3.6 Тормозные режимы двигателей последовательного возбуждения

Двигатель последовательного возбуждения в обычной схеме включения позволяет получить только 2 тормозных режима: противовключение и динамическое торможение. Торможение с рекуперацией энергии в сеть невозможно, т.к. у них ЭДС не может быть больше приложенного напряжения. Даже в идеальном случае, когда ток в якоре станет равным 0, (при ω=∞) ЭДС может быть лишь равной U сети.

Торможение противовключением является для ДПВ основным тормозным режимом и широко применяется для грузоподъемных механизмов, механизмов передвижения и поворота.

Для перевода из двигательного режима, соответствующего подъему груза, в режим противовключения, соответствующий тормозному спуску, в цепь якоря вводится добавочное сопротивление. Момент двигателя становится меньше М_С (т. В на рис.3.6.1). В т. Д подъем груза прекращается. После остановки подъема под действием М_С груз начинает опускаться. При скорости, соответствующей т. С, момент М двигателя сравняется с М_С и спуск будет происходить с постоянной скоростью. При изменении направления вращения ЭДС двигателя изменит свой знак и станет действовать согласно с напряжением сети. Ток якоря увеличится, а момент М по отношению к моменту М_С, будет тормозным.

Для торможения механизмов с реактивным моментов сопротивления необходимо на ходу изменить полярность питания якоря, оставив без изменения направление тока в обмотке возбуждения согласно схеме рис. 3.6.2. Для ограничения первоначального броска тока и момента в цепь якоря должно быть введено значительное R_доб, т.к. без него ток может превысить номинальный в 30-40 раз.

Переход из двигательного в тормозной режим изображен на графике 3.6.3. При изменении полярности питания якоря двигатель переходит из т.А на характеристику в т.В и тормозится до остановки в т.С. Если после остановки его не отключить и момент двигателя в т.С больше М_С, двигатель будет разгоняться в противоположном направлении и новый установившийся режим наступит в т.Д.

Режим динамического торможения ДПВ может осуществляться 2-мя способами: с независимым возбуждением и с самовозбуждением. При динамическом торможении с независимым возбуждением двигатель отключается от сети, якорь замыкается на тормозное сопротивление, а обмотка возбуждения подключается к сети через сопротивление R_вд, ограничивающее ток в ней до I_В≤I_Н (рис. 3.6.4).

Т.к. в этом случае двигатель работает как генератор независимого возбуждения, его характеристики подобны характеристикам ДНВ при динамическом торможении. Все они пересекаются в начале координат и приведены на графике рис 3.6.5. Этот способ динамического торможения является основным.

При торможении с самовозбуждением двигатель отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление (рис. 3.6.6), работая генератором с самовозбуждением. Главным условием этого способа является наличие самовозбуждения. При вращении якоря за счет кинетической энергии механизма или груза в якоре от остаточного магнетизма будет наводиться ЭДС. При правильном соединении обмотки якоря и обмотки возбуждения ток, созданный ЭДС, усилит магнитный поток, а следовательно, и ЭДС, что приведет к дальнейшему увеличению тока. Это значит, что при переводе машины из двигательного режима в тормозной необходимо во-избежании ее размагничивания переключить полярность якоря или обмотки возбуждения таким образом, чтобы ток в последней имел такое же направление, что и в двигательном режиме. Иначе самовозбуждения не произойдет. Кроме того, чтобы возбуждение возникло, скорость двигателя должна быть достаточной и выполнялось условие: ЭДС якоря, определяемая величиной Ф и скоростью вращения была больше падения напряжения в сопротивлении тормозного контура, т.е. .

Возбудившись, машина создает тормозной момент. При некоторой скорости наступит равновесие. Режим работы двигателя определится точкой пересечения кривой при достигнутой скорости вращения с линией, характеризующей падение напряжения (рис. 3.6.7).

Для каждой данной машины кривая лежит тем выше, чем больше ω, а наклон прямой ΔU тем больше, чем больше. Поэтому выполнение этого условия при данной скорости, а значит и работа в тормозном режиме, возможны лишь при R (а следовательно и R_m), меньших, чем значения, соответствующие прямой, касательной к кривой в начале координат. Для возможности торможения, при больших сопротивленияхR необходимо увеличить скорость двигателя в режиме, предшествующем тормозному.

Наименьшая скорость, при которой еще возможно самовозбуждение, будет иметь место при замыкании машины накоротко, т.е. при . Скорость, при которой самовозбуждения уже не произойдет, называется критической. Ей соответствует сопротивление, также называемое критическим:.

Семейство электромеханических и механических характеристик, соответствующих различным значениям тормозного сопротивления R_m, изображено на графиках рис. 3.6.8. Из них видно, что при каждом данном R_m торможение осуществляется в относительно узкой зоне скоростей. С целью торможения до достаточно малых скоростей необходимо по мере снижения скорости уменьшать R_m.

Отметим, что динамическое торможение с самовозбуждением используется как аварийное.