3.2 Тормозные режимы двигателя независимого возбуждения Торможение с рекуперацией энергии в сеть

Переход двигателя в тормозной режим с отдачей энергии в сеть будет иметь место в случае, когда скорость якоря двигателя оказывается больше скорости идеального холостого хода (ω>ω₀), а ЭДС двигателя больше приложенного напряжения. Практически этот вид электрического торможения применяется при спуске тяжелых грузов со скоростью ω>ω₀. В этом случае двигатель включается в направление спуска (рис. 3.2.1) и система разгоняется под действием М двигателя и М, создаваемого грузом.

То же самое будет иметь место, если транспортное устройство с двигателем независимого возбуждения переходит на наклонный участок пути (рис. 3.2.2).

При ω>ω₀ ток якоря изменит направление.

Момент, развиваемый двигателем, при этом будет не вращающим, а тормозным. Двигатель превращается в генератор, преобразующий механическую энергию, подводимую к его валу со стороны рабочей машины, в электрическую и отдает ее в сеть за исключением потерь. Привод достигнет установившейся скорости ω_у как только растущий тормозной момент двигателя станет равным движущему моменту, создаваемому рабочей машиной, т.е. М=М_с.

Механическая характеристика в этом случае пойдёт из III квадранта в IV квадрант (см. рис. 3.2.3). Мощность, отдаваемая в сеть , где R_доб – добавочное сопротивление в якорной цепи, которое в общем случае может иметься. КПД машины в этом режиме

Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть весьма экономично. Однако оно может быть осуществлено в ограниченных пределах, т.к. не во всех электроприводах возможно соблюдение условия ω>ω₀, т.е. не все электроприводы допускают увеличение скорости сверх скорости ω₀.

Торможение противовключением

Противовключением называется режим, когда двигатель включен для одного направления вращения, а его якорь по инерции или под действием внешнего момента вращается в противоположную сторону. При этом момент двигателя противодействует движению. Такой режим может использоваться при активном М_с 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.3.2.4) момент, развиваемый двигателем, будет меньше М_С, двигатель начнет замедляться и остановится в т. С, а затем под действием груза он начнет вращаться в противоположном направлении.

Начнется спуск груза. Установившаяся скорость тормозного спуска будет в т. Д. ЭДС двигателя изменит свой знак и станет действовать согласно с напряжением сети. Ток якоря будет равным:

Возрастет и величина момента двигателя, который по отношению к вращающемуся в противоположном направлении якорю является тормозным. Для ограничения тока и момента, допустимыми по условиям коммутации значениями, добавочное сопротивление, включаемое в цепь якоря, должно быть равно примерно 2-х кратному пусковому.

При реактивном моменте сопротивления для перевода двигателя в режим противовключения необходимо на ходу двигателя изменить полярность напряжения на его якоре. Одновременно для ограничения броска тока в цепь якоря следует ввести добавочное сопротивление. Схема включения двигателя и соответствующие этому режиму механические характеристики изображены на рис. 3.2.5.

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 ω=0 его нужно отключить от сети. Если требуется реверс и если момент двигателя в т. С больше М_С, знак которого скачком изменится на противоположный, двигатель переходит в двигательный режим и разгоняется до скорости, соответствующей т. Д, где его момент станет равным М_С.

Ток двигателя в этом тормозном режиме:

.

В наступившем двигательном режиме вместе с изменением направления вращения изменится направление и ЭДС двигателя, которая будет снова направлена встречно напряжении сети.

В режиме противовключения к двигателю со стороны сети подводится мощность , а со стороны механизма. Вся это мощностьрассеивается в виде тепла в сопротивлениях якорной цепи. При таком преобразовании энергии КПД=0, т.к. полезно используемой энергии здесь нет.

Режим противовключения чаще всего применяется для реверсивных электроприводов, в которых 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 значительным нагревом двигателя.