7.8. Електричне гальмування двигунів постійного струму

В усіх виконавчих механізмах, де використовується електричний привід, із уявлень безпеки, зазвичай застосовують механічний і електричний способи гальмування. Механічне гальмування базується на терті гальмівних частин об частини приводу, котрі обертаються, а електричне - на створенні в двигуні гальмівного електромагнітного моменту протилежного напряму обертання.

Існують три види електричного гальмування: рекуперативне, динамічне (реостатне) і протилежним ввімкненням.

Рекуперативне гальмування. Воно є найбільш економічним, бо засноване на переводі двигуна в генераторний режим з віддачею енергії в мережу.

Двигуни паралельного або змішаного збудження можуть автоматично переходити в режим рекуперативного гальмування при частоті обертання більше (див. рис. 7.4); характеристики продовжаться лівіше осі ординат, де обертальний момент є від'ємнимУ цьому випадку ЕРС машини стає більшою напруги мережі і струм, згідно (7.4) змінює свій напрям.

Автоматичний перехід двигуна змішаного збудження в рекуперативний режим і його порівняно "м'які" механічні характеристики обумовили його застосування з метою електричної тяги на трамваях і тролейбусах (див. також п. 7.5). Можна перевести машину в рекуперативний режим і примусово, зменшивши частоту обертання шляхом збільшення струму збудження (значить, Ф) або зниження напруги, що підводиться.

Двигун послідовного збудження таким чином не може перейти в рекуперативний режим: його характеристика на рис. 7.4 не перетинає осі ординат, а ЕРС Е ніколи не може стати більше від напруги Справа в тому, що, а (ненасичена магнітна система) і, згідно (7.18), Тому зі зростанням частоти обертання зменшується струм якоря, а з ним і магнітний потік; отже, ЕРСЕ не збільшується.

На електричному рухомому складі двигуни послідовного збудження для переводу в рекуперативний режим, зміною схеми ввімкнення перетворюють в генератори незалежного збудження.

Динамічне гальмування. Здійснюється шляхом від'єднання якірної обмотки від мережі і замикання її на гальмівний резистор (реостат) опором. При цьому механічна енергія обертових мас перетворюється в електричну, котра витрачається на нагрівання гальмівного резистора і інших елементів кола якоря.

Рис.7.5. Схема послаблення збудження (а) і швидкісні характеристики (б) двигуна.

Обмотка збудження двигуна паралельного збудження залишається ввімкненою в мережу цієї ж полярності, а отже, струм збудження і магнітний потік залишаються незмінними. Коли якірна обмотка від'єднана від мережі, то струм, що споживає від мережі двигун, дорівнює нулеві, але якір двигуна за інерцією продовжує обертатися, внаслідок чого у ньому виникає ЕРС Е=с_еп.Ф. Гальмівний струм якоря, згідно (7.4),

(7.21)

Зміна знаку струму призводить до зміни знаку моменту, який з обертального стає гальмівним:

(7.22)

З виразу (7.22) бачимо, що при постійному магнітному потоці Ф гальмівний момент залежить від частоти обертанняп, котра внаслідок гальмування зменшується, і від опору гальмівного резистора.

Для підтримання гальмівного моменту відносно постійним резистор виконують секціонованим. По мірі зменшення частоти обертання якоря виводять секції гальмівного резистора, зменшуючи його опір і тям самим підтримують струм і гальмівний момент постійним.

У двигуна послідовного збудження при динамічному гальмуванні необхідно перемкнути виводи обмотки збудження для того, щоб напрям струму в ній, а значить і магнітного потоку залишався незмінним.

Гальмування протилежним ввімкненням.Здійснюється перемиканням виводів якірної обмотки або обмотки збудження, внаслідок чого змінюється напрямок струму у якорі або магнітного потоку і знак моменту, котрий з обертального стає гальмівним. Струм якоря після перемикання його обмотки дорівнює

(7.23)

тобто він не тільки змінює свій знак, але і стрибком дуже збільшується, а з ним росте і гальмівний момент. Такий стрибок струму і гальмівного моменту може вижитися небезпечним для машини, якщо опір невеликий.

Гальмування протилежним ввімкненням забезпечує швидку зупинку двигуна Але при гальмуванні цим способом двигун має бути своєчасно вимкнений з мережі для уникнення обертання якоря у протилежному напрямі (реверсу). Цей спосіб гальмування застосовується в піднімально-транспортних механізмах при спусканні вантажу і інших випадках, наприклад для попередження аварійних ситуацій, небезпечних для життя людей.

Контрольні запитання і задача

1. Яким чином можна змінити напрям обертального моменту двигуна, тобто здійсняти його реверсування?

2. З рівнянь рівноваги напруг виведіть рівняння для струму якоря; як можна змінити його напрям?

3. Які моменти діють на валі двигуна? Напишіть рівняння їх рівноваги.

4. Чому зростання навантаження на валі супроводжується зростанням струму в якорі?

5. Яке призначення пускового резистора і з яких уявлень вибирають його опір?

1. Чому при запуску двигунів паралельного збудження опір резистора в колі обмотки збудження має бути мінімальним?

1. Як змінюється частота обертання двигунів різних систем збудження при збільшенні навантаження навалі?

6. Чому двигуни послідовного збудження не можна вмикати в мережу без навантаження на валі? Завдяки яким властивостям ці двигуни застосовують в якості тягових і кранових?

7. Порівняйте, як змінюється споживання струму в мережі (потужність) при зміні навантаження на валі двигунів паралельного і послідовного збудження. Чим обмежене значення максимального обертального моменту?

8. Якими способами можна регулювати частоту обертання двигунів постійного струму?

9. Що таке режим послабленого збудження і як він застосовується у двигунів постійного струму?

12. Які види електричного гальмування існують? У чому полягають їх особливості у двигунів різних систем збудження?

13. Потужність тягового двигуна ДТ9Н дорівнює467 кВт при частоті обертання655 об/хв. Визначити його обертальний момент.

РОЗДІЛ II