Рекуперативное торможение осуществляется при вращении ротора активным моментом со скоростью ω>ω0 (рисунок 6.1). Этот же режим будет иметь место, если при вращении ротора со скоростью ω уменьшить частоту вращения поля статора ω0(участок характеристики bc на рисунке 6.2). Роль активного момента здесь будет выполнять момент инерционных сил вращающегося ротора. Процесс аналогичен рекуперативному торможению ДПТ, изученному ранее.
Рисунок 6.3 – Торможение АД противовключением
Для осуществления торможения противовключением необходимо поменять местами две любые фазы статора (рисунок 6.3,а). При этом меняется направление вращения поля, машина тормозится в режиме противовключения, а затем реверсируется (рисунок 3,b).
Специфическим является режим динамического торможения, которое представляет собой генераторный режим отключенного от сети переменного тока АД, к статору которого подведен постоянный ток, а ротор замкнут на сопротивление (рисунок 6.5). Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения АД от сети требуется быстрая остановка без реверса. Постоянный ток, подводимый к обмотке статора, образует неподвижное в пространстве поле. При вращении ротора в его обмотке наводится переменная ЭДС, под действием которой протекает переменный ток. Этот ток создает также неподвижное поле. Складываясь, поля статора и ротора образуют результирующее поле, в результате взаимодействия с которым тока ротора возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи. Величина намагничивающей силы (НС) поля статора зависит от схемы соединения обмотки статора и величины постоянного тока. Наиболее распространены две схемы питания цепи статора постоянным током, показанные на рисунке 6.6. Для удобства расчетов заменим постоянный ток эквивалентным по величине намагничивающей силы переменным трехфазным током. В симметричной трехфазной системе с действующим значением переменного тока I амплитуда намагничивающей силы составит
Обозначая переменный ток IЭКВ и приравнивая значения НС, создаваемых постоянным и эквивалентным переменным током для схемы «звезда» получаем (рисунок 6.7)
,
Рисунок 6.7
откуда 
.
Для схемы «треугольник» 
, и 
.
Таким образом, выбрав схему торможения и задавшись величиной постоянного тока, можно подсчитать эквивалентный по НС переменный ток.
studfiles.net
Торможение противовключением
Торможение противовключением применяется для быстрой остановки двигателя. Оно может быть осуществлено несколькими способами. В первом способе, в работающем двигателе, меняют две фазы местами, с помощью выключения контактора K1 и включения K2. При этом направление вращения магнитного поля статора меняется на противоположное. Возникает большой тормозной момент, и двигатель быстро останавливается. Но для того чтобы ограничить большие токи в момент увеличения тормозного момента, необходимо вводить в обмотку статора или ротора дополнительное сопротивление.
Во втором способе двигатель используют как тормоз для груза. То есть, если груз спускается вниз, то двигатель должен работать, наоборот, на подъем. Для этого в цепь ротора двигателя вводится большое добавочное сопротивление. Но его пусковой момент оказывается меньше чем момент нагрузки, и двигатель работает при некоторой небольшой скорости, тем самым обеспечивая плавный спуск.
По сути, торможение противовключением осуществляется по схеме реверса двигателя.
Магнитное поле, ось которого вращается в пространстве с постоянной угловой частотой, называется вращающимся магнитным полем. Если при этом величина индукции в любой точке оси магнитного поля остается постоянной, то такое поле называется круговым вращающимся магнитным полем. Это связано с тем, что его можно изобразить вращающимся в пространстве вектором постоянной длины, конец которого при вращении описывает окружность.
Формирование кругового вращающегося магнитного поля является необходимым условием работы асинхронных и синхронных машин. Для этого в пазы пакета статора (рис. 1) укладывают три одинаковые обмотки (катушки), состоящие из двух частей, располагающихся диаметрально противоположно в пакете статора. Причем оси трех обмоток статора смещены по отношению друг к другу на 120° .
МДС обмотки электрической машины необходимо знать для построения пространственного распределения и расчета магнитного поля. Пользоваться кривой МДС бывает удобнее, чем определять картину поля, так как последняя зависит от магнитной проводимости воздушного зазора, которую зачастую трудно найти из-за сложной конфигурации поверхностей, ограничивающих его. Кроме того, проводимость воздушного зазора изменяется при вращении ротора, а при насыщении магнитопровода на пространственное распределение поля [см. графики В(х)] влияет магнитная проводимость стальных участков магнитной цепи.
МДС катушки. По катушке (см. рис. 8.1, а) протекает синусоидальный ток i=Imsinωt. Ее МДС равномерно распределена в пространстве в пределах полюсного деления и пульсирует во времени. Для любой силовой линии магнитного поля (трубки проводимости) можно записать закон полного тока:
Если замкнутую силовую линию поля разделить по длине l на п участков, в пределах каждого из которых напряженность Нn магнитного поля будет одинаковой, т.е. не будет зависеть от длины участка ln, то интеграл можно заменить суммой:
Произведение Нn1n = Fn называется падением магнитного потенциала на n-ом участке, или его магнитным напряжением.
В магнитной цепи электрической машины есть два типа участков с существенно разными магнитными проницаемостями: воздушные и стальные. Магнитная проницаемость электротехнической стали на несколько порядков выше, чем магнитная проницаемость воздуха μ0.
Обозначим магнитные напряжения воздушных и стальных участков магнитной цепи машины соответственно Fδ и FСТ. Тогда, согласно закону полного тока, их сумма будет равна МДС катушки Fк:
.
Силовая линия магнитного поля включает в себя два расчетных воздушных зазора [см. (7.1)], поэтому 
,
где Hδ — напряженность магнитного поля в воздушном зазоре. Известно, что Bδ = μ0 Hδ, а постоянная μ0 = 4π · 107 Гн/м.
Отсюда 
Индукция магнитного поля в любой точке воздушного зазора связана с МДС катушки в этой точке следующим соотношением:
Так как часто Fδ>> Fст, падением магнитного потенциала на стальных участках магнитной цепи электрической машины можно пренебречь, тогда
Расчет магнитной цепи и МДС электрической машины обычно проводят для максимального значения Fк, т. е. когда i = Iт и ордината прямоугольника на рис. 8.1, а равна Fк /2 = Iтwк /2. Ряд Фурье такой функции F(х) содержит пространственные гармоники только нечетных порядков, т.е. v= 1, 3, 5, 7, .... Амплитуда 1-й гармоники МДС катушки в этом случае
(9.28)
Из разложения прямоугольной функции в ряд Фурье известно, что амплитуда любой высшей гармоники (9.29) 
Амплитуда 1-й гармоники МДС катушечной группы. Основные гармоники МДС катушек в катушечной группе сдвинуты в пространстве на зубцовое деление (см. рис. 8.3, б). Сумма синусоид q катушек, смещенных по оси х, также будет пространственной синусоидой, но ее амплитуда Fqm будет меньше арифметической суммы амплитуд МДС q катушек, т.е. Fqm < qF1m. Очевидно, что отношение этих амплитуд равно коэффициенту распределения 1-й гармоники [см. (9.13)]: геометрическая сумма МДС катушек
арифметическая сумма МДС катушек
Таким образом, с учетом (9.28), для катушечной группы можно записать
Выразив амплитуду тока через его действующее значение Iт = 
I, получим
(9.30)
Формула (9.30) справедлива для обмотки с диаметральным шагом (у = τ) и без скоса пазов. При укороченном шаге (у < τ) и наличии скоса амплитуда 1-й гармоники МДС катушечной группы 
(9.31)
Амплитуда 1-й гармоники МДС фазы. Каждая фаза обмотки имеет в пределах полюсного деления т одну катушечную группу. Следовательно, МДС фазы обмотки равна МДС катушечной группы. Введем в формулу (9.31) число витков фазы.
Из (8.1) получим выражение 
, подставив которое в (9.31), получим формулу для амплитуды 1-й гармоники МДС фазы
(9.32) 
Формула (9.32) справедлива как для однослойных, так и для двухслойных обмоток
studfiles.net
Рекуперативное торможение осуществляется при вращении ротора активным моментом со скоростью ω>ω0 (рисунок 6.1). Этот же режим будет иметь место, если при вращении ротора со скоростью ω уменьшить частоту вращения поля статора ω0(участок характеристики bc на рисунке 6.2). Роль активного момента здесь будет выполнять момент инерционных сил вращающегося ротора. Процесс аналогичен рекуперативному торможению ДПТ, изученному ранее.
Рисунок 6.3 – Торможение АД противовключением
Для осуществления торможения противовключением необходимо поменять местами две любые фазы статора (рисунок 6.3,а). При этом меняется направление вращения поля, машина тормозится в режиме противовключения, а затем реверсируется (рисунок 3,b).
В подъемных механизмах используется система реостатного противовключения (силовой спуск – рисунок 6.4). В цепь ротора АД с фазным ротором вводится добавочное сопротивление, достаточно большое для того, чтобы перевести режим работы АД в IV квадрант (точка b).
Специфическим является режим динамического торможения, которое представляет собой генераторный режим отключенного от сети переменного тока АД, к статору которого подведен постоянный ток, а ротор замкнут на сопротивление (рисунок 6.5). Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения АД от сети требуется быстрая остановка без реверса. Постоянный ток, подводимый к обмотке статора, образует неподвижное в пространстве поле. При вращении ротора в его обмотке наводится переменная ЭДС, под действием которой протекает переменный ток. Этот ток создает также неподвижное поле. Складываясь, поля статора и ротора образуют результирующее поле, в результате взаимодействия с которым тока ротора возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи. Величина намагничивающей силы (НС) поля статора зависит от схемы соединения обмотки статора и величины постоянного тока. Наиболее распространены две схемы питания цепи статора постоянным током, показанные на рисунке 6.6. Для удобства расчетов заменим постоянный ток эквивалентным по величине намагничивающей силы переменным трехфазным током. В симметричной трехфазной системе с действующим значением переменного тока I амплитуда намагничивающей силы составит
Обозначая переменный ток IЭКВ и приравнивая значения НС, создаваемых постоянным и эквивалентным переменным током для схемы «звезда» получаем (рисунок 6.7)
,
Рисунок 6.7
откуда 
.
Для схемы «треугольник» 
, и 
.
Таким образом, выбрав схему торможения и задавшись величиной постоянного тока, можно подсчитать эквивалентный по НС переменный ток.
studfiles.net
Теория электропривода
 |  |
Противовключением называется режим, когда двигатель включен для одного направления вращения, а якорь его под действием внешнего момента или инерции вращается в противоположную сторону. При этом момент двигателя противодействует движению. Такой режим может использоваться при активном моменте сопротивления для тормозного спуска груза. Если в цепь якоря двигателя, поднимающего груз, включить большое добавочное сопротивление, двигатель окажется работающим на искусственной характеристики с большой крутизной, на которой при скорости переключения (т. В см. рис.) момент, развиваемый двигателем, будет меньше статического МС и двигатель будет замедляться и остановится в т. С. А затем под действием груза начнет вращаться в противоположном направлении. Начнется спуск груза. Установившаяся скорость тормозного спуска будет в т. Д. Т. к. направление магнитного потока осталось прежним, ЭДС двигателя изменит свой знак и будет действовать согласно с напряжением сети. Ток, потребляемый двигателем из сети, станет равным:
Т. е. станет значительно больше, чем в двигательном режиме. Возрастет и величина момента двигателя, который по отношению к вращающемуся в противоположном направлении якорю является тормозным. Для ограничения тока и момента значениями, допустимыми по условиям коммутации, в цепь якоря должно быть включено добавочное сопротивление RД, равное примерно 2-х кратному пусковому.
При реактивном моменте сопротивления для перевода двигателя в режим противовключения необходимо на ходу двигателя изменить полярность напряжения на зажимах якоря. Одновременно в цепь якоря для ограничения броска тока необходимо ввести добавочное сопротивление. Схема включения двигателя и соответствующие этому режиму механические характеристики изображены на рисунках.
При изменении полярности напряжения на якоре, двигатель, работавший до этого со скоростью соответствующей т. А, переходит в т. В для работы на искусственной характеристике и тормозится на ее участке ВС. При w=0 двигатель должен быть отключен от сети. Если требуется реверс и если момент двигателя в т. С больше МС, знак которого скачком изменится на противоположный, произойдет изменение направления вращения и разгон двигателя до т. Д, где момент двигателя станет равным МС. Ток, в двигателе в этом тормозном режиме определяется зависимостью:
.
Вместе с изменением направления вращения изменит направление и ЭДС двигателя, которая в наступившем двигательном режиме будет снова направлена встречно напряжению сети.
В режиме противовключения к двигателю со стороны сети подводится мощность 
, а со стороны вала механизме - 
.Вся это мощность 
рассеивается в виде тепла в сопротивлениях якорной цепи. Очевидно, при таком преобразовании энергии КПД=0, т. к. полезно используемой энергии здесь нет.
Режим противовключения чаще всего используется в реверсивных электродвигателях, где торможение и пуск двигателя в обратном направлении представляет собой единый процесс. Этот способ обеспечивает интенсивное торможение до полной остановки механизма при сравнительно мало меняющемся тормозном моменте, но сопровождается сильным нагревом двигателя.
Электродинамическое торможение.
 |  |
Суть этого способа торможения заключается в том, что якорь отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление 
, а обмотка возбуждения остается подключенной к сети, как показано на рис.
В этом случае машина работает генератором. Кинетическая энергия, запасенная в двигателе и вращающихся частях приводимого им механизма, преобразуется в электрическую и рассеивается в форме тепла в сопротивлении якорной цепи. Поэтому, как и в режиме противовключения понятие КПД здесь утрачивает смысл.
Вследствие того, что ЭДС двигателя по направлению остается такой же, как и до торможения, а напряжение к якорю не приложено, ток, текущий под действием этой ЭДС, из уравнения равновесия 
.
Т. к. при динамическом торможении U=0, то 
и уравнение механической характеристики имеет вид: 
.
Момент, развиваемый двигателем, является тормозным. Семейство механических характеристик, соответствующих различным сопротивлениям, на которые замкнут якорь, изображено выше. Все они проходят через начало координат. Наиболее интенсивное торможение получается при замыкании якоря накоротко. При этом характеристика динамического торможения будет параллельна естественной. Однако по условиям ограничения первоначального броска тока замыкание якоря накоротко допустимо только при торможении на малых скоростях.
Обычно динамическое торможение осуществляется при номинальном потоке и широко применяется в эл. приводах, где требуется точная остановка. Оно может быть использовано и для тормозного спуска груза. Установившейся режим спуска будет иметь место при скорости определяемой точкой пересечения линии статического момента и механического характеристики (т. С на графике).
С энергетической т. з. динамическое торможение выгоднее противовключения, т. к. в процессе торможения из сети потребляется энергия только цепью возбуждения.
Динамическое торможение надежно, обеспечивает плавность торможения, можно получить характеристики с малой крутизной. Недостатком является уменьшение тормозного момента двигателя по мере снижения скорости, т. е. при снижении скорости оно становится малоэффективным.
Производим и продаем частотные преобразователи: Цены на преобразователи частоты(21.01.16г.): Частотники одна фаза в три: Модель Мощность Цена CFM110 0.25кВт 2300грн CFM110 0.37кВт 2400грн CFM110 0.55кВт 2500грн CFM210 1,0 кВт 3200грн …
В большинстве случаев к. з. АД питается от сети с U1=const и f1=const. Поэтому нелинейность их механических характеристик проявляется полностью как в режимах пуска, так и торможения. Магнитный поток в …
Обычно ДНВ работает при Ф=Фн если U=const или U=var. Необходимость ослабления потока возникает когда требуется получить скорость, превышающую основную (согласно требованиям технологического процесса ). Если бы поток изменялся мгновенно, то …
msd.com.ua
Торможение АД можно осуществить как при питании от сети переменного тока, так и путем включения в цепь статора источника постоянного тока. Кроме того, для подтормаживания Д используют режим самоторможения [9].
При включении АД по основной схеме может быть осуществлено торможение противовключением и рекуперативное торможение.
1. Торможение противовключением.
Рис. 5.13. Механические характеристики АД
при торможении противовключением
Этот режим можно осуществить двумя путями:
1) изменяя порядок чередования фаз. В этом случае направление вращения магнитного поля меняется на противоположное и Д с естественной характеристики 1 переходит на тормозную характеристику 2, расположенную во втором квадранте. В момент, когда частота вращения становится близкой к нулю, Д необходимо отключить от сети. В противном случае он реверсируется.
2) нагружая Д активным моментом, при введении в цепь ротора большого добавочного сопротивления. В этом случае вращающий момент нагрузки оказывается больше движущего момента Д. Поскольку они направлены в разные стороны, то Д переходит на работу по характеристике 3, и новое установившееся значение скорости будет соответствовать противоположному направлению вращения Д, то есть имеем спуск груза с подтормаживанием за счет включенного на подъем Д.
 |
Рис. 5.14. Механические характеристики АД
при рекуперативном торможении
Рекуперативное торможение самое экономичное, поскольку Д включается параллельно с сетью и работает в режиме генератора, то есть энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается обратно в сеть. Это торможение имеет место тогда, когда частота вращения выше синхронной. На практике этот метод широко используется в многоскоростных Д при переходе с большей скорости на меньшую, а также при уменьшении частоты питающего напряжения в системе преобразователь частоты - двигатель.
3. Динамическое торможение.
Рис. 5.15. Динамическое торможение АД: а) схема включения АД;
б) механические характеристики АД
Для осуществления этого режима обмотку статора отключают от сети и в две фазы статора подают постоянный ток. В результате ротор вращается в неподвижном магнитном поле. При этом цепь ротора может быть закорочена, либо в нее может быть введено 
. Возникает тормозной момент, который и тормозит двигатель. Электромеханическую характеристику Д в режиме динамического торможения можно получить из схемы замещения. Она располагается в первом квадранте (кривая 1), скольжение в режиме динамического торможения определяется как 
. Форма тормозной характеристики и величина тормозного момента зависят от схемы соединения обмоток. Кроме того, вид характеристики определяется величиной тормозного тока и, следовательно, сопротивлением потенциометра 
. При одном и том же значении можно получить различные характеристики (кривые 2 и 4). Следует иметь в виду, что момент будет пропорционален квадрату тока. При постоянном тормозном токе, изменяя , получим другое семейство характеристик (кривые 2 и 3).
Этот режим получил большое распространение.
Недостатком этого способа является уменьшение тормозного момента до нуля при снижении скорости до нуля.
4. Торможение АД при самовозбуждении.
Этот вид торможения основан на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает не мгновенно. Если использовать энергию этого затухающего поля, то можно обеспечить самовозбуждение Д и осуществить тормозной режим. На практике используют два способа торможения с самовозбуждением: конденсаторное и магнитное торможение.
а) б)
Рис. 5.16. Конденсаторное торможение АД: а) схема включения АД;
б) механические характеристики АД
При конденсаторном торможении самовозбуждение осуществляется за счет включения в цепь статора конденсаторов. Причем конденсаторы могут подключаться постоянно (глухое включение) или при помощи контактора. Увеличение емкости конденсаторов приводит к смещению вниз и влево характеристик. При отключении двигателя накопленная в электрическом поле энергия самовозбуждает его, что приводит к появлению тормозного момента.
Рис. 5.17. Схема включения АД при магнитном торможении
Магнитное торможение. В настоящее время с использованием тиристорных коммутирующих устройств и тиристорных регуляторов напряжения широкое распространение получило магнитное торможение. Этот способ реализуется при отключении Д от сети и закорачивании обмоток статора контактором 
. При этом появляется электрическая цепь и за счет запасенной в Д электромагнитной энергии осуществляется самовозбуждение Д.
Особенностью этого способа является быстротечность, которая определяется небольшим временем затухания магнитного поля. Обычно этот режим осуществляется в сочетании с режимом динамического торможения. Такое комбинированное торможение реализуется с помощью тиристорных пускорегулирующих устройств.
Рис. 5.18. Схема включения АД при комбинированном торможении
При отключении Д от сети тиристоры 
закрыты, сигнал подается на 
и он замыкает обмотку статора, осуществляя магнитное торможение. Спустя короткое время закрывается , открывается один из тиристоров коммутирующей группы , например 
. В результате в одну из обмоток статора подается выпрямительный ток и осуществляется динамическое торможение до остановки Д.
poznayka.org
Торможение АД можно осуществить как при питании его от сети переменного тока, так и путем подключения цепи статора к источнику постоянного тока (динамическое торможение), а также при его самовозбуждении [1].
При включении АД по основной схеме (см. рис. 62, а) возможно торможение противовключением и рекуперативное торможение.
Торможение противовключением осуществляется двумя путями. Один из них связан с изменением чередования на статоре двух фаз питающего АД напряжения. Допустим, например, что АД работает по механической характеристике 1 в точке а (рис. 104, а) при чередовании на статоре фаз напряжения сети ABC. Тогда при переключении двух фаз (например, В и С) АД переходит на работу по характеристике 1 в точке d, участок db которой соответствует торможению противовключением. При торможении противовключением к двигателю подводится мощность, как со стороны статора, так и со стороны ротора. Вся подведенная к АД мощность выделяется в цепи обмотки ротора. Для ограничения тока и момента АД при торможении противовключением необходимо включение добавочных резисторов в цепь ротора или статора. При включении добавочных сопротивлений в цепь ротора происходит «смягчение» механических характеристик двигателя. Причем, чем больше добавочное сопротивление цепи ротора, тем мягче механическая характеристика и тем дальше в область положительных значений скольжения s сдвигается максимум момента. Величина же самого максимального (критического) момента Мк остается неизменной.
Другой путь перевода АД в режим торможения противовключением может быть использован при активном характере момента нагрузки Мс. Допустим, что требуется осуществить спуск груза, обеспечивая его торможение с помощью АД (так называемый тормозной спуск груза). Для этого АД включается на подъем с большим добавочным сопротивлением R в цепи ротора (кривая 2). Вследствие превышения моментом нагрузки Мс пускового момента двигателя Мп и его активного характера груз начнет опускаться с установившейся скоростью - Ω уст 1. АД при этом будет работать в режиме торможения противовключением. 
Рис.104. Механические характеристики АД при торможении противовключением (а) и с рекуперацией энергии в сеть (б)
Рекуперативное торможение осуществляется в том случае, когда скорость АД превышает синхронную ω1 и он работает в генераторном режиме параллельно с сетью. Такой режим возникает, например, при переходе двухскоростного АД с высокий скорости на низкую, как это показано на рис. 104, б. Предположим, что в исходном положении АД работал по характеристике 1 в точке а, вращаясь со скоростью Ωуст1. При увеличении числа пар полюсов АД переходит на работу по характеристике 2 в точке b, участок be которой соответствует торможению с рекуперацией (отдачей) энергии в сеть.
Этот же вид торможения может быть реализован в системе «преобразователь частоты - двигатель» при останове АД или его переходе с одной характеристики (c частотой f1) на другую характеристику (с частотой f2 < f1). Для этого осуществляется уменьшение частоты выходного напряжения ПЧ fрег, а значит, и синхронной скорости ω1. В силу механической инерции текущая скорость АД Ω будет изменяться медленнее, чем скорость вращения магнитного поля ω1, т. е. будет постоянно ее превышать. За счет этого и возникает режим торможения с отдачей энергии в сеть. Отметим, что ПЧ должен быть способен при этом передать энергию от двигателя в сеть.
Рекуперативное торможение также может быть реализовано в ЭП грузоподъемных механизмов при спуске грузов. Для этого АД включается в направлении спуска груза (характеристика 3 на рис. 104, а). После окончания разбега он будет работать в точке с со скоростью – Ωуст.2. При этом осуществляется процесс спуска груза с отдачей энергии в сеть.
Рекуперативное торможение является наиболее экономичным видом торможения АД.
Для динамического торможения обмотку статора АД отключают от сети переменного тока и подключают к источнику постоянного тока, как это показано на рис. 105. Обмотка ротора АД 1 при этом может быть закорочена или в ее цепь включаются добавочные резисторы 3 с сопротивлением R2д.
Постоянный ток Iп, значение которого может регулироваться резистором 2, протекает по обмоткам статора и создает неподвижное в пространстве магнитное поле (возбуждает АД). При вращении ротора в нем наводится ЭДС, под действием которой в обмотке протекает ток, создающий магнитный поток, также неподвижный в пространстве. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД создает тормозной момент, за счет которого достигается эффект торможения. Двигатель в этом случае работает в режиме генератора независимо от сети переменного тока, преобразовывая кинетическую энергию движущихся частей ЭП и рабочей машины в электрическую, которая рассеивается в виде тепла в цепи ротора.
Формулы для характеристик АД в режиме динамического торможения выводятся на основании анализа его схемы замещения. Опуская вывод формул, представим графически электромеханическую I2'(s) (кривая 7) и механические M(s) кривые 4-6 характеристики АД.
Характеристика расположена на рисунке в первом квадранте, где s = Ω/ω1 - скольжение АД в режиме динамического торможения. Механические характеристики АД расположены во втором квадранте.
Различные искусственные механические характеристики АД в режиме динамического торможения можно получить, изменяя сопротивление R2д добавочных резисторов 3 в цепи ротора или постоянный ток Iп, подаваемый в обмотки статора. На рисунке показаны механические характеристики АД для различных сочетаний Iп и R2д. Характеристика 6 соответствует току Iп1 и сопротивлению резистора R2д, максимальный момент на ней равен Мm1, а скольжение, ему соответствующее, - sm1.
Увеличение сопротивления резисторов 3 R2д 2 > R2д 1 при Iп = const не приводит к изменению максимального момента, в то время как максимальное скольжение sm при этом пропорционально возрастает, что видно из характеристики 4.
Увеличение тока Iп (Iп2>Iп1) при R2д=const вызывает увеличение максимального момента пропорционально квадрату тока. Характеристика двигателя в этом случае имеет вид кривой 5. Варьируя значения Iп и R2д можно получить желаемый вид механических характеристик АД в режиме динамического торможения и тем самым соответствующую интенсивность торможения асинхронного ЭП.
Рис.105. Схема (а) и характеристики (б) АД при динамическом торможении
Торможение АД при самовозбуждении основано на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает (исчезает не мгновенно) в течение некоторого, пусть и небольшого интервала времени. За счет энергии этого затухающего поля и использования специальных схем включения АД можно обеспечить его самовозбуждение и реализовать тормозной режим. На практике применение нашли так называемые конденсаторное и магнитное торможение АД.
При конденсаторном торможении, схема которого приведена на рис.105, а, возбуждение АД 1 осуществляется с помощью конденсаторов 2, подключаемых к статору. Отметим, что конденсаторы могут подключаться к статору постоянно (глухое подключение) или с помощью дополнительного контактора, будучи при этом соединенными в схему треугольника или звезды.
Определяющим фактором, от которого зависят вид и расположение характеристик АД 1... 3 (см. рис. 106, б), а значит, интенсивность торможения, является емкость конденсаторов С (кривые 1... 3 соответствуют значениям С1< С2< С3). Чем она больше, тем больше будет максимум тормозного момента, а характеристики будут смещаться в область низких скоростей АД.
Магнитное торможение, общая схема которого показана на рис. 107, а, реализуется после отключения статора двигателя 2 от сети и замыкания с помощью контактов 1 его выводов накоротко. За счет запасенной в двигателе электромагнитной энергии происходит самовозбуждение двигателя и на его валу создается тормозной момент. Особенностью такого торможения является быстротечность, определяемая небольшим временем затухания магнитного поля двигателя, однако возникающие тормозные моменты достаточно велики и обеспечивают интенсивное торможение ЭП.
Рис.106. Схема (а) и характеристики (б) АД при конденсаторном
торможении
Рис.107. Схемы магнитного торможения: общая схема (а) и с использованием тиристоров (б)
Практические возможности торможения АД существенно расширило использование тиристорных регуляторов напряжения, которые позволяют осуществлять как пуск двигателя, так и его торможение. Для обеспечения интенсивного торможения двигателя часто используется комбинированный способ, например динамическое торможение в сочетании с торможением коротким замыканием. Этот способ может быть реализован тиристорным устройством (см. рис. 107, б), состоящим из двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров VS1-VS4, служащих для подключения или отключения двигателя 1 от источника питания, и дополнительного тиристора VS5 для реализации торможения коротким замыканием обмоток статора. Торможение осуществляется следующим образом. После закрытия тиристоров VS1-VS4 и отключения двигателя от сети подается сигнал управления на тиристор VS5, который замыкает накоротко две фазы статора. Когда интенсивность торможения коротким замыканием обмоток статора уменьшится, сигнал управления подается на тиристор VS1, который пропускает в цепь статора выпрямленный ток и тем самым обеспечивает режим динамического торможения.
Выпускаемые серийно тиристорные пускорегулирующие устройства обеспечивают и другие варианты торможения АД, а также так называемый безударный его пуск, при котором снижаются броски электромагнитного момента.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите способы торможения АД.
2. Дайте пояснение способу торможения АД противовключением.
3. Дайте пояснение рекуперативному способу торможения АД.
4. Дайте пояснение динамическому способу торможения АД.
5. Дайте пояснение способу торможения АД при самовозбуждении.
6. Дайте пояснение магнитному способу торможения АД.
6.12. Электропривод с линейным асинхронным двигателем [1]
В подавляющем большинстве асинхронных ЭП применяются двигатели вращательного движения, при использовании которых для привода рабочих машин и механизмов с поступательным движением исполнительных органов (механизмов подач металлообрабатывающих станков и передвижения мостовых кранов, кузнечнопрессовых машин, транспортеров, задвижек и др.) требуются механические передачи, обеспечивающие преобразование вращающегося движения вала двигателя в поступательное. К таким механическим передачам относятся кривошипно-шатунный механизм, передачи шестерня - рейка, винт - гайка и ряд других.
Совершенно очевидно, что применение в таких ЭП двигателей поступательного движения позволяет отказаться от применения механических передач и тем самым повысить технические и экономические показатели работы привода и технологического оборудования. Поэтому были разработаны линейные двигатели постоянного и переменного тока, в частности асинхронные (ЛАД).
Представление об устройстве такого двигателя можно получить, если мысленно разрезать вдоль по образующей статор и ротор АД вращательного движения и развернуть их в плоскость, как это показано на рис. 108, а. Принцип действия ЛАД аналогичен принципу действия вращающегося АД. При подключении обмотки 4 статора 3 к сети переменного тока она создает магнитное поле, поступательно движущееся с линейной скоростью υ= 2τf1, где f1 - частота питающего напряжения, τ - длина полюсного деления статора. Это линейно перемещающееся магнитное поле наводит в обмотке 1 ротора 2 ЭДС, под действием которой в ней начинает протекать ток. Взаимодействие этого тока с магнитным полем и создает на роторе (его называют вторичным элементом) тяговое усилие, которое и приводит его в движение.
Вторичный элемент ЛАД может быть длиннее или короче статора (первичного элемента), с обмоткой и без нее, плоской или цилиндрической формы. Рассмотрим для примера конструкцию трубчатого ЛАД (см. рис. 108, 6), статор которого выполнен в виде цилиндра 7, внутри которого расположены катушки 2, образующие его обмотку, и металлические шайбы 3, являющиеся частью магнитопровода. Внутри статора помещается подвижный вторичный элемент 4 также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала.
Рис. 108. Общая схема (а), цилиндрическое исполнение (б) и пример использования в ЭП конвейера линейного АД (в)
Плоский вторичный элемент без обмотки выполняется в виде листа, полосы или рельса, которые могут помещаться между двумя статорами (ЛАД с двусторонним статором) или статором и ферромагнитным сердечником (ЛАД с односторонним статором и сердечником). Принцип действия ЛАД с вторичным элементом в виде полосы аналогичен принципу действия обычного АД с массивным ферромагнитным ротором.
ЛАД могут работать и в обращенном режиме, когда вторичный элемент неподвижен, а перемещается статор. Такие ЛАД обычно применяются на транспорте, когда в качестве вторичного элемента используется рельс (или специальная полоса), а статор размещается на самом подвижном транспортном средстве.
Регулирование координат ЛАД, как и обычного вращающегося двигателя, осуществляется с помощью резисторов, изменением частоты и подводимого напряжения, а торможение может быть динамическое или противовключением.
Рассмотрим пример использования ЛАД для привода конвейера (см. рис. 108, в), предназначенного для перемещения изделий 1 с помощью металлической ленты 2, укрепленной на барабанах 3. Лента 2 проходит между двух статоров ЛАД 4, являясь его вторичным элементом. Применение ЛАД в этом случае позволяет повысить скорость движения ленты, устранить ее проскальзывание, отказаться от механической передачи. Установка нескольких ЛАД позволяет создавать длинные конвейеры, что затруднительно при использовании традиционного ЭП с вращающимся АД.
Применение ЛАД целесообразно для привода кузнечно-прессовых машин, задвижек и клапанов с поступательным движением штока, ткацких станков, механизмов дверей лифта. Отдельную большую область применения линейных двигателей представляет собой электрический транспорт.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое линейный АД и каковы рациональные области его применения
2. Нарисуйте конструктивную схема линейного АД
7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА [12]
Преобразователи частоты преобразуют электрическую энергию переменного тока одной частоты в электрическую энергию переменного тока другой частоты. Причем выходная частота преобразователя может быть регулируемая или стабилизирована. Преобразователи с регулируемой выходной частотой применяются в электроприводах переменного тока, которые находят широкое применение в таких отраслях промышленности, как нефтяная, газовая, цементная, горная, металлообработка, целлюлозно-бумажная, энергетика и ряда других.
К преобразователям частоты, предназначенным для частотного управления электроприводами, предъявляются следующие основные требования:
– независимое регулирование величины и частоты выходного напряжения;
– возможность двухстороннего обмена энергией между нагрузкой и питающей сетью;
– устойчивость протекания динамических режимов частотного управления электропривода;
– быстродействующая защита и эффективная диагностика;
– достаточно высокий коэффициент полезного действия;
– высокая симметрия фазных напряжений и токов;
– отсутствие постоянных составляющих и субгармоник в преобразованных напряжениях и токах;
– минимальные искажения напряжения питающей сети, низкий уровень радиопомех и шума;
– возможность форсировать кратковременные перегрузки по току и напряжению для форсирования переходных процессов двигателя;
– поддержание с требуемой точностью значений частоты, напряжения (тока) в установившихся режимах работы электропривода.
По принципу работы преобразователи частоты разделяются на преобразователи частоты со звеном постоянного тока и преобразователи частоты без звена постоянного тока (или преобразователи частоты с непосредственной связью цепей нагрузки и питающей сети). Можно отметить, что преобразователи частоты со звеном постоянного тока имеют несколько каскадов преобразования электрической энергии, что влечет за собой увеличение потерь мощности и снижение КПД. Преобразователи частоты без звена постоянного тока имеют только один каскад преобразования электрической энергии, поэтому их КПД выше, чем у преобразователей частоты со звеном постоянного тока.
Рассмотрим каждый из этих классов преобразователей [7].
Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 1394 | Нарушение авторских прав
Читайте в этой же книге: Вывод передаточных функций регулируемого по положению ЭП постоянного тока | ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ | Схема замещения, статические характеристики и режимы работы асинхронного двигателя | Энергетические соотношения АД | Расчет регулировочных резисторов | Регулирование координат электропривода с асинхронным двигателем изменением напряжения обмотки статора | Передаточная функция асинхронного двигателя при управлении по каналу напряжения обмотки статора | Замкнутая по скорости система асинхронного электропривода с ТРН | Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения | Передаточная функция асинхронного двигателя при управлении по каналу частоты |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.125 сек.)mybiblioteka.su
Способы торможения. Тормозные режимы возникают в машине естественно при определенных условиях работы или создаются искусственно с целью ускорения процесса остановки двигателя. Торможение может быть: генераторное (с отдачей энергии в сеть), торможение противовключением и динамическое.
Генераторный режим асинхронной машины и генераторное торможение. Асинхронная машина, работающая в режиме генератора, приводится во вращение посторонним двигателем в направлении вращения поля статора. Частота вращения ротора п в генераторном режиме больше частоты вращения поля n1(n>n1), поэтому скольжение s будет отрицательным и наводимая ЭДС в обмотке статора E1>U. В результате ток статора I1 меняет фазу на 180°. Электромагнитная сила также изменяет направление и возникающий момент противодействует вращению ротора.
Для создания вращающегося магнитного поля необходима реактивная мощность, соответствующая намагничивающему току I1к.р..
Необходимость в реактивной мощности ограничивает широкое применение асинхронного генератора.
Генераторное торможение возникает в описанном выше генераторном режиме за счет противодействующего электромагнитного момента. Например, в грузоподъемной машине при опускании груза частота вращения ротора п может стать больше частоты вращения поля n1. Тогда электромагнитный момент изменяет свой знак и становится тормозным.
3.15.3. Торможение противовключением. Этот способ осуществляется изменением направления вращения поля в работающем двигателе путем переключения любых двух фаз (рис. 3.32). На рисунке показано переключение фаз А и В.
Когда машина работает в двигательном режиме, переключатель находится в нижнем положении 1. При торможении он перебрасывается в положение 2, фазы А и В меняются местами. Поле при этом будет вращаться в противоположном направлении, а электромагнитный момент изменит направление на противоположное.
Рис. 3.32 Рис. 3.33
Под влиянием сил инерции ротор будет продолжать вращаться в прежнем направлении, а электромагнитный момент будет его тормозить. Механическая характеристика 2 при торможении показана на рис. 3.33. Торможение происходит путем перехода из точки а двигательного режима (характеристика 1) в точку b тормозного режима и далее по тормозной характеристике 2 частота вращения падает до нуля (точка с). Когда частота вращения ротора становится равной нулю, двигатель надо отключить от сети, так как в противном случае ротор начнет вращаться в противоположном направлении.
Динамическое торможение. Этот способ осуществляется путем отключения статора от сети переменного тока и включения обмотки статора на сеть постоянного тока (рис. 3.34). В двигательном режиме замкнуты контакты К1 и разомкнуты контакты К2. В тормозном режиме контакты К1 разомкнуты, а К2 замкнуты. В результате МДС статора создает неподвижное магнитное поле.
Взаимодействие магнитного поля статора с током ротора создает на валу двигателя тормозной момент. Механические тормозные характеристики показаны рис. 3.35. В этом случае ротор тормозится до полной остановки без дополнительных устройств.
electrono.ru
