Сравните способы торможения двигателей постоянного тока с точки зрения их экономичности

Торможение двигателей постоянного тока

Для быстрого торможения двигателя его переводят в режим, при котором электромагнитный момент изменяет направление. Различают три способа торможения: 1) динамическое; 2) генераторное (рекуперативное); 3) противовключением.

При динамическом торможении якорь отключают от питающего напряжения и замыкают на реостат R_т (рис. а). Из уравнения для якорной цепи 0 = Е + (R_я + R_т)I_я следует, что ток I_я, а значит и момент М, изменяют направление (рис., б). Поскольку частота n не может изменяться скачком, то в момент переключения рабочая точка из а₁ по горизонтали переходит в а₂ и затем, замедляясь по наклонной прямой, в точку останова 0.

Рекуперативное торможение происходит при наличии условия E > U. Из уравнения U = E + I_яR_я следует, что при этом I_я, а значит и M, становятся отрицательными, что может наблюдаться при спуске двигателем груза или ходе под уклон трамвая. Якорь может набрать частоту n > n₀. На рис. 3.82, в это соответствует движению рабочей точки из позиции а₁, через точку n₀ в а₂, т. е. переходу машины из двигательного режима (M > 0) в генераторный (M

. Схема (а) и диаграмма (б) динамического торможения, диаграмма рекуперативного торможения (в)

Торможение противовключением выполняют, изменяя полярность подключения якоря (рис. а).

После перевода переключателя из позиции 1–1‘ в позицию 2–2‘ уравнение якорной цепи принимает вид

.

Ток I_я, а значит и момент M, изменяют знак. Для ограничения тока в цепь якоря вводится добавочное сопротивление R_д. На рис. б изменению знака U сооветствует переход к обращенной механической характеристике 2. Добавление R_д в цепь якоря ухудшает «жесткость» этой характеристики (характеристика 3). Рабочая точка из позиции а₁ скачком переходит в а₂ и затем по характеристике 3 скользит вниз. Если в момент прохождения точкой горизонтальной оси (n = 0) не отключить питающее напряжение, точка продолжит движение по 3, т. е. начнется разгон ДПТ в обратном направлении (реверс). Этот процесс является самым быстрым (и самым неэкономичным) способом реверсирования.

Источник

Торможение электроприводов с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения: динамическое (реостатное) с независимым возбуждением и с самовозбуждением и торможение противовключением. Тормозные характеристики.

У двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, также как и у двигателей с независимым возбуждением, используется два способа торможения: динамическое (реостатное) торможение и торможение противовключением .

Учитывая особенности двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, у них можно осуществить два вида реостатного торможения: торможение с независимым возбуждением и торможение с самовозбуждением.

Торможение в режиме независимого возбуждения

При торможении в режиме независимого возбуждения, обмотка возбуждения отключается от обмотки якоря и подключается к постороннему источнику постоянного тока, а якорь электродвигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении в режиме независимого возбуждения.

Характеристики в тормозных режимах описываются уравнениями:

Это прямые линии, проходящие через начало координат. Наклон этих линий зависит от величины добавочных сопротивлений, включаемых в цепь якоря.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении в режиме независимого возбуждения. R_доб.3>R_доб.2>R_доб.1

Торможение с самовозбуждением

При торможении с самовозбуждением обмотка возбуждения не отключается от якоря, а переключается с помощью схемы управления таким образом, чтобы направление тока в обмотке возбуждения осталось таким же, как и в двигательном режиме.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении с самовозбуждением.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении с самовозбуждением. R_доб.3>R_доб.2>R_доб.1

Для возникновения и существования режима самовозбуждения необходимо соблюдение такого условия, как наличие остаточного магнетизма, и поток остаточного магнетизма должен совпадать по направлению с основным магнитным потоком, именно поэтому необходимо сохранить направление магнитного потока таким же, каким оно было в двигательном режиме.

Торможение в режиме самовозбуждения происходит медленнее, чем в режиме независимого возбуждения, так как тормозные характеристики нелинейные.

Торможение противовключением

Торможение противовключением осуществляется изменением полярности на обмотке якоря, при этом в обмотке возбуждения должно быть сохранено то же направление тока, которое было в двигательном режиме.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при торможении противовключением.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при торможении противовключением.

Источник

Торможение двигателей постоянного тока

Виды электрического торможения. Электрические двигатели, как правило, используют не только для вращения механизмов, но и для их торможения. Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения без применения механических тормозов.

Различают три вида электрического торможения двигателей постоянного тока: 1) рекуперативное торможение — генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть; 2) динамическое или реостатное торможение — генераторное торможение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря; 3) электромагнитное торможение — торможение противовключением.

Во всех указанных режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном и, т. е. является тормозным.

Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельным в озбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его частоты вращения и выше п0 = U/ceФ. В этом случае ЭДС машины становится больше напряжения сети и ток согласно (8.80) изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована.

В машине с параллельным возбуждением (рис. 8.71, а) механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов.

Рис. 8.71. Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах.

Динамическое торможение. При этом виде торможения двигателя с параллельным возбуждением обмотку якоря отключают от сети и присоединяют к ней реостат Rдо6 (рис. 8.72, а) При этом машина работает как генератор, создает тормозной момент, но выработанная электрическая энергия бесполезно гасится в реостате. Регулирование тока Ia = Е/(ΣRa + Rдоб), т. е. тормозного момента М, осуществляют путем изменения сопротивления Rдоб, подключенного к обмотке якоря.

Рис. 8.72. Схема и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения.

Электромагнитное торможение. В этом режиме изменяют направление электромагнитного момента М, сохраняя неизменным направление тока из сети, т. е. момент делают тормозным. Последнее осуществляют так же, как и при изменении направления вращения двигателя — путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря (рис. 8.76, а) или к обмотке возбуждения. Чтобы ограничить значение тока в этом режиме, в цепь обмотки якоря вводят добавочное сопротивление Rдоб. Регулирование тока Ia = (U + Е)/(ΣRa + Rдоб), т. е. тормозного момента М, осуществляют путем изменения сопротивления Rдоб или ЭДС Е (тока возбуждения Iв). Механические характеристики в этом режиме для двигателей с параллельным и последовательным возбуждением показаны на рис. 8.76, б и в.

Рис.8.76. схема и механические характеристики двигателей в режиме электромагнитного торможения.

21.Универсальные коллекторные двигатели — это электродвигатели малой мощности последовательного возбуждения с секционированной обмоткой возбуждения, благодаря чему они могут работать как на постоянном, так и на переменном стандартных напряжениях примерно с одинаковыми свойствами и характеристиками. Такие электродвигатели используют для привода маломощных быстроходных устройств и многих бытовых приборов. Они допускают простое, широкое и плавное регулирование скорости.

По своему устройству эти двигатели отличаются от двигателей постоянного тока общего применения конструкцией статора, магнитную систему которого собирают из топких изолированных друг от друга листов электротехнической стали с выступающими полюсами, на которых размещают по две секции обмотки возбуждения. Эти секции соединяют последовательно с якорем и располагают по обе стороны от его выводов, что снижает радиопомехи от ценообразования на коллекторе под щетками, которое при питании двигателя от сети переменного напряжения особенно усиливается из-за существенного ухудшения условий коммутации.

Источник

Торможение электродвигателя

Подписка на рассылку

Производственные процессы, связанные с эксплуатацией оборудования, оснащенного электрическими двигателями переменного или постоянного тока, требуют периодической остановки. Однако после отключения питающего напряжения от электродвигателей, их роторы продолжают вращение по инерции и останавливаются только через определенный промежуток времени. Такая остановка электродвигателя называется свободным выбегом.

Для электродвигателей, работающих с частыми пусками-остановами, остановка способом свободного выбега не подходит. Чтобы сократить время, необходимое для полной остановки вращения ротора применяется принудительное торможение. Способы торможения электродвигателя подразделяются на механические и электрические.

Механическое торможение

Остановка двигателей при таком способе торможения осуществляется благодаря специальным колодкам на тормозном шкиве. После отключения питающего напряжения тормозные колодки под воздействием пружин прижимаются к шкиву. В результате возникающего трения колодок о шкив кинетическая энергия вращающегося вала преобразуется в тепловую, что и приводит к его полной остановке. После подачи напряжения электромагнит (YB) растормаживает колодки, и эксплуатация электродвигателя продолжается в штатном режиме.

В зависимости от схемы электрического торможения, кинетическая энергия вращающегося ротора может отдаваться в сеть или на батарею конденсаторов, а также преобразовываться в тепло, которое поглощается обмотками электродвигателя или специальными реостатами.

Динамическое торможение электродвигателя

Эта схема остановки подходит для трехфазных электродвигателей как с которкозамкнутым, так и с фазным ротором.

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

Обмотки статора после подачи на них постоянного напряжения генерируют стационарное магнитное поле, под воздействием которого в короткозамкнутой «беличьей клетке»

вращающегося ротора начинает индуцироваться электрический ток, вызывающий появление томозного момента. Направление этого момента противоположно направлению вращения останавливающегося вала. После остановки двигателя подача постоянного напряжения на обмотки статора прекращается.

В двигателях с фазным ротором величину тормозного момента можно регулировать с помощью дополнительных сопротивлений, в качестве которых используются пусковые резисторы.

Торможение противовключением

Торможение асинхронного электродвигателя методом противовключения осуществляется путем реверсирования двигателя без отключения от питающей сети.

Управление торможением выполняется реле контроля скорости. В рабочем режиме контакты реле замкнуты. После нажатия на кнопку «СТОП» (SBC) группа контакторов производит переключение двух фаз, меняя порядок их чередования. В результате этого магнитное поле статора начинает вращаться в противоположном направлении, что приводит к замедлению вращения ротора. Когда скорость вращения становится близкой к нулю, реле контроля скорости размыкает контакты и подача питающего напряжения прекращается.

Конденсаторное торможение электродвигателей

Этот способ, называемый еще торможение с самовозбуждением, применим только к электродвигателям с короткозамкнутым ротором.

После прекращения подачи питающего напряжения ротор электродвигателя продолжает вращение по инерции и генерирует в обмотках статора электрический ток, который вначале заряжает батарею конденсаторов, а после накопления номинального заряда возвращается в обмотки. Это приводит к возникновению тормозного момента, величина которого зависти от емкости конденсаторных батарей, подключенных к каждой фазе по схеме «звезда» или «треугольник». Торможение с самовозбуждением применяется на двигателях с большим числом пусков-остановов, так как величина потерь энергии в двигателях при такой схеме остановки минимальная.

Рекуперативное торможение

Рекуперативное или иначе генераторное торможение асинхронных электродвигателей на практике используется в качестве предварительного подтормаживания , а также при опускании грузов кранами всех типов или пассажирских и грузовых лифтовых кабин.

Торможение асинхронного электродвигателя в рекуперативном режиме происходит, когда номинальная частота вращения ротора превышает его синхронную частоту. Двигатель начинает генерировать электрическую энергию и отдавать ее в питающую сеть, в результате чего создается тормозящий момент. Такой способ остановки применяется для многоскоростных двигателей путем постепенного переключения с большей частоты вращения ротора на меньшую. Таким образом, в определенный момент скорость, вращающегося под воздействием инерции вала, будет больше синхронной частоты, соответствующей подключенному количеству полюсов статора. Кроме того, рекуперативная схема торможения применяется для двигателей, подключенных к преобразователям частоты. Для этого достаточно уменьшить частоту питающего напряжения.

Остановка двигателей постоянного тока (ДПТ)

Торможение электродвигателей постоянного тока осуществляется противовключением и динамическим способом.

Динамическое торможение

Такая схема торможения применяется для двигателей с независимым возбуждением.

После нажатия кнопки «Стоп» (SB1) происходит отключение обмоток якоря от питающей сети и переподключение их на тормозной резистор. В обмотках якоря, вращающегося по инерции в стационарном магнитном поле, индуцируется постоянный ток, который проходя по обмоточным проводам резистора, преобразовывается в тепловую энергию.

Торможение противовключением

Метод противовключения основан на изменении полярности напряжения, подключаемого к обмоткам индуктора или якоря двигателя. Это приводит к смене полярности магнитного потока или направлению тока, индуцируемого в якоре. Таким образом, направление вращающего момента меняется на противоположное, что вызывает появление тормозящего эффекта. Скорость вращения якоря контролируется реле скорости, которое отключает питание якоря, когда она приближается к нулевой.

Источник