§ 15. Динамическое торможение асинхронных двигателей

Наибольшее распространение в грузовых электроприводах имеет, очевидно, торможение асинхронных двигателей противовключением, ко­торое не требует дополнительных устройств, а осуществляется переключением на обратное вращение. Однако наряду с этим способом до­статочно широкое применение находит и динамическое торможение.

Схема включения и физическая сущность процессов, протекающих в асинхронном двигателе в режиме динамического торможения, значи­тельно отличаются от аналогичных показателей других режимов рабо­ты двигателя. Для получения этого режима обмотка статора отключа­ется от сети трехфазного переменного тока и включается на понижен­ное напряжение постоянного тока.

Постоянный ток, протекая по обмотке статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле, которое наводит э. д. с. и ток в обмотке вращающегося ротора. Взаимодействие этого тока с магнитным потоком статора и создает тормозной момент. При этом асинхронный двигатель представляет собой синхронный генератор с неявновыраженными полюсами, работающий при переменной частоте на сопротивление цепи ротора. Однако для расчета механических харак­теристик асинхронного двигателя при динамическом торможении режим синхронного генератора заменяется режимом асинхронного двигателя с питанием статора вместо постоянного тока I_П равнозначным ему по м. д. с. трехфазным переменным током I₁. Механические характери­стики динамического торможения по форме аналогичны характеристи­кам двигательного режима, но, в отличие от них, выходят из нача­ла координат и располагаются во втором квадранте координатной пло­скости (рис.16).

Расчет динамического торможения и построение механических характеристик без учета насыщения магнитной системы двига­теля можно осуществить, имея паспортные (каталожные) данные машины, в том числе Е_2Н и I_2Н. При этом возможно ориенти­ровочное определение активного и индуктивного сопротивления обмоток двигателя.

Активное сопротивление обмотки ро­тора можно найти из уравнений (74) и (75).

Приведенное значение этого сопротивления будет

где – коэффициент трансформации асинхронного двигателя.

С достаточной для ориентировочных расчетов точностью можно принять активное сопротивление статора равным приведенному значе­нию сопротивления ротора, т.е.

Индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя

В этом уравнении можно принять:

– для асинхронных короткозамкнутых двигателей

– для двигателей с фазным ротором

Индуктивное сопротивление цепи намагничивания

При динамическом торможении используют параметр относитель­ной скорости ν, который аналогичен скольжению s, характеризую­щему работу асинхронного двигателя:

Критическое значение относительной скорости двигателя опре­делится из выражения

При выборе ν_КР для тормозной механической характеристики следует иметь в виду, что наибольший тормозной эффект при определенном М_КР имеет место при ν_КР ≈ 0,41, которую можно получить для двигателя с фазным ротором путем введения в цепь ротора активных добавочных сопротивлений.

Критический, а, следовательно, и тормозной динамический момен­ты выбираются в зависимости от времени, в течение которого необ­ходимо затормозить привод. Из уравнения критического момента при динамическом торможении

можно определить эквивалентный тормозной ток статора

В зависимости от схемы включения обмотки статора на питание от источника постоянного тока, между трехфазным переменным током I₁ и постоянным током I_П устанавливается определенное соотноше­ние. Если к источнику постоянного тока подключить два луча звезды обмотки статора, то I_П = 1,23I₁. При этом к статору подводят напряжение

где r₁ – активное сопротивление одной фазы статора.

Для построения всей механической характеристики асинхронного двигателя при динамическом торможении можно воспользоваться фор­мулой Клосса, записанной для этого режима;

Рассчитанная и построенная для сопротивления r₂^’ механичес­кая характеристика является естественной. Искусственные характе­ристики можно рассчитать и построить с помощью соотношения

где R₂ = r₂ + r_Д – общее активное сопротивление фазы ротора.