Вопросы и задания

1. Поясните принцип изменения числа пар полюсов в полюсопереключаемом АД.

2. Покажите, что при изменении числа пар полюсов обмотки статора искажаются графики магнитных потоков фазных обмоток.

3. Почему о полюсопереключаемых АД понижается вращающий момент?

4. Почему о полюсопереключаемых АД понижается к.п.д.?

2.18 Способы торможения ад

Существуют три основных способа торможения АД:

1. Противовключением.

2. Динамическое торможение.

3. Рекуперативное.

Критериями выбора способа торможения являются:

- интенсивность снижения частоты вращения;

- потери энергии при торможении.

Необходимость в электрическом торможении АД обосновывается тем, что механические тормоза рассчитаны на их использование при частоте вращения не выше 0,2ω_ном.

1. Торможение противовключением.

Схема торможения приведена на рис.2.29,а. До торможения АД был подключен к сети контактором КВ(работа с вращением вперед). Нагруженный на момент сопротивленияМ_Снагрузки АД работал с частотой, соответствующей точке1(рис.2.29,б), и развивал двигательный момент.

Для торможения контактор КВотключается и одновременно включается контакторКН(назад), которым изменяется порядок подключения двух фазВиСАД к сети (можно изменять порядок подключения любых двух фаз АД). Магнитное поле статора АД изменяет направление вращения на противоположное и АД скачком по траектории1-2переходит на МХМ_Н(ω) вращения назад. АД снижает частоту вращения по траектории2-3, и если его не отключить от сети после прохождения нулевой частоты вращения (полной остановки АД) он разгонится в обратную сторону по участку4-5.Для недопущения обратного вращения нужно в интервале частот между точками3и4АД отключить от питания и наложить механический тормоз. По условиям эксплуатации правильно выбранных механических тормозов их нужно накладывать при снижении частоты до20%от номинальной частоты вращения АД.

В начале торможения по обмоткам статора АД протекает большой ток противовключения I_ПВ=(6...8)I_1ном. Однако этот ток не намного больше пускового тока равногоI_П=(5...7)I_1ном. Поэтому реально токI_ПВне представляет опасности для АД.

Торможение происходит интенсивно с большим темпом снижения частоты, мощность торможения выделяется в виде тепла в обмотках АД.

2. Динамическое торможение.

Схема торможения приведена на рис.2.30,а. До торможения АД был подключен к сети контактором КР(работа). Нагруженный на момент сопротивленияМ_Снагрузки АД работал с частотой, соответствующей точке1(2.30,б), и развивал двигательный момент.

Для торможения контактор КРотключается и одновременно включается контакторКТ(торможения), которым на два любых вывода АД подается постоянное напряжениеU_ДТвеличиной (0,25...0,4)U_1ном. АД снижает частоту вращения по траектории2-3. Точка3выбирается такой, чтобы в ней частота вращения АД не превышала20%от номинальной частоты. В точке3АД отключается от напряженияU_ДТи накладывается механический тормоз. Мощность торможения выделяется в виде тепла в обмотках АД.

Недостатком способа динамического торможения в том, что требуется применения в схеме электропривода источника постоянного напряжения.

3. Рекуперативное торможение.

Рекуперативное торможение возникает тогда, когда по какой-либо причине частота вращения АД становится больше синхронной частоты ω₀. Такое возникает в двух случаях:

- при опускании груза, когда АД вращается в ту же сторону, в какую груз разгоняет двигатель (рис.2.31,а) и двигатель тормозит груз, не давая грузу неограниченно увеличивать частоту вращения АД;

- когда скачком уменьшается частота ω₁выходного напряжения ПЧ, от которого получает питание АД (2.31,б).

При опускании тяжелого груза (рис.2.31,а) с МХ нагрузки М_С2(рис.2.31,в) частота вращения АДωувеличивается сверх синхроннойω₀. В результате относительная частота вращения магнитного поля статора к ротору, равнаяω₀-ω(2.16) становится отрицательной, и, значит, поле вращается навстречу вращениюωротора.В соответствии с принципом действия АД (рис.2.3), на ротор, перемещающийся в поле статора, действует сила, которая направлена в ту же сторону, в которую вращается поле. Для АД это является тормозным моментомМ_ТГ, который тормозит спускаемый груз на скорости, опеределяемой точкой2(рис.2.31,в). Фаза токаI₁изменится на180^опо отношению сетевому напряжениюU₁и, если в двигательном режиме АД (при частотах0<ω<ω₀) электрический фазовый сдвиг был0<φ<90^о, и из сети потреблялась активная мощностьP=3U₁I₁cosφ>0, то на тормозном участке (при частотахω₀<ω) активная мощность станет отрицательной:P=3U₁I₁cos(φ+180^o)=-3U₁I₁cosφ<0. АД не потребляет активную мощность из сети, а, наоборот, отдает ее в сеть. Описанное явление возврата в сеть энергии торможения, называетсярекуперацией энергии.

При скачкообразном понижении сигнала ω_задзадания частотыω₁питающего АД напряжения (рис.2.31,б) его МХ скачком переходит в МХМ_ПЗс расположением, показанным на рис.2.31,в. Следует скачкообразный переход1-3на тормозной участок МХМ_ПЗ. АД тормозится до синхронной частотыω₀с рекуперацией энергии торможения в сеть. Далее частота вращенияωАД понижается до точки4, являющейся точкой пересечения МХМ_ПЗ(ω) иМ_С1.

Рекуперативное торможение является самым выгодным в энергетическом плане – энергия торможения возвращается в сеть.