Pakhomov_A_N_Krivenkov_M_V_Elektricheskiy_privod
.pdf
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Торможение с отдачей энергии в сеть
Имеет место при превышении частоты вращения ротора АД скорости идеального холостого хода.
При работе в этом режиме проводники статора пересекаются магнитным полем в прежнем направлении, а проводники ротора – в противоположном. При этом ток:
I ′
2
= |
|
′ |
(− s) |
|
||
|
E2 |
|||||
|
′ |
+ jX |
′ |
(− s) |
||
|
R2 |
2 |
||||
|
|
|
′ |
= |
|
E2 |
|
|
|
||
|
|
′ |
|
|
− |
R2 |
′ |
|
|
||
|
s |
+ jx2 |
|
|
|
|
|
Кроме того, электромагнитная мощность также становится отрицательной, т. е. отдается энергия в сеть:
Pэм = m1I |
′2 |
′ |
/(− s) = −m1I |
′2 |
′ |
/ s |
2 |
R2 |
2 |
R2 |
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
131 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Торможение с отдачей энергии в сеть
Реактивная мощность вторичной цепи сохраняет свой знак и попрежнему потребляется из сети (на создание магнитного потока):
Q2 = m1U1 × |
|
|
U |
|
|
|
|
|
× |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
= |
|
m U 2 X |
|
> 0 |
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
1 1 |
|
к |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2¢ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R¢ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R¢ |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||||
|
|
R |
+ |
2 |
|
|
+ X |
2 |
|
|
|
R |
+ |
2 |
|
|
+ X |
2 |
|
|
R1 |
+ |
|
|
|
|
+ X к |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- s |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
- s |
|
к |
|
|
|
|
1 |
|
- s |
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
При активном Мс возникновение режима рекуперативного торможения возможно в подъемной установке.
1 – естественная характеристика АД
2 – режим рекуперативного торможения
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
132 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Торможение с отдачей энергии в сеть
При наличии реактивного момента генераторное торможение с рекуперацией энергии в сеть возможно при переключении числа полюсов обмотки статора с меньшего на большее или уменьшении частоты питающей сети, что приводит к уменьшению скорости холостого хода.
Двигатель переходит на 2-ую характеристику и тормозит скорость двигателя с отдачей энергии в сеть.
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
133 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Торможение противовключением при обмене двух фазфаз местамиместами
а
б
1 – естественная механическая характеристика
2 – режим противовключения аб – торможение противовключением
Недостатками тормозных характеристик противовключением являются большая крутизна и значительные потери энергии, превращаемые в тепло и рассеиваемые во вторичной цепи двигателя.
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
134 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Торможение противовключением при введении добавочныхобавочных сопротивлений в цепь фазного ротора при активномивном ММсс
Тогда машина в двигательном режиме переходит в точку а на характеристике 2 или 3 в зависимости от величины R’2доб.
Если необходимо затормозить двигатель при активном Мс , то следует подобрать такую искусственную характеристику 2 , чтобы Мс =
Мкз.
аб – торможение противовключением
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
135 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Режим динамического (электродинамического) торможенияможения АДАД
Схема динамического торможения
Векторная диаграмма АД
На основании векторной диаграммы АД:
|
|
|
I1 = Iμ + (− I |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 cos ψ1 = I |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2 cos ψ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
′ |
ψ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
I1 sin ψ1 = Iμ + I 2 sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E1 |
|
|
′ |
′ |
|
|
|
||
Ток намагничивания |
|
|
|
|
Iμ = |
|
|
= |
I2 Z |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X μ X μν |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
I1 X μ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
I |
2 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ток ротора |
|
|
|
|
R′ |
2 |
+ (X μ + |
|
|
|
′ 2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
X |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ν |
2 ) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Выражение для электромагнитного момента АД:
|
m I ′ |
2 |
R′ |
|
|
|
|
|
2 |
2 ′ |
|
|
|
|
M = |
|
|
= |
|
|
m1I1 |
X μ R2 |
|
|
|
||||
1 2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ν |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ω |
|
|
|
R′ |
|
2 |
|
|
|||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ω0 |
ν |
2 |
+ (X μ + X |
′ 2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
ν |
2 ) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
136 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Режим динамического (электродинамического) торможенияможения АДАД
|
|
|
|
Найдем |
критическое |
скольжение |
′ |
|
′ |
|
|||
доб1 |
доб2 |
динамического торможения: |
|
|||
R2 |
< R2 |
|
||||
Характеристики 1(2) и 1'(2') получены при двух значениях тока в статоре I1 < I’1
|
|
′ |
|
|
|
νкр |
= |
R2 |
|
|
|
X μ + |
X |
′ |
|||
|
|
2 |
|
||
и критического (максимального) момента:
|
|
m I 2 X |
2 |
|
|
M |
кр = |
1 1 |
μ |
|
|
2ω0 (X μ + X |
′ |
||||
|
|
2 ) |
|||
Выражение для механической характеристики АД в режиме ДТ, подобное формуле Клосса:
M = |
|
|
2M |
кр |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ν |
+ |
|
νкр |
|
|||
|
|
|
||||||
|
|
ν |
кр |
|
ν |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
137 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Анализ физических явлений, характерных для динамическогонамического торможения АД
1) критический момент не зависит от активного сопротивления вторичного контура, а критическое скольжение пропорционально ему:
n |
′ |
|
M |
′ |
кр º R2 |
|
кр ¹ f (R2 ) = const |
2) ток намагничивания зависит от скольжения. Ток статора при динамическом торможении АД постоянен I1 = const
Iμ ¹ const
3) результирующий магнитный поток при динамическом торможении АД и снижении скорости ротора увеличивается, вследствие снижения размагничивающего действия реакции ротора.
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
138 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Конденсаторное торможение АД
Схема конденсаторного торможения
Схема замещения режима конденсаторного торможения
Уравнение баланса ЭДС в статорной цепи:
E1 = Iμ X μϕ = I1 
R12 + (X1ϕ − X C / ϕ)2
Полагая в начале самовозбуждения ток в роторе I’2 = 0, тогда
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
= I |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
C |
2 2 |
||||||||||
|
|
I |
1 |
μ |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
= Xμ ϕнач |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R1 + X1ϕнач |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕнач |
|
|
||||||
Следовательно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
(X μ − X1 )2 ϕнач4 |
+ (2 X1X C − R12 )ϕнач2 |
− X C2 = 0 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
X C |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
X μϕнач |
≈ X C |
|
ϕнач ≈ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X μ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
или |
|
|
|
|
|
ωнач |
≈ |
1 |
|
= ωC |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
CLμ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
139 |
|
|
Тема 6. Тормозные режимы асинхронных двигателейгателей
Конденсаторное торможение АД
Механические
характеристики конденсаторного торможения с различными конденсаторами
При I1 = I’2 следует, что
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕк |
= |
|
X |
С |
|
|
|
|
X1 + X |
′ |
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
2 |
|
|
||
Углы между токами и ЭДС в конце самовозбуждения также равны:
|
|
|
|
|
|
|
tgψ1 = tgψ2 |
X1ϕк − X C / ϕк |
= |
X |
′ |
ϕк |
|
2 |
|
|||||
|
′ |
|
|
|||
|
R1 |
|
|
|
||
|
R2 / sк |
|||||
Скольжение, которое имеет АД при потере самовозбуждения:
= − R′ sк 2 R1
Скорость ротора при потере самовозбуждения определяется как
ωк = ω0ϕк (1 − sк )
Раздел 4. Электропривод с двигателями переменного тока |
140 |
|
|