схема подключения показана ниже при торможении с самовозбуждением.

Этот метод также известен как Реостатическое торможение , потому что внешнее тормозное сопротивление R _b подключено к клеммам якоря для электрического торможения. Во время электрического торможения кинетическая энергия, накопленная во вращающихся частях машины и подключенной нагрузке, преобразуется в электрическую энергию, когда двигатель работает как генератор. Энергия рассеивается в виде тепла в тормозном сопротивлении R _b и сопротивлении цепи якоря R _a .

Схема подключения динамического торможения параллельного двигателя постоянного тока показана ниже:

Когда машина работает в автомобильном режиме.

Схема подключения параллельного торможения электродвигателя с самовозбуждением и независимым возбуждением представлена ​​на рисунке ниже:

Для динамического торможения серийный двигатель отключен от источника питания. Переменное сопротивление R _b , как показано на рисунке ниже, подключено последовательно, а соединения обмоток возбуждения поменяны местами.

Автомобили

Также,

Торможение с самовозбуждением

Полевые соединения меняются местами, так что ток через обмотку возбуждения течет в том же направлении, что и раньше, то есть от S ₁ к S ₂ , так что обратная ЭДС создает остаточный поток. Теперь машина начинает работать как серийный генератор с самовозбуждением.

При самовозбуждении происходит медленное торможение. Следовательно, когда требуется быстрое торможение, машина подключается в режиме самовозбуждения.Соответствующее сопротивление подключено последовательно к полю для ограничения тока до безопасного значения.

Динамическое или реостатическое торможение — недостаточный метод торможения, поскольку вся генерируемая энергия рассеивается в виде тепла в сопротивлении.

.

Что такое динамическое торможение и когда оно используется?

Когда двигатель находится в состоянии капитального ремонта, т. Е. Нагрузка движется быстрее, чем заданная скорость двигателя, двигатель действует как генератор и вырабатывает электрическую энергию из механической энергии. Однако этой электрической энергии нужно куда-то деваться, и наиболее распространенный способ ее высвобождения — динамическое торможение.

Как работает динамическое торможение

При динамическом торможении электрическая энергия, генерируемая при остановке, выделяется в виде тепла через транзистор и резистор с регулируемым напряжением.Фактически существует две версии схемы динамического торможения: «прерыватель» и «динамический тормоз». Схема динамического торможения включает в себя переключающее устройство (биполярный транзистор с изолированным затвором или IGBT), схему управления и резистор.

Прерыватель, с другой стороны, включает в себя только регулирующую схему и коммутационное устройство, а резисторы являются отдельными компонентами. Это позволяет подбирать резисторы соответствующего размера и устанавливать удаленно, что может быть важно, поскольку резисторы выделяют значительное количество тепла.Комбинацию коммутационного устройства и схемы управления обычно называют «модулем прерывателя», а резистор — «резистором динамического торможения». Динамические тормоза обычно рассчитаны на рабочий цикл в диапазоне 20 процентов, а прерыватели часто используются в более тяжелых условиях.

Упрощенная схема цепи динамического торможения.
Изображение предоставлено: Rockwell Automation, Inc.

Существует два типа управления динамическим торможением: управление гистерезисом и управление ШИМ (широтно-импульсной модуляцией).При гистерезисном управлении схема управления отслеживает уровень напряжения на шине постоянного тока и включает транзистор, когда напряжение достигает заданного уровня, чтобы избежать сбоя из-за перенапряжения в приводе. Когда ток течет к резистору, энергия превращается в тепло, что вызывает уменьшение постоянного напряжения. Когда напряжение падает до заданного «низкого» уровня, транзистор отключается.

Если управление гистерезисом включает транзистор и оставляет его включенным до тех пор, пока напряжение не упадет до заданного уровня, управление ШИМ включает и выключает резистор в соответствии с уровнем напряжения шины постоянного тока.В общем, методы гистерезисного и ШИМ-управления эквивалентны по функциям, но ШИМ-управление предпочтительнее для приложений с общей шиной постоянного тока, поскольку это помогает избежать ситуации, когда один привод выполняет непропорциональную долю работы динамического торможения.

Соединение шины постоянного тока между
двумя частотно-регулируемыми приводами через плавкие соединения делает
одной простой формой общей шины. Привод
увеличенного размера обеспечивает выпрямление переменного тока в постоянный.
Изображение предоставлено: Yaskawa America

В общей шине постоянного тока один выпрямитель подает питание на шину постоянного тока для всех инверторов постоянного и переменного тока, а не на отдельный выпрямитель в каждом приводе переменного тока.

Динамическое торможение или регенерация?

Динамическое торможение используется, когда необходимо периодически рассеивать энергию, а регенерация обычно предпочтительна, когда двигатель часто работает как генератор. С точки зрения приложения, капитальный ремонт нагрузок (состояние, при котором нагрузка движется со скоростью, превышающей заданную скорость двигателя), таких как конвейеры и краны, вызывает постоянную выработку энергии и делает восстановление и повторное использование более рентабельным. Но приложения, в которых скорость замедления меняется, например вентиляторы, подходят для динамического торможения.В то время как регенерация снижает потребление энергии, динамическое торможение снижает износ тормозных компонентов, которые зависят от трения. И хотя энергия теряется в виде тепла при динамическом торможении, ее первоначальная стоимость значительно меньше, чем у рекуперативных приводов.

.

Что такое электрическое торможение двигателя постоянного тока

Электрическое торможение обычно используется в приложениях для остановки агрегата, приводимого в движение двигателями, в точном положении или для надлежащего управления скоростью ведомого агрегата при его замедлении. Электрическое торможение используется в тех случаях, когда требуются частые, быстрые, точные или аварийные остановки.

Электрическое торможение позволяет плавно останавливаться без каких-либо неудобств для пассажиров.

При опускании нагруженного подъемника электрическое торможение поддерживает скорость в безопасных пределах.В противном случае скорость машины или привода достигнет опасных значений.

Когда поезд спускается по крутому склону, применяется электрическое торможение, чтобы удерживать скорость поезда в предписанных безопасных пределах. Электрическое торможение чаще используется там, где применяются активные нагрузки. Несмотря на электрическое торможение, тормозное усилие также можно получить с помощью механических тормозов.

Недостатки механического торможения

Основные недостатки механического торможения следующие:

• Требует частого обслуживания и замены тормозных колодок.
• Мощность торможения теряется в виде тепла.

Несмотря на некоторые недостатки механического торможения, оно также используется вместе с электрическим торможением для обеспечения надежной работы привода. Он также используется для удержания привода в состоянии покоя, поскольку многие методы торможения не создают крутящий момент в состоянии покоя.

Типы электрического торможения

В двигателе постоянного тока существует три типа электрического торможения. Это рекуперативное торможение, динамическое или реостатическое торможение и торможение при пробке или торможение обратным током.

Для подробного изучения рекуперативного торможения щелкните по ссылке ниже:

См. Также: Рекуперативное торможение

Подробное описание динамического торможения приведено в статье «Динамическое торможение или реостатическое торможение».

См. Также: Динамическое торможение или реостатическое торможение двигателя постоянного тока

Для получения дополнительной информации по теме «Заглушка или реверс, текущее торможение» щелкните ссылку, приведенную ниже:

См. Также: Торможение при включении или обратном токе

.