2.6. Электрическое торможение двигателей
Во многих случаях эксплуатации двигателей постоянного тока требуется не только их быстрый пуск, но и быстрый останов или ограничение скорости вращения. При этом вместе с механическим торможением широко применяются различные виды электрического торможения: рекуперативное, противовключением и динамическое.
Рекуперативное торможение (с возвратом энергии в сеть)
В
двигателях параллельного и независимого
возбуждения возникает, если якорь
начинает вращаться с частотой n>n0.
Это может возникнуть при движении
электротранспорта под уклон. Процесс
торможения будет понятен если рассматривать
механические характеристики двигателя,
представленные на рис. 2.40. Пусть двигатель
работает на естественной механической
характеристике 1 в точке А1.
Затем под действием внешних сил частота
вращения якоря начнет увеличиваться и
n>n0.
В этом случае Ea>U
и
изменит направление на противоположное
и электромагнитный момент M =
Cм·Ia·Ф
становится отрицательным, то есть
тормозным. Двигатель переходит в
генераторный режим. Часть этой механической
характеристики 1 во втором квадранте
соответствует рекуперативному торможению.
Двигатели последовательного возбуждения в этом режиме работать не могут. Для использования рекуперативного торможения в двигателях последовательного возбуждения они переключаются на независимое возбуждение, что широко используется в электротранспорте при движении под уклон, для ограничения скорости.
Торможение противовключением
Возможны два случая.
Для медленного опускания груза в подъемно-транспортном механизме можно поступить так. Предположим, что при подъеме двигатель работает на характеристике 1 в точке А1. Включим в цепь якоря добавочное сопротивление Rд2. Двигатель перейдет на механическую характеристику 2 (в точку А2) и начнет тормозить, так как в точке А2 М<Мс. В точке В2 n=0, но если Мс>М, то двигатель начнет вращаться в противоположную сторону и груз будет опускаться. Установившаяся скорость спуска груза определяется точкой С2.
Для
быстрого останова двигателя и изменения
направления его вращения (реверса) нужно
изменить полярность напряжения,
подводимого к обмотке якоря. Одновременно
в цепь обмотки якоря вводится добавочное
сопротивление для ограничения величины
тока, который равен
.
Электромагнитный момент М становится
отрицательным и двигатель переходит
на новую механическую характеристику
3 (точку А3)
и начинает тормозиться. Если в точке В3
(n=0) его не отключить, то двигатель начнет
вращаться в противоположную сторону.
Если мы осуществляем реверс двигателя,
то добавочное сопротивление Rд
постепенно уменьшается до нуля и
двигатель переходит на естественную
характеристику 5, вращаясь в противоположную
сторону по сравнению с первоначальным
режимом работы.
В двигателях последовательного возбуждения при торможении противовключением процессы происходят аналогично.
Динамическое торможение
В
двигателях параллельного и независимого
возбуждения при работе обмотка якоря
отключается от сети и замыкается на
добавочное сопротивление. Обмотка
возбуждения остается включенной в сеть.
Ток в обмотке якоря становится равным
,
а уравнение механической характеристики
примет вид n=-C·М (кривая 4).
В первый момент двигатель переходит в точку А4 и начинает работать генератором, используя запас кинетической энергии. Частота вращения якоря уменьшается до нуля. Если на валу действует момент нагрузки, то якорь может начать вращаться в обратном направлении, например, под действием опускающего груза, на валу будет действовать тормозной (генераторный) электромагнитный момент, ограничивающий частоту вращения якоря.
В двигателях последовательного возбуждения можно применять динамическое торможение, если соединить их по схеме с независимым возбуждением.