Что такое динамическое торможение асинхронного двигателя применение

Динамическое торможение двигателя

Динамическое торможение применяют для быстрой и точной остановки двигателя. Схема динамического торможения двигателя с описание работы находится здесь. В этой же статье мы рассмотрим физические процессы протекающие при динамическом торможении асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.

Динамически торможение вращающегося по инерции инерции короткозамкнутого ротора двигателя возникает после отключения обмотки статора от питающей сети переменного тока. Двигатель останавливается после присоединения обмотки к источнику постоянного тока.

Постоянные токи в фазах обмотки статора обуславливают соответствующую ЭДС, возбуждающую в двигателе неподвижное магнитное поле. Оно наводит в фазах обмотки вращающегося ротора переменные ЭДС и токи убывающей частоты. Следовательно, асинхронный двигатель переходит в режим генератора переменного тока с неподвижными магнитными полюсами. В этом режиме двигатель преобразует кинетическую энергию движущихся и вращающихся по инерции звеньев производственного механизма в электрическую, переходящую в тепловую энергию в цепи обмотки ротора.

Взаимодействие магнитного поля, возбужденного магнитодвижущей силы обмотки статора, с током в фазах обмотки ротора обуславливает возникновение тормозного момента, под действием которого ротор двигателя останавливается.

Рис. 1. Схемы включения фаз обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя на постоянное напряжение при динамическом торможении

Величина тормозного момента зависит от значения магнитодвижущей силы обмотки статора, величины активного сопротивления регулируемых резисторов цепи обмотки ротора и его скорости. Для получения удовлетворительного торможении величина постоянного тока должна быть в 4 — 5 paз больше тока холостого хода асинхронного двигателя.

Механические характеристики асинхронной машины при динамическом торможении проходят через начало координат, так как при скорости, ранней нулю, тормозной момент отсутствует. Величина максимального тормозною момента возрастает с увеличением постоянною тока, но не зависит от величины активных сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь обмотки ротора, которые определяют его скорость, при которой момент достигает значения Мт = Ммах G . При заданном тормозном моменте Мт увеличение активных активного сопротивления резисторов Rд приводит к возрастанию скорости ротора.

Динамическое торможение асинхронных двигателей достаточно экономично и осуществимо как при скоростях меньших синхронной скорости, так и при скоростях, превышающих ее (рис. 2).

Рис. 2. Механические характеристики трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором при динамическом торможении

Для трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором также часто применяют конденсаторное торможение, при котором к зажимам обмотки статора присоединяют симметричную трехфазную батарею конденсаторов, которая после отключения машины от питающей сети и вращающемся по инерции роторе обеспечивает возбуждение в обмотке статора трехфазной симметричной системы напряжений. Вследствие перехода машины на генераторный режим возникает тормозной момент, снижающий скорость ротора двигателя. Подробнее об этом читайте здесь: Конденсаторное торможение асинхронных электродвигателей

Источник

Динамическое торможение.

Известны 2 вида динамического торможения:

— с независимым возбуждением ;

Способ применяют для быстрой остановки АЭД в нереверсивных приводах.

Сущность динамического торможения асинхронных ЭД заключается в том, что трехфазная обмотка статора отключается от сети и на любые 2 фазы подается источник постоянного тока пониженного напряжения (от независимого источника постоянного тока — возбудителя или от выпрямителя) .

На схеме — трансформатор Tр — понижающий.

«Каверзный» вопрос ? — Почему трансформатор Тр должен быть обязательно понижающим ?

Физическая сущность процесса :

Постоянный ток двух фаз обмотки статора после подключения создает в машине неподвижное магнитное поле. Ротор по инерции продолжает вращаться, и в его проводниках индуктируется ЭДС. Эта ЭДС в короткозамкнутом роторе создает ток ротора, который, взаимодействуя с неподвижным полем статора, создает тормозной момент. По мере торможения ЭДС ротора уменьшается, ток ротора, а следовательно и тормозной момент двигателя также уменьшаются и двигатель тормозится до нуля.

Читайте также:  Стало трясти двигатель на холостом ходу

Ответ на «каверзный» вопрос. Трансформатор TV должен быть понижающим,

т.к. на постоянном токе обмотка статора индуктивного сопротивления не имеет. И если

на обмотку статора подать постоянный ток номинального значения (380 Вольт), то ток

обмотки статора может значительно превысить номинальное значение и машина может

Способ торможения эффективен, однако недостатком его является необходимость источника постоянного тока или выпрямителя.

Существует способ динамического торможения АЭД по способу самовозбуждения.

(так называемое конденсаторное торможение). Он применяется для торможения ЭД

Сущность динамического торможения АЭД по способу самовозбуждения заключается в том, что трехфазная обмотка статора отключается от сети и подключается на три заряженных конденсатора (которые могут быть соединены или «звездой» или «треугольником»).

Вращающийся по инерции ротор, обладая остаточной индукцией, индуктирует

в обмотке статора небольшую начальную ЭДС самовозбуждения, которая в цепи с конденсаторами создаёт ёмкостной ток, создающий в машине неподвижное магнитное поле, которое в дальнейшем создает тормозной момент.

Самовозбуждение зависит от параметров машины и от ёмкости конденсаторов.

— возникновение тормозного момента только при ω выше 30-50 % от ω ном .

(см. диаграмму), т.к. конденсаторы в процессе торможения АД разряжаются и в конце

тормозного процесса торможение становится неэффективным.

16.3. Торможение противовключением.

Способ применяют для форсирования остановки АЭД при реверсе, а также для спуска тяжелых грузов.

Сущность способа торможения противовключением АЭД заключается в том, что при работе двигателя в одном направлении его схему подключения к сети переключают на работу в обратном направлении, т.е.меняют местами любые 2 фазы статора.

Если АЭД с фазным ротором, то в цепь фазного ротора вводят сопротивление противотока.

После переключения двух фаз магнитное поле статора мгновенно начинает вращаться в обратном направлении, а ротор по инерции вращается в прежнем направлении. Скольжение при этом резко возрастает, т.к. витки обмотки ротора движутся уже навстречу магнитному полю статора .

Из-за изменения направления вращения магнитного поля статора меняется фаза

ЭДС и активная составляющая тока ротора. Соответственно меняется направлениемомента двигателя, который для вращающегося по инерции ротора будет являться тормозным.

После переключения 2-х фаз :

1/. Резкий бросок тока (из-за большого скольжения Ѕ=2) для уменьшения которого

иногда в цепь обмотки статора включают добавочные резисторы.

2/. Тормозной момент получается малым, т.к. активная составляющая тока ротора

І2 ‘ * Cos ψ2 из-за большой частоты тока в роторе ƒ2 = ƒ1 * S = 50 х 2 = 100 Гц

3/. Для увеличения тормозного момента и уменьшения броска тока в цепь фазного ротора вводят тормозные резисторы.

4/. Для АЭД с фазным ротором режим торможения противовключением можно использовать с целью получения посадочных скоростей при опускании тяжелых грузов, когда несмотря на включение АД в сторону подъёма, ускорение его ротора будет происходить в сторону опускания.

5/.Если режим противовключения применяется для быстрой остановки АЭД, то в

схемах управления предусматривается реле скорости, отключающее ЭД от сети при

уменьшении скорости ротора примерно до 0. Если этого не сделать, то двигатель среверсирует, т.е. поменяет направление вращения.

Контрольные вопросы для самопроверки :

Читайте также:  Как переделать тахометр бензиновый двигатель на дизельный схема

1/. Рекуперативное торможение — сущность способа, диаграмма, практическое

2/. Как при рекуперативном торможении происходит возврат электроэнергии

3/. Динамическое торможение – сущность способа с независимым возбуждением,

диаграмма, практическое применение.

4/. Сущность динамического торможения по способу самовозбуждения.

5/. Торможение противовключением — сущность способа, диаграмма, практическое

Литература : Учебник , ( 1 ) , § 14

Занятие № 19

Практическая работа № 2

Тема : «Изучение способов пуска асинхронных двигателей

с глубоким пазом и двойной беличьей клеткой».

Цель работы : Изучение конструкции и методика пуска асинхронных двигателей

с глубоким пазом и двойной беличьей клеткой

План занятия : 1. Изучить конструкцию и назначение двигателей специального

2. Методика пуска АЭД с глубоким пазом и двойной беличьей

| следующая лекция ==>
Рекуперативное торможение асинхронных двигателей. | Уменьшить пусковой ток двигателя.

Дата добавления: 2017-03-29 ; просмотров: 2859 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Виды и схемы динамического торможения асинхронного двигателя

Электропривод является основой практического большинства современных механизмов. Одной из форм его работы является динамическое торможение асинхронного двигателя. Почему этот режим имеет такое значение и как он организовывается, попытаемся разобраться в этой статье.

Асинхронный двигатель и его работа

Очевидно, что режимы функционирования электродвигателей асинхронного типа напрямую зависят от их конструкции и общих принципов работы. Этот силовой агрегат совмещает в себе два ключевых компонента:

  1. Неподвижный статор. Пластинчатый цилиндр, в продольные пазы на внутренней поверхности которого укладывается проволочная обмотка,
  2. Вращающийся ротор. Совмещенный с валом сердечник (магнитопровод), который содержит прутковую обмотку на внешней стороне.

За счет различных частот вращения статора и ротора между ними возникает ЭДС, которая приводит вал в движение. Стандартное значение этого параметра может достигать 3000 об/мин, что требует определенного усилия для ее остановки. Из логических соображений можно заключить, что раз стартует двигатель за счет ЭДС, то и останавливать его тоже нужно электродинамическим путем.

Что такое динамическое торможение?

На этом месте может возникнуть закономерный вопрос: зачем что-то придумывать, если можно отключить двигатель от электросети, и он сам остановится? Это бесспорно так, но учитывая высокую частоту вращения и массо-центровочные характеристики, пройдет некоторое время до того момента, когда ротор полностью остановится. Этот период называется свободным выбегом и каждый в детстве его наблюдал, запуская простую юлу. Тем не менее, если работа оборудования предполагает частое использование пускателей, то такой режим приводит к очевидной потере времени.

Для быстрой остановки используются режимы торможения, которые предполагают трансформацию механической (в данном случае – кинетической) энергии искусственным путем. Все выделяют два основных вида торможения, которые подразделяются затем на подвиды:

  1. Механическое. Вал двигателя сообщается физически с тормозными колодками, вследствие чего возникает трение, быстрая остановка и выделение теплоты,
  2. Электрическое. Асинхронный двигатель останавливается за счет преобразования цепи подключения, вследствие чего механическая энергия трансформируется сперва в электрическую. Далее возможны два варианта ее израсходования, зависящие от схемы: либо избыток электричества выбрасывается в резервную цепь сети, либо трансформируется в тепло, за счет нагрева обмоток и сопротивления.

Динамическое торможение асинхронного двигателя относится к электрическому типу, так как в процессе обмотка статора отключается от сети с переменным током (две из трех фаз) и переводится в замкнутую цепь постоянного тока. При этом магнитное поле в статоре преобразуется из вращающегося в неподвижное. В роторе по-прежнему будет наводиться ЭДС, но момент будет направлен в обратную сторону, что приводит к торможению.

Главным преимуществом такого способа торможения является возможность плавно контролировать тормозящий момент (за счет изменения напряжения или сопротивления) и осуществлять точную остановку.

Читайте также:  Стук в двигателе на холостых оборотах мерседес

Основные виды динамического торможения

Организация принудительной остановки асинхронного двигателя по электрическому принципу может быть осуществлена несколькими способами:

  1. Электродинамическим. Это классический вариант, при котором две фазы нужно закоротить и перевести на питания от цепи постоянного тока,
  2. Рекуперативным (генераторным). Характеризуется возвратом лишней электроэнергии в сеть,
  3. Противовключением. Этот вариант реализуется по схеме реверса, то есть с подключением фаз через пару магнитных пускателей,
  4. Самовозбуждением. Подключением к обмоткам статора батареи конденсаторов.

Виды динамического торможения

Классическое динамическое торможение

Эффективность такого режима работы зависит от расчета и значения следующих параметров:

  1. Величина тока, который подается через параллельную цепь на обмотки статора. Чем выше этот показатель, тем больше момент торможения,
  2. Величина сопротивления, которое вводится в цепь ротора. Чем выше по расчету сопротивление, тем быстрее тормозится двигатель,
  3. Величина магнитной движущей силы (МДС). Иногда ее называют ампер витками, поскольку расчет ведется по формуле F = I×W, где I – величина тока, а W – количество витков.

Обмотка статора при этом может подключаться как минимум пятью разными способами:

  1. Треугольником,
  2. Треугольником с закороченными фазами,
  3. Звездой,
  4. Звездой с закороченным нулем,
  5. Звездой с закороченными двумя фазами.

В каждом случае на основании векторной диаграммы ведется расчет МДС, тормозного сопротивления и напряжения цепи.

Рекуперативное торможение

Режим рекуперативного торможения

Поскольку избыток электроэнергии, который высвобождается в процессе торможения, направляется обратно в сеть через мост/батарею конденсаторов, то этот режим работы считается наиболее экономичным. Наиболее часто этот способ применяется в подъемно-транспортной технике и оборудовании, которое работает на перемещение грузов или собственного веса под уклон. Классический пример – лифт, где рекуперативное торможение приводного двигателя используется для начального подтормаживания. Также подобная схема широко используется в электрифицированном транспорте, например, в трамваях, троллейбусах, электричках. Применяют ее и в специальной технике, например, экскаваторах, широко используемых на строительстве мостов, дорог, зданий и т. п.

Принцип расчета и организации генераторного режима заключается в превышении частотой вращения ротора ее синхронного значения. В таком случае электромагнитный момент меняет направление, что приводит к торможению.

Торможение противовключением

Схема торможения противовключением

На практике режим противовключения может быть организован несколькими разными способами. Классическим является использование пары магнитных пускателей, подключенных по реверсной схеме. В этом случае, быстрая остановка агрегата осуществляется за счет изменения положения фаз (противовключение).

Основной пускатель КМ2 производит отключение двигателя М от сети. После этого параллельный пускатель КМ1 опять включает двигатель, меняя при это крайние фазы местами, то есть заставляя его вращаться в обратную сторону. Чтобы не допустить чрезмерного перегрева в цепь может быть введено дополнительное сопротивление. Также схема противовключения может быть реализована, если двигатель использовать в качестве тормоза для груза.

Торможение самовозбуждением

Схема торможения самовозбуждением

Этот вариант реализуется за счет подключения обмоток статора к параллельной конденсаторной батарее или мосту (расчет емкости придется вести). Когда двигатель отключается от сети и должен наступить режим выбега, угасающее магнитное поле начинает питать конденсаторы, а через них возвращается обратно в обмотку, создавая тормозной момент.

Как можно видеть, на практике используется целая гамма специфических режимов работы асинхронных двигателей, которыми можно добиться быстрой и точной его остановки. При частых пусках и остановках динамическое, рекуперативное, реверсное (на пускателях) или конденсаторное торможение (через расчет моста или батареи) могут повысить эффективность работ оборудования и снизить потери времени.

Источник