Б) тормозные режимы

Кроме двигательного режима на практике применяют тормозные режимы для целей подтормаживания, останова, изменения направления вращения.

Возможны три основных способа электрического торможения (рис. 2.7.):

– генераторное торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное);

– динамическое торможение;

– торможение противовключением.

Рис. 2.7. Механические характеристики шунтового двигателя постоянного тока в тормозных режимах

Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное) – работа двигателя параллельно с сетью, осуществляется в том случае, когда скорость вращения оказывается выше скорости вращения идеального холостого хода (ω > ω ₀) и его ЭДС Е ген больше приложенного напряжения (Е ген > U н). Повысить ЭДС Е ген = ω _ген сФ можно, или увеличив скорость вращения якоря, или увеличив магнитный поток. Двигатель здесь работает в режиме генератора параллельно с сетью, отдает ей электрическую энергию. Ток при этом изменяет свое направление

, (2.17)

следовательно, меняет знак и момент двигателя

М дв = – КФI я, (2.18)

Графически механические характеристики двигателя в режиме генератора с отдачей энергии в сеть являются продолжением характеристик двигательного режима в область IV квадранта. Такое торможение является весьма экономичным, поскольку оно сопровождается отдачей в сеть электрической энергии.

Торможение противовключением – работа двигателя последовательно с сетью осуществляется в том случае, когда обмотки включены для одного направления вращения, а якорь двигателя под воздействием внешнего момента (вариант тормозного спуска) или сил инерции (вариант остановочного торможения – изменение полярности якоря на ходу двигателя) вращается в противоположную сторону. Якорь двигателя в варианте тормозного спуска вращается в сторону, противоположную по сравнению с двигательным режимом. При этом направление ЭДС Е пр, развиваемой в обмотках якоря, будет совпадать с напряжением сети. В варианте остановочного торможения, в результате переключения полярности якоря, в обмотке якоря изменится направление тока. При неизменном направлении магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, получается момент двигателя, направленный против вращения якоря, то есть получается режим как и при тормозном спуске.

Сила тока якоря в режиме торможения противовключением (якорь вращается в обратную сторону по сравнению с двигательным режимом, ЭДС изменила направление на обратное, направление магнитного потока не изменилось)

, (2.19)

Сила тока в якоре будет равна больше, чем в двигательном режиме и составляет (20…40) I н, а соответственно и величина момента, поэтому для ограничения тока и момента в необходимых пределах, необходимо в цепь якоря вводить добавочное регулируемое сопротивление резистора.

Графически механические характеристики двигателя в режиме противовключения являются продолжением характеристики двигательного режима в область II квадранта. Вырабатываемая двигателем и потребляемая из сети энергия выделяется в виде тепла в сопротивлениях цепи якоря, поэтому торможение противовключением не экономично.

Динамическое торможение происходит при отключении якоря двигателя от сети и замыкании его на сопротивление добавочного резистора (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Схема включения шунтового двигателя постоянного тока при динамическом торможении

Чем меньше сопротивление R д.я.дин, тем больше ток идет по обмотке якоря, вращающегося по инерции, и тем сильнее его тормозящее действие. Динамическое торможение имеет два варианта: независимого возбуждения (обмотка возбуждения при этом остается присоединенной к сети), самовозбуждения (обмотка при этом остается присоединенной к якорю двигателя).

Вследствие того, что ЭДС Е дин. двигателя сохраняет такой же знак, как и в двигательном режиме, а напряжение извне к якорю не прикладывается, ток якоря меняет знак на обратный

, (2.20)

Следовательно, меняет знак и момент двигателя

М дв = – кФI я, (2.21)

При динамическом торможении механические характеристики проходят через начало координат в область IV квадранта и являются прямой линией при независимом возбуждении (М дв≡ I я) и криволинейной линией при самовозбуждении (М дв≡ I я²).