зеленов / eletsehomt48

гия ( А = J ω2 ) преобразовывается в электрическую (за вы-

2

четом части энергии, идущей на механические потери при трении в подшипниках и о воздух) и расходуется на нагрев сопротивлений в цепи якоря.

Для обеспечения необходимого режима динамического торможения нужно правильно рассчитать величину полного сопротивления R контура динамического тормо-

R ведется по этому соотношению для Е=ЕМАКС и I=IДОП, где ЕМАКС – максимальная ЭДС в начальный момент тор-

можения, а IДОП – допустимое значение тока в режиме торможения по условиям коммутации ( I*ДОП = 2 − 2,5 ).

Таким образом R = ЕМАКС ;

IДОП

158

где ω*МАКС - максимальная скорость в начальный мо-

мент торможения.

После переключения двигателя на режим динамического торможения начальный тормозной момент максимален, а затем уменьшается до нуля в соответствии с линейной механической характеристикой (см. рис. 2.32), что снижает эффективность динамического торможения. Для увеличения среднего значения тормозного момента и, сле-

двухступенчатого динамического торможения показаны на рис. 2.33. Переключение на вторую ступень торможения производится примерно

при скорости, равной ωМАКС.2 0,5ωМАКС.1. Метод расчета сопротивления rДТ2 второй ступени такой же, как и первой ступени (rДТ1), но в этом случае учитывается другое значение начальной скорости торможения

(ωМАКС.2).

159

двигателя называется режимом электромагнитного тор-

моза. В таком режиме Е=0, так как ω=0, и ток якоря будет равен

I = URН ;

- при дальнейшем увеличении нагрузки, например до значения МС=МС3 (точка С), произойдет раскручивание двигателя в противоположном направлении (в этом случае, как говорят, груз «протягивает» двигатель). Установившийся режим будет при отрицательной скорости. Меняется знак ω, меняется и знак ЭДС Е=СФНω (при этом остается неизменным знак магнитного потока, так как никаких переключений в обмотке возбуждения двигателя не было). Изменившаяся по знаку ЭДС будет в точке С действовать согласно с напряжением сети, и ток якоря двигателя для рассматриваемого случае будет равен

I = UН + Е .

R

Режим работы электродвигателя в соответствии с механической характеристикой, проходящей в IV квадранте, и есть режим противовключения.

В приводимых выше рассуждениях направление вращения двигателя под влиянием увеличившейся нагрузки изменилось на противоположное без каких-либо переключений его обмоток.

Следует особо подчеркнуть, что в режиме противовключения ток якоря двигателя определяется по сумме напряжений питающей сети и ЭДС (UН+Е). Это условие, как будет показано далее, всегда сохраняется вне зависимости от способа получения режима противовключения.

Режим противовключения может быть получен также и при изменении полярности напряжения на якоре электродвигателя. Если у работающего в двигательном режиме электропривода (например, в точке а на рис. 2.35)

161

изменить полярность напряжения на якоре, то двигатель будет работать на механической характеристике, проходящей через II, III и IV квадранты, рабочей точкой будет точка b. Начинается процесс торможения, и скорость двигате-

причем момент двигателя будет направлен против направления вращения.

Как и в случае с протягивающим грузом, ток якоря двигателя определится суммой UН+Е, а именно:

I = −UН − Е = −UН + Е .

R R

После переключения напряжения при ω=const (линия ab на рис. 2.35) и изменения знака тока якоря под влиянием тормозного момента скорость вращения будет

162

уменьшаться, как уже было сказано, по механической характеристике bc, соответствующей некоему сопротивлению R в цепи якоря.

При переключении напряжения на якоре необходимо ввести в его цепь значительное сопротивление для ограничения тока до допустимой по коммутационной способности величины, так как этот ток якоря существенно увеличивается (под действием суммы UН+Е, а не разности UН-Е, как в двигательном режиме).

Если момент сопротивления на валу двигателя реактивный и равен МС1, то есть величине большей (по абсолютному значению) момента электромагнитного тормоза в точке С, то торможение электропривода будет продолжаться по характеристике bc до ω=0, после чего двигатель будет стоять под током, работая в режиме электромагнитного тормоза.

При МС=МС2 (момент сопротивления на валу двигателя по абсолютной величине меньше момента, развиваемого двигателем в точке С) начнется разгон электропривода в противоположном направлении до точки е, в которой М=МС2, и двигатель будет работать в установившемся двигательном режиме обратного хода (III-й квадрант).

Если МС – активный (потенциальный) и равен значению МС3, то после режима противовключения (участок характеристики bc), разгона двигателя в обратном направлении (участок механической характеристики в III-м квадранте) до скорости ω=-ω0 начинается работа двигателя в режиме рекуперативного торможения в IV-м квадранте до точки d, то есть до значения МС=МС3.

Режим противовключения может быть получен также при переключении полярности на обмотке возбуждения двигателя. В этом случае меняется направление магнитного потока и, следовательно, знак ЭДС Е, что анало-

163

гично режиму противовключения с протягивающим гру-

зом. Также будет справедливо соотношение I = UН + Е .

R

Этот способ получения режима противовключения не получил широкого распространения из-за большой электромагнитной инерции в цепи возбуждения двигателя. Изменение магнитного потока идет медленно, что затягивает процесс торможения двигателя. Указанный способ получил ограниченное применение при реверсе двигателей малой мощности (сотни ватт).

Наконец, режим противовключения двигателя можно получить, если при постоянной нагрузке машины, рабо-

ления будет работать

на участке cd механической характеристики в режиме противовключения. При этом меняется знак ω и Е и, как и

раньше, будет I = UН + Е .

R

Итак, режим противовключения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением может быть получен следующими четырьмя способами:

164

-увеличением активного момента сопротивления движению при неизменном сопротивлении в цепи якоря;

-изменением полярности напряжения на якоре машины;

-изменением полярности напряжения на обмотке возбуждения;

-изменением сопротивления в цепи якоря при активном МС=const.

При любом способе получения режима противовключения ток якоря двигателя определяется по сумме напряжения и ЭДС и справедливо соотношение:

Из (2.52) следует уравнение баланса мощности в режиме противовключения:

Здесь ЕI - мощность, генерируемая машиной за счет энергии, поступающей с вала от исполнительного органа (рабочей машины);

UН I - мощность, потребляемая из питающей сети;

I 2 R - потери мощности, идущие на нагрев сопротивлений в цепи якоря.

Уравнение (2.53) показывает, что в режиме противовключения энергия подводится к машине с двух сторон (из сети и со стороны вала). Вся эта энергия преобразуется

втепловые потери на сопротивлениях в цепи якоря. Таким образом, в режиме противовключения электрическая машина работает генератором последовательно с сетью

Сточки зрения энергетики режим противовключения очень не экономичен из-за больших потерь энергии.

Уравнение механической характеристики двигателя

врежиме противовключения то же, что и для двигательно-

165

го режима работы, то есть

В этом уравнении при положительном М величина падения скорости

Поэтому скорость ω=ω0-Δω - отрицательна, то есть механическая характеристика проходит в IV-м квадранте (а для режима обратного хода – во II-м квадранте).

При переходе в режим противовключения изменением полярности напряжения на якоре двигателя первоначальный толчок тока будет очень велик (из-за действия UН+Е) и недопустим с точки зрения коммутационной способности электрической машины. Для ограничения этого толчка тока (и момента) в допустимых пределах в цепь якоря необходимо обязательно включить дополнительное сопротивление (так называемое сопротивление ступени противовключения – rПВ). Величина rПВ определяется следующим образом:

где ЕМАКС выбирается по максимальной скорости

ωМАКС в начальный момент торможения ( ЕМАКС = СФНωМАКС ), I ДОП выбирается как ток, допустимый по условию

безыскровой коммутации – (2-2,5)IН.

Величина пускового сопротивления rПУС должна быть рассчитана предварительно.

В относительных единицах:

Величину rПВ можно рассчитать и графическим методом по

166