7.5. Торможение противовключением и реверсирование двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Торможение противовключением осуществля­ется при изменении полярности напряжения на выводах обмотки якоря, работающего двигателя и неизменном нап­равлении тока в обмотке возбуждения. По схеме, приведен­ной на рис. 7.16, указанное переключение выполняется с помощью переключателя К, причем для ограничения тока, потребляемого из сети при торможении, в цепь якоря вводится дополнительный резистор R1.

Рисунок 7.17 иллюстрирует переход из двигательного режима в режим противовключения. В этом случае проис­ходит торможение соответственно характеристике —М_начО₁. Если якорь двигателя при угловой скорости, равной или близкой к 0, не отключить, то двигатель, развивая момент, по абсолютному значению больший реактивного момента

сопротивления, разгонится в противоположном направле­нии до установившейся угловой скорости —ω_уст [характе­ристика O₁(—ω_уст)], или под действием суммы моментов двигателя и нагрузки он разгоняется до скорости —ω'_уст при активном моменте сопротивления. Процесс электричес­кого торможения противовключением с последующим раз­гоном в обратном направлении и называется реверсирова­нием.

Рис. 7.16. Принципиальная схе­ма торможения противовключе-нием и реверсирования двига­теля постоянного тока незави­симого возбуждения.

Рис. 7.17. Механическая харак­теристика двигателя постоян­ного тока независимого возбуж­дения при переходе из двига­тельного режима в режим про-тивовключения.

Уравнение электрического равновесия для цепи якоря двигателя в период торможения противовключением

–U = cω + iR. (7.52)

Это уравнение отличается от аналогичного при пуске (7.1) тем, что передU стоит знак минус. Поэтому можно воспользоваться общим уравнением для угловой скорости (7.4), заменив в нем +ω₀ на —ω₀, тогда при реверсировании

ω = —ω_о–Δω_с + С . (7.53)

Для t = 0 угловая скорость двигателя в момент переклю­чения якоря ω = ω_нач = ω_с (рис. 7.17) и постоянная ин­тегрирования С = ω_с + ω₀ + Δω_с .

Зависимостьω = f (t) при реверсировании определяется выражением

ω = — (ω_о + Δω_с) + (ω₀ + Δω_с + ω_с) . (7.54)

Формула (7.54) получена в предположении постоянства знака Δω_с с изменением направления вращения двигателя, т. е. момент нагрузки принят активным. В этом случае после реверсирования установившаяся угловая скорость двигателя превысит ω₀ на значение Δω_c. Зависимость ω = f (t) при активном моменте нагрузки представлена кривой 1 (рис. 7.18).

Для реверсирования без нагрузки (ω_с = ω₀ и Δω_с = 0)

ω = — ω₀ + 2ω₀ . (7.55)

Данному случаю соответствует кривая 2 на рис. 7.18. Если же реверсирование происходит с реактивным момен-

Рис. 7.18. Зависимость ω = f (t) при реверсировании двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Рис. 7.19. Зависимость i =f(t) при реверсировании двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

том нагрузки, то кривая ω = f(t) в точке пересечения с осью абсцисс имеет излом и к установившейся угловой скорости —ω_уст приближается асимптотически, как по­казано на рис. 7.18 (кривая 3). Расчет этой кривой произ­водится на основании тех же исходных формул, но с учетом того обстоятельства, что при изменении знака угловой скорости момент нагрузки также изменит свой знак. Реак­тивный момент всегда препятствует движению, поэтому на участке торможения угловая скорость снижается под действием суммы моментов двигателя и нагрузки, а на участке разгона увеличение угловой скорости происходит под действием разности этих моментов.

Ток в цепи якоря двигателя при реверсировании опре­деляется, как и в § 7.4. В окончательном виде ток равен:

i = I_c–(I_нач+I_с) , (7.56)

где I_нач = (U + cω_с)/R — абсолютное значение тока в на­чальный момент переключения из двигательного режима в режим торможения противовключением; R = R_я + R₁— общее сопротивление якорной цепи.

Формула (7.56), так же как и (7.54), справедлива для слу­чая активного момента нагрузки (кривая 1 на рис. 7.19). Эта формула также применима и для реактивного момента с начала торможения до остановки двигателя. В точке O₁ кривая i = f (t) при реактивном моменте нагрузки будет иметь излом. К установившемуся значению тока —I_с кри­вая i = f (t) приближается асимптотически, как показано на рис. 7.19 (кривая 3).

При реверсировании без нагрузки

i = — I_нач , (7.57)

Так как в этом случае ω_c = ω_o, то

I_нач = 2U/R = 2I_к,з

и

i = –2I_к,з . (7.58)

Зависимость i — f (t) при М_с = 0 иллюстрируется кри­вой 2 на рис. 7.19.