Лекция 11 генераторные режимы дпт нв. Рекуперативное и динамическое торможение дпт нв

1.1. Понятие торможения. Виды тормозных режимов

Тормозным называют режим работы, при котором двигатель переводится в генераторный режим, а механическая энергия превращается в электрическую.

Различают три электрических тормозных режима:

• рекуперативное торможение, при котором избыточная электрическая энергия возвращается в сеть;

• торможение противовключением, когда двигатель избыточную механическую энергию получает с вала, преобразует ее в электрическую энергию. Для обеспечения режима ПВ потребляется электрическая энергия из сети. Электрическая энергия с вала и из сети рассеивается на добавочных сопротивлениях;

• динамическое торможение, при котором двигатель избыточную электрическую энергию рассеивает на отдельно включённый резистор.

1.2 Рекуперативное торможение

Рекуперативным торможением, или просто рекуперацией, принято называть генераторное торможение с отдачей энергии в сеть. Этот способ торможения осуществим в том случае, если частота вращения двигателя превысит частоту вращения холостого хода ω>ω₀. Такое превышение может возникнуть, например, при опускании тяжелого груза подъемной машиной. Если двигатель включить на опускание груза, то под действием электромагнитного момента двигателя М и статического момента нагрузки М_с система начнет ускоряться и частота вращения двигателя превысит частоту вращения идеального холостого хода n > n₀. При этом двигатель автоматически из двигательного режима перейдет в режим рекуперативного торможения.

В двигательном режиме ток, потребляемый из сети цепью якоря, равен

В режиме рекуперативного торможения, когда n > n₀., противо-эдс Е, генерируемая в цепи якоря, превысит напряжение в сети постоянного тока Е > U, а это значит, что ток, протекающий в цепи якоря Ia, изменит свое направление на противоположное (станет сонаправленным с ЭДС Е) и станет равным:

Иными словами, ток в режиме рекуперативного торможения не будет потребляться из сети двигателем, а, наоборот, отдаваться обратно в сеть.

Поскольку ток в цепи якоря I_a изменит свое направление, а магнитный поток Ф сохранит его, то электромагнитный момент M = кФI_a, тоже изменит свое направление и будет препятствовать вращению системы, т.е. станет тормозным -М_T.

Уравнение механической характеристики рекуперативного торможения имеет вид:

Графические изображения механических характеристик ДПТ НВ, работающего в режиме рекуперативного торможения, приведены на рис.42. Жесткость (наклон) механической характеристики в режиме рекуперативного торможения будет такой же, как и в двигательном. Поэтому графически механические характеристики двигателя в режиме торможения с отдачей энергии в сеть являются продолжением характеристик двигательного режима в область квадранта II

Рисунок 42 – Механические характеристики при рекуперативном торможении ДПТ НВ

Варианты возникновения рекуперативного торможения:

1. Движение транспортного средства под уклон - в этом случае при одном знаке скорости изменяет знак статический момент от М_С на М_С1 < 0, т.е двигатель на естественной характеристике переходит из точки 1 двигательного режима в точку 2 режима рекуперации.

2. Спуск груза - при неизменном знаке М_С двигатель реверсируется и под действием груза вращается с установившейся скоростью (в точке 3) выше скорости идеального холостого хода (ω > ω₀)

3. При снижении напряжения на якоре (вариант питания двигателя от тиристорного преобразователя, при  > 90⁰ ТП переводится в инверторный режим) снижается скорость идеального холостого хода ω₀ < ω_0Н. Двигатель из-за механической инерции не может мгновенно изменить скорость и осуществляется переход из точки 1 двигательного режима работы в точку 4 режима рекуперации. При таком переходе создается отрицательный момент двигателя, динамический момент так же отрицательный, поэтому скорость двигателя начинает снижаться, момент двигателя уменьшается и стремится к М_С в точку 5.

На участке механической характеристики - от точки 4 до ω₀ - двигатель работает в режиме рекуперативного торможения, обеспечивая торможение на выбеге - торможение с целью остановки.

Достоинства режима рекуперативного торможения:

• жёсткие механические характеристики обеспечивают возможность получения устойчивой скорости спуска при значительных изменениях момента на валу;

• высокая экономичность, избыточная электрическая энергия возвращается в сеть и может быть использована другим механизмом, чем снижается потребление энергии из сети.

Недостатки режима рекуперативного торможения:

• необходим потребитель энергии рекуперации. При распределении электроэнергии на переменном токе источники энергии постоянного тока часто создаются на базе неуправляемых выпрямителей, которые не могут принимать энергию рекуперации. Если потребитель энергии рекуперации отсутствует, по цепи якоря ток не протекает, не создается тормозной момент, груз падает

Область применения:

• грузоподъемные механизмы (краны, лифты и т.п.);

• электрический транспорт;

• системы с индивидуальным преобразователем (ТП - Д).