18

Скоростные и механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением строят аналогично (рисунок 47, б).

8.4 Изменение направления вращения

Чтобы изменить направление вращения двигателя, необходимо изменить направление электромагнитного момента М, действующего на якорь. Это можно осуществить двумя способами: путем изменения направления тока Iа в обмотке якоря или изменения направления магнитного потока Φ, т. е. тока возбуждения. Для этого переключают провода, подводящие ток к обмотке якоря или обмотке возбуждения.

9 Тормозные режимы двигателей

9. 1 Электрическое торможение

Электрические двигатели, как правило, используют не только для вращения механизмов, но и для их торможения. Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения без применения механических тормозов.

Различают три вида электрического торможения двигателей постоянного

тока:

1) рекуперативное торможение – генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть;

2) динамическое или реостатное торможение – генераторное тор-

можение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря;

3) электромагнитное торможение – торможение противовключением.

Во всех указанных режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном n, т. е. является тормозным.

Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельным возбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его час-

U

тоты вращения выше n0 = СеΦ. В этом случае ЭДС машины становится

больше напряжения сети и ток изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована.

В машине с параллельным возбуждением механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов (рисунок 48, б).

19

Рисунок 48 − Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах

Поэтому переход из двигательного режима в генераторный может происходить автоматически, если под действием внешнего момента якорь будет вра-

щаться с частотой n выше n0. Можно перевести машину в генераторный режим и принудительно, если перевести ее на работу с характеристики 1 на характе-

ристику 2, уменьшив n0 путем увеличения магнитного потока (тока возбуждения) или снижения напряжения, подводимого к двигателю. В этом случае некоторой частоте вращения n соответствует на характеристике 1 двигательный режим (точка А), а на характеристике 2 – режим рекуперативного торможения (точка В).

Двигатели с последовательным возбуждением не могут переходить в режим рекуперативного торможения. При необходимости реку-

перативного торможения схему двигателей в тормозном режиме изменяют, превращая двигатели в генераторы с независимым возбуждением.

Двигатели со смешанным возбуждением могут автоматически переходить в генераторный режим, что обусловило их применение в троллейбусах, трамваях и других устройствах с частыми остановками, где двигатель должен обладать мягкой механической характеристикой.

Динамическое торможение. При этом виде торможения двигателя с параллельным возбуждением обмотку якоря отключают от сети и присоединяют к ней реостат RДОБ (рисунок 49, а). При этом машина работает как генератор, создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия гасится

Е

в реостате. Регулирование тока Iа = ΣR + R , т. е. тормозного момента М,

a ДОБ

осуществляют путем изменения сопротивления RДОБ, подключенного к обмотке якоря. При n = 0 тормозной момент М равен нулю, следовательно, машина не может быть заторможена в неподвижном состоянии.

20

Рисунок 49 − Схема и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения

Двигатель с последовательным возбуждением может работать в режиме динамического торможения при независимом возбуждении и при самовозбуждении. При независимом возбуждении обмотку возбуждения отключают от обмотки якоря и подключают к питающей сети последовательно с резистором, сопротивление которого выбирают так, чтобы ток возбуждения не превышал номинального значения. При этом механические характеристики двигателя будут линейные, как на рисунке 49, б. При самовозбуждении при переводе машины в генераторный режим необходимо переключить провода, подводящие ток к обмотке возбуждения (рисунок 50). Последнее необходимо для того, чтобы при изменении направления тока в якоре (при переходе с двигательного режима в генераторный) направление тока в обмотке возбуждения оставалось неизмен-

ным и создаваемая этой обмоткой МДС FB совпадала по направлению с МДС FОCT от остаточного магнетизма. В противном случае генераторы с самовозбуждением размагничиваются.

Рисунок 50 – Схемы машины с последовательным возбуждением в режимах двигательном (а) и динамического торможения (б)

21

Рисунок 51 − Зависимости ЭДС от тока якоря для двигателя с последовательным возбуждением в режиме динамического торможения

На рисунке 51 показаны зависимости ЭДС Е от тока якоря Iа при различных частотах вращения (n1 > n2 > n3 >n4) и вольт-амперные характеристики

Iа(ΣRa + RДОБ) = f(Iа) полного сопротивления, включенного в цепь якоря

(RДОБ1 > RДОБ2 > RДОБ3).

Точки пересечения А1, А2 и А3 указанных зависимостей определяют зна-

чения тока якоря Iа = Σ СЕnΦ , при котором машина работает в режиме ди-

Ra + RДОБ

намического торможения, а следовательно, и значение тормозного момента М. При увеличении n и неизменном значении RДОБ возрастает ЭДС, ток якоря и тормозной момент.

Самовозбуждение оказывается возможным только при частоте вращения, большей некоторого критического значения nКР, при котором вольт-амперная характеристика сопротивления цепи якоря располагается по касательной к зависимости Е = f(Iа). Так, например, при подключении к машине реостата с сопротивлением RДОБ1 тормозной режим при частоте вращения n1 может быть

реализован (точка А1); при уменьшении же ее до значения n1 он невозможен. Двигатель со смешанным возбуждением также может работать в режиме

динамического торможения.

Электромагнитное торможение. В этом режиме изменяют направ-

ление электромагнитного момента М, сохраняя неизменным направление тока из сети, т. е. момент делают тормозным. Последнее осуществляют так же, как и при изменении направления вращения двигателя – путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря (рисунок 52, а) или к обмотке возбужде-