Динамическое торможение асинхронного двигателя выполняется отключением двигателя от трехфазной сети и подачи постоянного напряжения на любые две обмотки статора (AB, BC или AC). Магнитный поток в обмотках статора, взаимодействует с током ротора, создавая тормозной момент, что приводит к полному останову двигателя.
Подача напряжения на управляющую и силовую цепь осуществляется автоматическим выключателем QF. Нажатием кнопкой SB1 “Пуск” запитывается магнитный пускатель КМ1, который срабатывает и замыкает свои контакты:
и размыкает нормально замкнутый контакт КМ1.4 который не даст сработать магнитному пускателю КМ2, после срабатывания реле времени КТ.
Рисунок.1. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени
При нажатии кнопки SB2 “Стоп” катушка пускателя КМ1 обесточивается и пускатель одновременно возвращает свои контакты в исходное положение:
В схеме применено реле времени с выдержкой времени при размыкании. Длительность подачи постоянного напряжения на статор будет равна выдержки реле КТ. После истечении выдержки скорость вала двигателя близка к нулю, контакты КТ размыкаются и обесточивают КМ2 и двигатель отключается от сети.
Для регулировки интенсивности торможения в цепь статора включен регулировочный резистор R. В схеме применена блокировка с помощью размыкающих контактов КМ1.4 и КМ2 для невозможности включения статора двигателя одновременно в сеть постоянного и трехфазного тока.
electrikam.com
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(Минсельхоз России)
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«КУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. ПРОФ. И.И.ИВАНОВА»
Кафедра Электротехники и МЖ
Лабораторная работа №3
по дисциплине «Электропривод»
КУРСК – 2007
Составили: профессор Серебровский В.И.
преподаватель Назаренко Ю.В.
Лабораторная работа №3
Цель работы: Изучить принцип работы и схемы автоматического управления торможением асинхронного короткозамкнутого электродвигателя
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Асинхронный двигатель (АД) может работать в следующих тормозных режимах:
а) генератором;
б) противовключения;
в) динамического торможения.
Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть возможно при частоте вращения ротора АД выше синхронной, при этом АД создает момент, противодействующий моменту вращения приводной машины. Тем самым, пытаясь затормозить приводной двигатель, АД загружает его, забирает с его вала механическую энергию и превращает ее в электрическую, становясь генератором (отсюда название тормозного режима). Механические характеристики асинхронного двигателя в координатах М и n имеет вид (рис. 3.1)
По мере приближения частоты вращения АД, работающего в двигательном режиме, к синхронной (n c) момент его приближается к нулю.
При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора воздействием внешнего момента, когда частота вращения ротора больше частоты вращения магнитного поля (n > n o), двигатель работает генератором параллельно с сетью, в которую он может отдавать электрическую энергию, потребляя при этом реактивную мощность для возбуждения.
Генераторному торможению с отдачей энергии в сеть соответствуют участки характеристики, расположенной в квадрате II (рис.3.1). В этом режиме критический момент имеет большую величину, чем в двигательном режиме. Режим генераторного торможения с отдачей энергии в сеть применяется практически в двигателях с переключением полюсов, а также в приводах грузоподъемных машин, тормозных стендах (подъемники, экскаваторы и т.д.).
Испытуемый двигатель оборудован устройством – реле контроля скорости (РКС) (иначе – реле контроля частоты вращения вала).
Механические характеристики трехфазного асинхронного электродвигателя
1-естественная; 2, 3, 4-искуственные характеристики; 5-характеристика торможения противовключением ; 6, 7- характеристика динамического торможения. линия перехода из двигательного режима в генераторный.
Рис. 3.1.
Схема подсоединения обмоток асинхронного двигателя
при изучении работы АД в режиме противовключения
а- с промежуточным реле; б- без промежуточного реле.
Рис. 3.2.
Торможение противовключением имеет большее применение на практике. Режим торможения противовключением может быть получен изменением порядка следования фаз в обмотке статора, т.е. изменением направления вращения магнитного потока. Для ограничения тока и получения соответствующего момента при торможении необходимо у двигателей с контактными кольцами включить в роторную цепь дополнительное сопротивление Rт. Ротор при этом вращается против поля и постепенно замедляется. Когда скорость спадает до нуля, двигатель должен быть отключен до сети, иначе он может вновь перейти в двигательный режим, тогда ротор его будет вращаться в направлении обратном предыдущему. Таким образом, схема автоматического торможения асинхронного электродвигателя должна, во-первых, после отключения асинхронного электродвигателя автоматически подключать обмотку статора электродвигателя «на реверс», во-вторых, автоматически отключать обмотку статора от питающей сети при снижении частоты вращения ротора до нуля.
Автоматизация торможения противовключением АД достигается с помощью реле контроля скорости. Оно состоит из постоянного магнита P, помещенного внутри подвижного кольца С (статор). Постоянный магнит наглухо соединен с валом электродвигателя и вращается вместе с ним. Кольцо С имеет обмотку в виде беличьего колеса и жестко соединено с рычагом K. При вращении вала электродвигателя, а, следовательно, и магнита P, в статоре реле появляется ток, поле которого, взаимодействуя с полем магнита, создает вращающий момент, стремящийся повернуть статор в сторону вращения магнита. Величина этого момента зависит от частоты вращения ротора (вала) электродвигателя.
Схема работы РКС
Рис. 3.3.
При достижении электродвигателем определенной частоты вращения момент на реле становится достаточным, чтобы повернуть статор РКС с рычагом K и отжать пружину, действующую на контактную систему. Контактная система РКС в электрической схеме управления автоматическим торможением асинхронного электродвигателя производит соответствующие переключения, чем и достигается автоматизация торможения. При остановке электродвигателя рычаг K возвращается в исходное положение. Характеристика перехода из двигательного режима работы АД в тормозной приведена на рис. 3.1.
Торможение противовключением используют для быстрой остановки механизмов с большими моментами инерции или же для сокращения непроизводительного времени работы механизмов при естественном торможении и ускорение времени замены обрабатываемой детали.
Пуск и автоматическое торможение противовключением асинхронного электродвигателя осуществляются по схеме, показанной на рис. 3.2, а. В ней используются два контактора — линейный KЛ и тормозной КТ, промежуточное реле РП, реле контроля скорости РКС, кнопки КнП — «пуск» и КнС — «стоп».
Контакторы КЛ и КТ включены по обычной реверсивной схеме. Защита двигателя осуществляется либо автоматическим выключателем, либо предохранителями и тепловыми реле.
Для пуска двигателя нажимают кнопку «Пуск». При этом срабатывает линейный контактор КЛ и включает двигатель в сеть. Контактор КЛ имеет два замыкающих и один размыкающий блок-контакты. Один замыкающий, блок-контакт шунтирует кнопку «пуск», другой подготавливает цепь катушки реле РП. При достижении валом двигателя некоторой скорости контакты реле РКС замыкаются и реле РП срабатывает. При этом один его замыкающий контакт шунтирует блок-контакт КЛ в цепи катушки реле РП, другой контакт реле РП также замыкается и подготавливает цепь питания катушки тормозного контактора КТ. При работе двигателя катушка контактора КТ не может получить питания, так как размыкающий блок-контакт КЛ в цепи катушки КТ разомкнут.
При нажатии кнопки «стоп» контактор КЛ отключается, его размыкающий блок-контакт в цепи катушки контактора КТ замыкается, контактор КТ срабатывает и подает на статор двигателя питание с обратной последовательностью фаз. Двигатель затормаживается, и при скорости ротора, близкой к нулю, реле РКС размыкает свои контакты, реле РП обесточивается и отключает контактор КТ. Торможение на этом заканчивается.
Схема на рис. 3.2, б отличается от предыдущей тем, что в ней отсутствует промежуточное реле РП, но для управления требуются кнопки «пуск» и «стоп» как с замыкающими, так и с размыкающими контактами.
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно подключением обмотки статора на сеть постоянного тока. Для перехода их двигательного режима в режим динамического торможения контактор КЛ
(рис. 3.4) отключает статор от сети переменного тока, а контактор КТ присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепь статора включается дополнительное сопротивление.
Проходя по обмотке статора, постоянный ток образует неподвижное поле, основная волна которого дает синусоидальное распределение индукции. Во вращающемся роторе возникает переменный ток, создающий свое поле, которое также неподвижно относительно статора. В результате взаимодействия суммарного магнитного потока с током возникает тормозной момент, величина которого зависит от намагничивающей силы статора, сопротивления ротора и скорости двигателя.
Механические характеристики для этого режима приведены в нижней части квадрата П (рис. 3.1). Они проходят через начало координат, так как при скорости равной нулю, тормозной момент в этом режиме также равен нулю. Критическое скольжение зависит от сопротивления, включенного в ротор. Оно увеличивается пропорционально росту сопротивления. Величина максимального момента при этом не изменяется (Мкр).
Динамическое торможение асинхронного электродвигателя с возбуждением статора постоянным током. Торможение противовключением получается резким, что для ряда приводов недопустимо. При динамическом торможении с возбуждением статора постоянным током тормозной момент нарастает плавно, максимальный тормозной момент получается при низкой скорости (20—30% номинальной).
Для осуществления динамического торможения асинхронного двигателя необходимо двигатель отключить от сети и подать на статор постоянный ток. Хорошие тормозные характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором получаются при подаче в статор постоянного тока, в 3-4 раза превышающего ток холостого хода Iх двигателя. Постоянный ток подают либо от сети (если есть заводская сеть постоянного тока), либо от выпрямителя.
Так как при постоянном токе ток в обмотках статора двигателя ограничивается только их омическим сопротивлением, напряжение источника постоянного тока должно быть значительно ниже номинального переменного напряжения (U__<10%Uн~). После окончания торможения питание статора постоянным током должно отключаться.
Схема управления динамическим торможением асинхронных электродвигателей зависит от источника постоянного тока (заводская сеть постоянного тока или выпрямитель) и времени затухания магнитного потока двигателя после отключения статора от сети переменного тока. В двигателях с фазным ротором (которые включаются и отключаются с введенным сопротивлением в цепь ротора) магнитный поток статора спадает практически мгновенно. В двигателях с короткозамкнутым ротором магнитный поток спадает замедленно (для малых двигателей в течение 1—1,5 с).
Постоянный ток для возбуждения статора двигателя от заводской сети подается сразу же после отключения статора от сети переменного тока (независимо от типа ротора двигателя).
При питании статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором от выпрямителя нельзя сразу после отключения статора от сети переменного тока подавать питание от выпрямителя, так как исчезающий в статоре магнитный поток индуктирует в его обмотках большую э. д. с, которая может повредить выпрямитель.
Поэтому подают постоянный ток на статор с некоторой выдержкой времени, пока не спадет магнитный поток статора.
Схема подсоединения обмоток асинхронного двигателя
при изучении работы АД в режиме динамического торможения
Рис. 3.4.
Пуск и динамическое торможение асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляются по схеме, показанной на рисунке 3.4. В ней используются два контактора —линейный КЛ и тормозной КТ. Для управления двигателем, служит ключ КУ, а для осуществления нулевой блокировки — реле РП. Для управления торможением используются два электромагнитных реле времени РДТ1 и РДТ2. Постоянный ток на статор подается от выпрямителя Вп, питающегося от понижающего трансформатора Тр.
Для пуска двигателя подают напряжение на схему и ставят ключ КУ в нулевое положение. При этом через его контакты 1—2 катушка реле РП получает питание, реле срабатывает, один его замыкающий контакт шунтирует контакты 1—2 ключа КУ, другой замыкающий контакт включает трансформатор Тр. После этого поворачивают ключ КУ в положение I и через его контакты 2—3 подается питание на катушку контактора КЛ. Контактор КЛ срабатывает и главными контактами подключает статор электродвигателя к сети. Размыкающие блок-контакты КЛ в цепи катушки контактора КТ размыкаются, а замыкающий контакт в цепи катушки реле РДТ1 замыкается, реле РДТ1 срабатывает и своим замыкающим контактом включает реле РДТ2. Реле РДТ1 и РДТ2 своими контактами готовят цепь катушки контактора КТ к торможению. В таком положении схема находится при работе двигателя.
Для остановки двигателя нужно повернуть ключ управления КУ в нулевое положение. При этом катушка контактора КЛ отключается и статор двигателя отключается от сети. Также лишается питания катушка реле РДТ1. Размыкающий контакт КЛ в цепи катушки контактора КТ замыкается. Лишившись питания, реле РДТ1 с выдержкой 1—1,5 с (достаточной для затухания магнитного потока двигателя) отпускает свой якорь, и через его замкнутые размыкающие контакты подается питание на катушку контактора КТ. Контактор КТ срабатывает и подает постоянный ток от выпрямителя на статор двигателя. Ротор двигателя быстро затормаживается.
Одновременно с этим реле РДТ1 своим замыкающим контактом, который размыкается, лишает питания катушку реле РДТ2. Это реле отпадает с выдержкой, достаточной для полного торможения двигателя. При этом замыкающие контакты реле РДТ2 размыкаются и контактор КТ отключается, прекращая подачу постоянного тока в статор двигателя. Реле РДТ2 должно отключить контактор КТ через 2—3 с после остановки двигателя.
Изучить устройство, принцип действия и назначения частей реле контроля скорости. Подключить двигатель к клеммам «Фазные провода», «Нулевой провод» (расположены на нижней панели стенда справа).
Подключить тормозные резисторы Rт к клеммам 3-4, 5-6. Подключить реле контроля скорости к клеммам 8-9.
Пустить асинхронный двигатель в работу нажатием кнопки «Пуск» КнП. Заметим здесь, что АД подключен к сети посредством автоматического выключателя ВА.
Затормозить асинхронный двигатель нажатием кнопки «Стоп» КнС. Заметим время торможения двигателя.
Повторить п.5. для 3-х других значений Rт
Отчет по этой части работы должен содержать схему рис. 3.2, данные опытов, наблюдаемые студентами, кривые, выводы.
Собрать схему. Подключить двигатель к клеммам «Фазные провода», «Нуль».
Подключить клеммы 4 и 6 через резистор Rт к источнику положительного тока 24 В.
Подключить катушку и контакт реле времени РВ к клеммам 8-9.
Переменный ток 220 В подать на клеммы «Переменный ток».
Пустить асинхронный двигатель в работу.
Осуществить динамическое торможение А.
Повторить п.6 при другом сопротивлении резистора Rт.
Повторить п.6 при двух-трех различных установках реле времени РВ.
Отчет по этой части работы должен содержать схему рис.3.4, данные
опытов, наблюдаемые студентами описание принципов торможения и выводы.
Контрольные вопросы
1. Как осуществляется динамическое торможение электродвигателя?
2. Как осуществляется торможение электродвигателя противовключением?
3. Как изменится тормозная механическая характеристика электродвигателя при введении добавочного тормозного сопротивления?
4. Какой вид торможения является наиболее эффективным способом остановки привода?
studfiles.net
Применяется для быстрой остановки асинхронных двигателей в нереверсивных приводах. Для динамического торможения, обмотка статора отключается от сети трех фазного переменного тока и включения на пониженное напряжение постоянного тока.Обмотка статора включается по одной из схем. При соединении звездой постоянный ток проходит через две фазы статора (рис1-1)
Рис (1-1) Схемы включения обмоток статора при динамическом торможении.
Постоянный ток, протекая по обмотке статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле с синусоидальным распределением индукции по расточке статора. Если ротор по инерции или под действием активного статического момента вращаться в магнитном поле статора, то в обмотке ротора наводится ЭДС, которая в замкнутом контуре ротора создает ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создает тормозящий электромагнитный момент.
Асинхронный двигатель в указанных условиях представляет собой обращенный синхронный генератор, работающий при частоте 
на сопротивление ротора. Относительная угловая скорость
в режиме динамического торможения аналогична скольжениюS.
Механическая характеристика режима динамического торможения является неблагоприятной. Тормозящий момент незначителен. Для усиления тормозного эффекта в двигателях с фазным ротором вводят добавочные сопротивления в цепь ротора. добавить вводят добавочные сопротивления в цепь ротора
Рис.(1-2) Механическая характеристика асинхронного двигателя в режиме динамического торможения является неблагоприятной.
Режим противовключения возникает, когда ротор двигателя под действием внешних сил или по инерции, начинает вращаться в направлении противоположном вращению поля статора. Этот режим используется для экстренных остановок двигателя в реверсируемых электроприводах, а так же обеспечения посадочной скорости при опускании тяжелых грузов.
Практически режим противовключения получают изменением порядка следования фаз сети в обмотке статора. Изменение следования фаз осуществляется переключением двух любых линейных проводов, подведенных к статору двигателя.
При этом электропривод будет затормаживаться от скорости 
(что соответствует скольжению
) до скорости
(
). Затормаживание происходит под действием отрицательного динамического момента
.
В момент, когда 
двигатель необходимо отключить от сети, иначе он будет разгоняться в противоположном направлении: при реактивном статическом моменте на валу (если
) до скорости
, а при активном моменте будет разгоняться до скорости
.
То есть при активном моменте двигатель будет работать последовательно в режимах:
Рис 1-3 Механическая характеристика асинхронного двигателя при торможении противовключением
В режиме противовключения двигатель преобразует кинетическую энергию, движущихся по инерции масс, в электрическую энергию, которая в виде тепла выделяется в цепи ротора. Одновременно двигатель работает как трансформатор. Он (двигатель) потребляет энергию из сети и расходует ее на нагрев сопротивлений ротора. Потребляемый двигателем ток превышает 
. В результате двигатель может перегреваться. Поэтому для ограничения толчка тока ротора в цепь двигателя с фазным ротором одновременно с противовключением вводят добавочное сопротивление.
При активном статическом моменте на валу двигателя с фазным ротором режим противовключения можно также получить, включением в цепь ротора добавочных сопротивлений (большой величины) уменьшить пусковой момент двигателя 
до значения меньшего, чем
.
Режиму противовключения соответствуют скольжения
и обычно находящиеся в пределах 
.
Рис 1-4 Переход асинхронного двигателя в режим противовключения под действием активного статического момента.????
studfiles.net
Cтраница 1
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется подключением обмотки статора к источнику постоянного тока. Машина работает как синхронный генератор с неподвижными полюсами. Части механических характеристик ( рис. 5.8) 5 - 0 ( для двигателя с короткозамкнутым ротором) и 5 - 0 ( на реостатной характеристике двигателя с фазным ротором) соответствуют динамическому торможению. [2]
Динамическое торможение асинхронных двигателей подобно динамическому торможению двигателей постоянного тока и заключается в том, что статор отключается от сети переменного тока и на время торможения подключается к источнику постоянного тока. [3]
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешние резисторы. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор / С / ( рис. 3.32) отключает статор от сети переменного тока, а контактор К2 присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрены внешние резисторы. [4]
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешнее сопротивление. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор / / / ( рис. 2 - 43) отключает статор от сети переменного тока, а контактор 2Л присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрено внешнее сопротивление. [6]
Динамическое торможение асинхронного двигателя возникает, если в обмотку статора подается постоянный ток, а ротор вращается за счет механической энергии, поступающей со стороны вала от постороннего источника, либо за счет собственного запаса кинетической энергии. Тормозной момент образуется в результате взаимодействия неподвижного потока машины с током, вызванным этим потоком, во вращающемся роторе. [8]
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется путем подключения обмотки статора к сети постоянного тока. Обмотка ротора двигателя с контактными кольцами замыкается при этом на сопротивление. Наиболее распространенная схема включения двигателя в режиме динамического торможения приведена на рис. 2 - 26 а. Существуют также другие схемы включения обмоток статора на постоянный ток, но физические процессы, происходящие в двигателе, остаются неизменными для любой схемы. Постоянный ток обмотки статора создает неподвижное магнитное поле. [9]
Динамическое торможение асинхронных двигателей обычно применяют для быстрой и точной остановки нереверсивного привода. Схема на рис. 30, а предподчти-тельна при частых пусках и выключениях электропривода с неизбежными кратковременными бросками тока, а также при наличии отдельного источника постоянного тока. Здесь предусмотрена защита двигателя при помощи максимальных реле РМ вместо тепловых, недостаточных в таких условиях эксплуатации. При нажатии пусковой кнопки П линейный контактор Л включает двигатель, а замыкающий блок-контакт Л включает реле динамического торможения РДТ. Выключение двигателя и его автоматическое торможение осуществляется при нажатии кнопки С, чем обесточивается линейный контактор Л, и включается контактор торможения Т блок-контактом Л, В обмотку статора подается постоянный ток через замыкающие контакты Т; реле РДТ выключается, а его контакт РДТ разрывает цепь контактора Т через заданный промежуток времени, достаточный для останова двигателя. [11]
Режим динамического торможения асинхронного двигателя имеет две разновидности: торможение с независимым возбуждением постоянным током и режим торможения с самовозбуждением. [12]
Недостатком динамического торможения асинхронного двигателя обычно бывает потеря всей энергии торможения в сопротивлениях. [13]
Для динамического торможения асинхронного двигателя статор отключают от сети и две его любые фазы подключают к сети постоянного тока. [15]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Полная механическая характеристика асинхронного двигателя во всех квадрантах поля Мs, представлена на рис.3.14.
Асинхронный двигатель может работать в трех тормозных режимах: рекуперативного торможения, динамического торможения и торможения противовключением; специфическим тормозным режимом является также конденсаторное торможение.
Рис.3.14. Полная механическая характеристика асинхронного двигателя
Рекуперативное генераторное торможение возможно, когда скорость ротора выше скорости вращения электромагнитного поля статора, чему соответствует отрицательное значение скольжения ω > ω0; s < 0 .
Для того, чтобы ротор двигателя перешел синхронную скорость и разогнался до скорости выше синхронной, к его валу должен быть приложен внешний совпадающий со знаком скорости вращающий момент. Это может быть, например, в приводе подъемной лебедки в режиме спуска груза.
Механическая характеристика асинхронного двигателя в режиме рекуперативного торможения идентична (с учетом угловой симметрии) характеристике двигателя в двигательном режиме. Расчет характеристик может производиться по формуле Клосса (3.27), Максимальный момент в режиме рекуперативного торможения несколько выше, чем максимальный момент в двигательном режиме. Для рекуперативного режима
Несколько большая величина максимального момента в генераторном режиме объясняется тем, что потери в статоре (на сопротивлении r1) в двигательном режиме уменьшают момент на валу, а в генераторном режиме момент на валу должен быть больше, чтобы покрыть потери в статоре.
Рис.3.15. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя в режиме рекуперативного торможения
Энергетический баланс в режиме рекуперативного генераторного торможения определяется следующим (рис.3.15). Механическая мощность, поступающая на вал двигателя, преобразуется в электромагнитную мощность вращающегося поля Рэм и электрическую мощность, трансформируемую в роторную цепь двигателя. По аналогии с (3.35) получим
Рмех = Рэм – Рs = Мω0 – М ω0s
Электромагнитная мощность, за исключением потерь в статоре, отдается в питающую сеть, а мощность скольжения рассеивается в роторной цепи.Отметим, что в режиме рекуперативного торможения асинхронный двигатель генерирует и отдает в сеть активную мощность, а для создания электромагнитного поля асинхронный двигатель и в режиме генератора должен обмениваться с сетью реактивной мощностью. Поэтому асинхронная машина не может работать автономным генератором при отключении от сети. Возможно, однако, подключение асинхронной машины к конденсаторным батареям, как к источнику реактивной мощности (см. рис.3.19).
Рис.3.16. Схемы подключения асинхронного двигателя в режиме динамического торможения
Способ динамического торможения характеризуется тем, что статорные обмотки отключаются от сети переменного тока и подключаются к источнику постоянного напряжения (см. рис.3.16). При питании обмоток статора постоянным током создается неподвижное в пространстве электромагнитное поле, т.е. скорость вращения поля статора ω0дт = 0. Скольжение будет равно
sдт = – ω/ ω0н
где ω0н– номинальная угловая скорость вращения поля статора.
Вид механических характеристик (см. рис.3.17) подобен характеристикам в режиме рекуперативного торможения. Исходной точкой характеристик является начало координат. Регулировать интенсивность динамического торможения можно изменяя величину тока возбуждения Iдтв обмотках статора. Чем выше ток, тем больший тормозной момент развивает двигатель. При этом, однако, нужно учитывать, что при токахIдт>I1нначинает сказываться насыщение магнитной цепи двигателя.
Рис.3.17. Механические характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения
Для асинхронных двигателей с фазным ротором регулирование тормозного момента может производиться также введением дополнительного сопротивления в цепь ротора. Эффект от введения добавочного сопротивления аналогичен тому, которое имеет место при пуске асинхронного двигателя: благодаря улучшению cosφ2 повышается критическое скольжение двигателя и увеличивается тормозной момент при больших скоростях вращения
Работу асинхронного двигателя в режиме динамического торможения можно рассматривать как работу трехфазного асинхронного двигателя при питании его постоянным током, т.е. током при частоте f1|=0. Второе отличие заключается в том, что обмотки статора питаются не от источника напряжения, а от источника тока. Следует также иметь в виду, что в схеме динамического торможения ток протекает (при соединении обмоток в звезду) не по трем, а по двум фазным обмоткам.
Энергетически в режиме динамического торможения асинхронный двигатель работает как синхронный генератор, нагруженный на сопротивление роторной цепи двигателя. Вся механическая мощность, поступающая на вал двигателя, при торможении преобразуется в электрическую и идет на нагрев сопротивлений роторной цепи.
Возбуждение асинхронной машины в режиме динамического торможения может осуществляться не только подачей постоянного тока в обмотки статора машины, но также в режиме самовозбуждения путем подключения конденсаторов к цепям статора асинхронной машины, как это показано на рис. 3.19. Такой способ торможения называют конденсаторным торможением асинхронных двигателей. По энергетической сущности этот вид торможения идентичен динамическому торможению, т.к. энергия, поступающая с вала, преобразуется в электрическую и выделяется в виде потерь в роторе двигателя.
Рис.3.19. Схема включения асинхронного двигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением от конденсаторов
Процесс самовозбуждения асинхронного двигателя происходит следующим образом. Под действием остаточного потока ротора в обмотках статора наводится э.д.с,, под действием которой возникает намагничивающий ток, протекающий через конденсаторы. При этом увеличивается поток машины, следовательно, наводимая э.д.с. и ток намагничивания. Верхняя и нижняя границы режима самовозбуждения и величина тормозного момента зависят от величины емкости конденсаторов. Данный способ торможения применяется для приводов малой мощности (до 5кВт), т.к. требует установки конденсаторов значительного объема.
Торможение противовключением может быть в двух случаях:
в первом, когда при работе двигателя необходимо его экстренно остановить, и с этой целью меняют порядок чередования фаз питания обмоток статора двигателя;
во втором, когда электромеханическая система движется в отрицательном направлении под действием спускаемого груза, а двигатель включается в направлении подъема, чтобы ограничить скорость спуска (режим протягивающего груза).
В обоих случаях электромагнитное поле статора и ротор двигателя вращаются в разные стороны. Скольжение двигателя в режиме противовключения всегда больше 1
> 1
В первом случае (см.рис.3.20) двигатель, работавший в т.1, после изменения порядка чередования фаз двигателя переходит в тормозной режим в т. 1, и скорость привода быстро снижается под действием тормозного момента Мти статического моментаМс. При замедлении до скорости, близкой к нулю, двигатель необходимо отключить, иначе он будет разгоняться в противоположном направлении вращения.
Во втором случае после снятия механического тормоза двигатель, включенный в направлении вверх, под действием силы тяжести спускаемого груза будет вращаться в противоположном направлении со скоростью, соответствующей точке 2. Работа в режиме противовключения под действием протягивающего груза возможна при использовании двигателей с фазным ротором. При этом в цепь ротора вводится значительное добавочное сопротивление, которому соответствует характеристика 2 на рис.3.20.
Рис.3.20. Режим противовключения асинхронного двигателя 1, Г - естественные механические характеристики при включении «вперед» и «назад» 2 - механическая характеристика двигателя с фазным ротором со включенным добавочным сопротивлением в цепь ротора.
Энергетически режим противовключения крайне неблагоприятен. Ток в этом режиме для асинхронных короткозамкнутых двигателей превосходит пусковой, достигая 10-кратного значения. Потери в роторной цепи двигателя складываются из потерькороткого замыкания двигателя и мощности, которая передается на вал двигателя при торможении
ΔРsnв = Мтω0 + Мт ω0
Для короткозамкнутых двигателей режим противовключения возможен только в течение нескольких секунд. При использовании двигателей с фазным ротором в режиме противовключения обязательно включение в цепь ротора добавочного сопротивления. В этом случае потери энергии остаются такими же значительными, но они выносятся из объема двигателя в роторные сопротивления.
studfiles.net
У асинхронного двигателя можно осуществить следующие виды торможения: торможение противовключением, генераторное торможение, динамическое торможение, торможение с самовозбуждением.
Торможение противовключением
При торможении противовключением изменяют порядок чередования фаз на статоре электродвигателя.
Допустим двигатель работал при моменте Mс в точке a естественной механической характеристики. В момент изменения порядка чередования фаз происходит бросок тока, и двигатель переходит работать в точку a’. Затем скорость двигателя начинает снижаться до нуля.
Отрезок a’b – участок тормозной характеристики асинхронного двигателя в режиме противовключения. В точке b статор двигателя нужно обязательно отключить от сети, иначе произойдет реверс.
Для крановых механизмов можно использовать еще один способ торможения противовключением. Он называется силовой спуск. Этот способ торможения осуществляется под действием производственного механизма, когда двигатель включается на подъем, а груз опускается под действием собственной силы тяжести. Этот режим можно выполнять только на искусственной реостатной характеристике с введенными сопротивлениями в цепь ротора.
Динамическое торможение
Осуществляется путем подачи постоянного тока в статор асинхронного двигателя после отключения статора от сети переменного тока контактором КМ1.
Динамическое торможение можно осуществлять как для двигателя с короткозамкнутым ротором, так и для двигателя с фазным ротором. Причем у двигателя с фазным ротором сопротивление в цепь ротора может быть включено или ротор замкнут накоротко без сопротивлений.
При подаче постоянного тока в две фазы обмотки статора в воздушном зазоре асинхронного двигателя создается постоянное магнитное поле. Когда ротор попадает в это поле, в нем наводится постоянная ЭДС, направленная навстречу ЭДС вращающего магнитного поля, и ротор притормаживается.
При этом торможении двигатель работает в режиме генератора, независящего от сети переменного тока и преобразует кинетическую энергию движущихся частей электропривода в электрическую энергию, которая рассеивается в виде тепла в цепи ротора.
Процессом динамического торможения можно управлять, то есть изменять время торможения двумя способами. У асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором можно изменять тормозной ток. Для двигателей с фазным ротором можно изменять величину добавочного сопротивления в цепи ротора.
Недостатком динамического торможения является несимметрия магнитного поля при торможении, так как постоянный ток попадает только в две фазы. Несимметрия приводит к вибрации машины во время торможения.
В машинах мощностью более 100 кВт, чтобы избежать вибрации, с помощью усложнения силовой схемы подают постоянный ток во все три фазы. Но это очень усложняет и удорожает привод.
el-dvizhok.ru
15.Тормозные режимы работы АД
При работе многих производственных механизмов возникает необходимость в быстрой остановке (торможении) двигателя. Для этой цели широко используются механические тормоза, но асинхронная машина может сама выполнять функции тормозного устройства, работая в одном из тормозных режимов. При этом механические тормоза используются как запасные или аварийные, а также для удержания механизма в неподвижном состоянии.
Различают следующие тормозные режимы асинхронных машин:
генераторное торможение;
динамическое торможение;
торможение противовключением.
Генераторное торможение
Машина переходит в режим генератора, если n>n0, т.е. если ротор вращается быстрее магнитного поля. Этот режим может наступить при регулировании скорости вращения увеличением числа пар полюсов или уменьшением частоты источника питания, а также в подъемно-транспортных машинах при опускании груза, когда под действием силы тяжести груза ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля.
В режиме генератора изменяется направление электромагнитного момента, т.е. он становится тормозным, под действием чего происходит быстрое снижение скорости вращения. Одновременно изменяется фаза тока в обмотке статора, что приводит к изменению направления передачи электрической энергии. В режиме генератора происходит возврат энергии в сеть.
На рис. 2.25 представлены механические характеристики при генераторном торможении за счет опускания груза (а) и понижении частоты источника питания (б)
Пусть двигатель с заданной нагрузкой на валу работал в точке A (рис. 2.25.а). Если под действием опускаемого груза ротор начнет вращаться быстрее магнитного поля и рабочая точка попадает в точку B, то nв>n0, машина будет развивать тормозной момент и частота вращения снизится до величины меньшей n0. Одно из достоинств генераторного торможения у асинхронных машин заключается в том, что переход в режим генератора происходит автоматически, как только ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля. Это защищает асинхронные двигатели от аварийной ситуации, которая может наступить у двигателей постоянного тока. Асинхронные двигатели не могут пойти в разнос. Максимальная частота вращения ротора ограничивается частотой вращения магнитного поля.
Пусть двигатель работает с заданной нагрузкой на валу в точке A характеристики 1 (рис. 2.25.б). При снижении частоты источника питания рабочая точка должна перейти в точку C характеристики 2. Но если nА окажется больше новой пониженной частоты вращения магнитного поля n02, то машина из точки A переходит в точку B, работая на участке B–n02 в режиме генератора. За счет этого происходит быстрое снижение частоты вращения. На участке n02–C машина работает в режиме двигателя, но происходит дальнейшее уменьшение частоты вращения ротора, пока вращающий момент не станет равным моменту нагрузки (т. C). Новое состояние равновесия с заданной нагрузкой наступает в точке C. Генераторное торможение является самым экономичным режимом, т.к. происходит преобразование механической энергии в электрическую и возврат энергии в сеть. Одним из достоинств этого тормозного режима является его самопроизвольное появление, т.е. не требуется никакая контролирующая аппаратура.
Динамическое торможение.
Этот тормозной режим используется для точной остановки мощных двигателей. На время торможения обмотка статора отключается от сети переменного напряжения и подключается и источнику с постоянным напряжением. При этом обмотка статора будет создавать постоянное неподвижное магнитное поле. При вращении ротора относительно этого магнитного поля изменяется направление ЭДС и тока ротора, что приведет к изменению направления электромагнитного момента, т.е. он станет тормозным. Под действием этого момента происходит торможение. Изменяя величину подведенного к обмотке статора напряжения, можно регулировать время торможения. Основным достоинством этого тормозного режима является точная остановка. Постоянное напряжение можно подводить к обмотке статора только на время торможения. После остановки двигатель нужно отключить от сети постоянного тока.
На рис. 2.26 показаны схемы включения асинхронного двигателя и механические характеристики при динамическом торможении.
Пусть двигатель работает с нагрузкой в точке A. При подаче на обмотку статора постоянного напряжения рабочая точка перейдет из точки A в точку B тормозной характеристики 2.
Под действием тормозного электромагнитного момента будет происходить снижение частоты вращения до полной остановки (точка 0).
Основные недостатки динамического торможения: необходим источник постоянного тока и неэкономичность.
Торможение противовключением
Этот тормозной режим возникает при реверсе двигателя, а также широко используется для быстрой остановки двигателя.
На рис. 2.27 представлены механические характеристики асинхронного двигателя при торможении противовключении для прямого (1) и обратного (2) порядка чередования фаз.
Пусть двигатель с нагрузкой на валу работал в точке A. Для торможения двигателя нужно изменить порядок чередования фаз, т.е. переключить две фазы. При этом рабочая точка перейдет в точку B (рис. 2.27). На участке B–C машина работает в режиме электромагнитного тормоза, развивая тормозной момент, под действием которого происходит быстрое снижение скорости до нуля. В точке C двигатель нужно отключить от сети, иначе произойдет реверс.
Достоинством этого тормозного режима является быстрое торможение, т.к. тормозной момент действует на всем тормозном пути. Недостатки: большие токи и потери в обмотках при торможении, необходима аппаратура, контролирующая скорость вращения и отключающая двигатель от сети при его остановке. Если в приводе механизма двигатель часто работает в режиме реверса, приходится завышать его мощность из-за больших потерь мощности.
studfiles.net
