1.2 Торможение противовключением

Торможение противовключением осуществляется двумя путями:

Изменение чередования на статоре двух фаз питающего АД напряжения (рис.105).

Рисунок 105 - Схема и механические характеристики асинхронного двигателя при торможении противовключением

Допустим, что АД работает по механической характеристике 1 в точке а (рис. 105, б) при чередовании на статоре фаз напряжения сети ABC. Тогда при переключении двух фаз (например, В и С) АД переходит на работу по характеристике 3 в точке d, участок db, который соответствует торможению противовключением. При реализации торможения для ограничения тока и момента АД производится включение добавочных резисторов в цепь ротора или статора.

В режиме противовключения ротор вращается против поля статора ω < 0, скольжение S > 1, напряжение на кольцах ротора больше Е₂₀, существенно увеличиваются токи ротора и статора. Для ограничения этих токов вводят добавочные сопротивления в цепь ротора и статора.

В режиме противовключения мощность потребляется из сети и с вала двигателя и расходуется на потери мощности в сопротивлениях.

Тормозной спуск - тормозной режим, когда двигатель включен для одного направления вращения, но под действием внешних сил вращается в противоположную сторону.

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 рис.105, б). Вследствие превышения моментом нагрузки Мс пускового момента двигателя Мп груз начнет опускаться с установившейся скоростью -ω_уст1. АД при этом будет работать в режиме торможения противовключением.

Двигатель получает избыточную механическую энергию с вала, преобразует ее в электрическую энергию. Статор двигателя подключен к сети, из сети потребляется электрическая энергия. Таким образом, избыточная механическая энергия с вала, преобразованная в электрическую, и электрическая энергия из сети рассеиваются на добавочных сопротивлениях.

Достоинства режима торможения противовключением:

- интенсивное торможение до полной остановки;

- простота осуществления

Недостатки:

- мягкие характеристики;

- необходимость отключения привода при скорости, близкой к нулю;

- самый неэкономичный вид торможения.

Область применения распространяется на электроприводы относительно небольшой мощности, где потери относительно невелики, а простота осуществления режима имеет существенное значение.

1.3 Динамическое торможение

Режимом динамического торможения называют режим торможения, когда двигатель избыточную электрическую энергию рассеивает на отдельно включённый резистор.

Для динамического торможения c независимым возбуждением обмотку статора АД отключают от сети переменного тока и подключают к источнику постоянного тока:

- через добавочное сопротивление 2 - R_ДТ (рис.106, а);

- через понижающий трансформатор TV и выпрямитель VT (рис.106, б).

Постоянный ток I_П, значение которого может регулироваться резистором 2, протекает по обмоткам статора и создает неподвижное в пространстве магнитное поле. 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.

Рисунок 106 – Схемы и механические характеристики АД при динамическом торможении

Механические характеристики расположены во втором квадранте.

Различные искусственные механические характеристики АД в режиме динамического торможения можно получить, изменяя сопротивление R_2Д добавочных резисторов 3 в цепи ротора или постоянный ток I_П, подаваемый в обмотки статора. На рисунке 106, в показаны механические характеристики АД для различных сочетаний I_П и R_2Д. Характеристика 6 соответствует току I_П1 и сопротивлению резистора R_2Д1, максимальный момент на ней равен М_М1, а скольжение, ему соответствующее, - S_M1. Увеличение сопротивления резисторов 3 R_2Д2 > R_2Д1 при I_П = const не приводит к изменению максимального момента, в то время как максимальное скольжение S_M при этом пропорционально возрастает, что видно из характеристики 4.

Увеличение тока I_П (I_П2 > I_П1) при R_2Д1 = const вызывает увеличение максимального момента пропорционально квадрату тока. Характеристика двигателя в этом случае имеет вид кривой 5. Варьируя значения I_П и можно получить желаемый вид механических характеристик АД в режиме динамического торможения и тем самым соответствующую интенсивность торможения асинхронного ЭП.

Торможение 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. 107, а, возбуждение АД 1 осуществляется с помощью конденсаторов 2, подключаемых к статору, при этом конденсаторы могут подключаться к статору постоянно (глухое подключение) или с помощью дополнительного контактора, будучи при этом соединенными в схему треугольника или звезды.

Рисунок 107 – Схема и механические характеристики при конденсаторном торможении

Вид, расположение характеристик АД (рис. 107, б) и интенсивность торможения зависят от емкости 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, схема которого показана на рис. 108, 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.

Рисунок 108 - Схема АД при магнитном торможении

Достоинства динамического торможения:

- возникающие тормозные моменты достаточно велики и обеспечивают интенсивное торможение ЭП

- по экономичности занимает промежуточное положение между рекуперативным торможением и противовключением.