Лабораторная работа 4. Торможение трехфазного

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

1. Цель работы: ознакомиться с различными способами тор­можения асинхронного двигателя с короткозамкнутым (к.з.) ротором.

 

Адание

2.1. к самостоятельной работе:

- изучить и кратко описать тормозные режимы трехфазного асин­хронного двигателя с к.з. ротором [3,5,7,11,13];

- вычертить принципиальные электрические схемы торможения двигателя (рис. 4.2, 4.3, 4.5,а) и составить по ним монтажные схемы, ис­пользуя рис.3.3, 4.5,6;

- подготовить устные ответы на контрольные вопросы. 2.2. к работе в лаборатории:

- ознакомиться с оборудованием и приборами стенда, определить постоянные измерительных приборов;

- собрать монтажные схемы, провести испытание в соответствии с указаниями к выполнению работы;

- построить график зависимости n₂=F(М), в двигательном и генераторном режимах;

- записать выводы по результатам экспериментов.

 

 

Общие сведения

Время, прошедшее с момента отключения двигателя от сети до его полной остановки, называется временем свободного выбега.

Чем больше маховые массы рабочей машины и электродвигателя и чем выше скорости их вращения, тем больше время свободного выбега. Большое время свободного выбега - это вынужденный перерыв в рабо­те, снижающий производительность труда на данной машине. Умень­шить время свободного выбега можно, используя электродвигатель в качестве электротормоза.

Рассмотрим некоторые тормозные режимы и способы торможения электродвигателей.

Торможение с рекуперацией энергии заключается в том, что на пе­риод торможения двигатель переводится в генераторный режим и отда­ет электрическую энергию в сеть.

Обмотка статора остается включенной в сеть, потребляет реак­тивную мощность Q и создает за счет нее вращающееся магнитное поле с частотой

n₁ =60צ / p, (4.1) где n₁ - частота вращения магнитного поля статора, мин^-1;

f - частота переменного тока сети, Гц;

р - число пар полюсов статора.

Значение числа полюсов 2р дано в обозначении типа двигателя. Например, у двигателя 4А112МА 8 УЗ 2р = 8, р = 4.

Под действием внешних сил или запасенной кинетической энергии ротор двигателя вращается в прежнем направлении. Если частоту вра­щения ротора n₂ сделать выше n₁, магнитное поле ротора будет индук­тировать в обмотке статора ЭДС Е больше напряжения сети U. За счет этого изменится направление активной составляющей тока статора Iа и активной мощности Р, которая будет отдаваться в сеть и полезно ис­пользоваться другими потребителями. При этом двигатель, отдавая электрическую энергию в сеть, потребляет запасенную в системе

"двигатель - рабочая машина" механическую энергию и тормозится.

Величина тормозного момента зависит от разности частот враще­ния ротора и магнитного поля (рис. 4.1).

В режиме рекуперативного торможения скольжение двигателя s=(n₁-n₂) / n₁ будет отрицательным.

Чтобы выполнить условия рекуперативного торможения (n₂>n₁), нужно либо увеличить n₂, либо уменьшить n₁.

Первый случай имеет место при опускании груза в подъемных ме­ханизмах. Двигатель включается на спуск груза и разгоняется под его действием до такой скорости, при которой тормозной момент уравно­весит статический момент груза. Кроме того, рекуперативное торможе­ние применяется при горячей обкатке двигателей внутреннего сгорания после ремонта. В этом случае увеличивая скорость вращения ДВС, пе­реводят асинхронный двигатель в генераторный режим, чем и создают механическую нагрузку на обкатываемый двигатель.

 

Рис. 4.1. Механические характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя в двигательном и генераторном режимах

Второй случай перевода двигателя в режим рекуперации приме­няется в многоскоростных двигателях путем переключения обмоток статора с меньшего числа пар полюсов на большее (формула 4.1). Маг­нитное поле снижает скорость, а ротор вследствие инерции вращается с прежней скоростью и затормаживается до n₂=n₁.

Динамическое торможение заключается в том, что двигатель от­ключается от сети трехфазного переменного тока и включается на по­ниженное напряжение постоянного тока (рис.4.3). Постоянный ток, протекая по обмотке статора, создает неподвижное магнитное поле. Ротор продолжает вращаться по инерции и пересекает это поле. В короткозамкнутой обмотке ротора индуктируется ЭДС и возникает ток I₂, магнитное поле которого взаимодействует с магнитным полем статора Ф. В результате взаимодействия создается момент Мт, направленный против вращения ротора

Мт=К× Ф× I₂, (4.2)

где К - коэффициент пропорциональности.

По мере торможения двигателя величина тормозного момента снижается и при остановке равна нулю. В этот момент времени посто­янный ток нужно отключить.

Величину тормозного момента можно регулировать, изменяя по­стоянный ток в обмотке статора, но при большом времени торможения он не должен превышать номинальный ток двигателя. Для питания по­стоянным током обычно применяется выпрямитель.

Таким образом, при динамическом торможении, как и при рекупе­ративном, двигатель работает в генераторном режиме, но вырабаты­ваемая электрическая энергия превращается в обмотке ротора в тепло и рассеивается в окружающем пространстве.

Торможение противовключением заключается в том, что в статоре работающего асинхронного двигателя изменяют направление враще­ния магнитного поля на обратное путем переключения двух любых ли­нейных проводов сети. Ротор по инерции вращается в прежнем на­правлении. За счет пересечения обмотки ротора магнитным полем ста­тора в ней индуктируется ЭДС и протекает ток, создающий при вза­имодействии с полем статора тормозной момент. При полной останов­ке двигатель необходимо отключить от сети. В противном случае он бу­дет разгоняться в обратном направлении, то есть произойдет реверси­рование.

В процессе торможения токи в обмотках статора могут превышать номинальные в 7...8 раз. Вся энергия торможения рассеивается на ак­тивном сопротивлении обмотки ротора.