Рекуперативное торможение. Тормозные режимы АД. Механические характеристики АД в тормозных режимах

Тормозные режимы АД. Механические характеристики АД в тормозных режимах

Лекция 14

Тормозным называется процесс изменения угловой скорости вращения электродвигателя от номинального значения до нулевого.

Различают механические способы торможения под действием фрикционных сил, приложенных к валу двигателя, а также электрические, основанные на том, что электромагнитный момент двигателя направляют противоположно скорости вращения и называют тормозным моментом.

Кроме того, существует самоторможение, при котором двигатель останавливается после выключения сети под действием статического момента сопротивления.

Электрические способы торможения подразделяют:

Рекуперативное торможение;

Торможение противовключением;

Динамическое торможение.

При рассмотрении физических процессов, характеризующих любой способ торможения, будем рассматривать простейшую модель АД, на которой его механические параметры (момент, угловая скорость вращения и синхронная скорость вращения) будут представлены в виде дугообразных стрелок. Причем направление стрелки будет соответствовать направлению того или иного параметра, а о соотношении этих величин будем судить по длине дугообразной стрелки.

В рекуперативном режиме угловая скорость вращения ротора ω по направлению совпадает с электромагнитным моментом М и угловой скоростью вращения ВМП ω₀. Но при этом под действием, например, какого-либо активного источника механической энергии, ротор разгоняется на столько, что его скорость становится больше скорости вращения ВМП. При этом скольжение становиться отрицательным, т. е.

И как следствие изменяется направление пересечения обмоток ротора с силовыми линиями магнитного поля, что приводит к отрицательному моменту в соответствии с правилом левой руки и при этом по отношению к направлению вращения, момент становится тормозным (рис. 3.16).

М

ω

ω₀

Рисунок 3.16 – Направление механических параметров при рекуперативном торможении

При этом механическая характеристика ω=f(M) будет являться продолжением механической характеристики в двигательном режиме, и находиться во втором квадранте (рис. 3.17).

ω рад/с

ω₀ Двигательный режим

Рекуперативный режим

М, Н·м

Рисунок 3.17 – Механическая характеристика при рекуперативном торможении

При этом направление потоков энергии в электроприводе будет следующее: кинетическая энергия вращения будет направлена от механизма к двигателю, которая преобразуется в электрическую и в свою очередь будет направлена от двигателя к питающей сети. Это обеспечивает высокую экономичность процессу рекуперативного торможения. Однако в рассмотренном варианте рекуперативный режим не обеспечивает снижение скорости двигателя и тем более его остановки и может быть использован только в грузоподъемных устройствах для обеспечения плавности процесса подъема и спуска груза.

Реализация рекуперативного режима для снижения скорости вращения возможна в следующих случаях:

1) Переключение фаз статорной обмотки с целью увеличения числа пар полюсов двигателя (рис. 3.18). После увеличения числа пар полюсов двигателя, рабочая т. а переходит в т. b, далее скорость снижается до т. с.

p

ω рад/с

2p

ω₀

-М=М_Т М_НОМ. М, Н·м

Рисунок 3.18 – Механические характеристики АД при снижении скорости вращения путем переключения фаз статорной обмотки

2) Уменьшение частоты питающей сети (рис. 3.19). Первый скачок частоты должен быть таким, чтобы рабочая т. а перешла во второй квадрант в т. b. После чего скорость двигателя снижается до т. с. Далее нужно снова снизить частоту и т.

ω рад/с

b

ω₀ а f=f_HOM.

с

ωНОМ.

f ^'< f_HOM.

f ^''< f ^'

-М=М_Т М_НОМ. М, Н·м

Рисунок 3.19 - Механические характеристики АД при снижении скорости вращения путем уменьшения частоты питающей сети

Главным преимуществом рекуперативного торможения является высокая энергетическая эффективность. Недостаток – сложность реализации и как следствие ограниченная область применения.