Торможение двигателей постоянного тока

Для быстрого торможения двигателя его переводят в режим, при котором электромагнитный момент изменяет направление. Различают три способа торможения: 1) динамическое; 2) генераторное (рекуперативное); 3) противовключением.

При динамическом торможении якорь отключают от питающего напряжения и замыкают на реостат R_т (рис. а). Из уравнения для якорной цепи 0 = Е + (R_я + R_т)I_я следует, что ток I_я, а значит и момент М, изменяют направление (рис., б). Поскольку частота n не может изменяться скачком, то в момент переключения рабочая точка из а₁ по горизонтали переходит в а₂ и затем, замедляясь по наклонной прямой, в точку останова 0.

Рекуперативное торможение происходит при наличии условия E > U. Из уравнения U = E + I_яR_я следует, что при этом I_я, а значит и M, становятся отрицательными, что может наблюдаться при спуске двигателем груза или ходе под уклон трамвая. Якорь может набрать частоту n > n₀. На рис. 3.82, в это соответствует движению рабочей точки из позиции а₁, через точку n₀ в а₂, т. е. переходу машины из двигательного режима (M > 0) в генераторный (M < 0) и отдаче энергии в сеть (рекуперация энергии). Генераторный режим может возникнуть при резком снижении напряжения якоря. Механическая характеристика при этом параллельно смещается вниз (рис.  в), а рабочая точка из позиции а₁ скачком переходит в а₃ и далее плавно в а₄ (при M_с = const).

. Схема (а) и диаграмма (б) динамического торможения, диаграмма рекуперативного торможения (в)

Торможение противовключением выполняют, изменяя полярность подключения якоря (рис. а).

После перевода переключателя из позиции 1–1' в позицию 2–2' уравнение якорной цепи принимает вид

–U = E + I_я(R_я + R_д).

Откуда

.

Ток I_я, а значит и момент M, изменяют знак. Для ограничения тока в цепь якоря вводится добавочное сопротивление R_д. На рис. б изменению знака U сооветствует переход к обращенной механической характеристике 2. Добавление R_д в цепь якоря ухудшает «жесткость» этой характеристики (характеристика 3). Рабочая точка из позиции а₁ скачком переходит в а₂ и затем по характеристике 3 скользит вниз. Если в момент прохождения точкой горизонтальной оси (n = 0) не отключить питающее напряжение, точка продолжит движение по 3, т. е. начнется разгон ДПТ в обратном направлении (реверс). Этот процесс является самым быстрым (и самым неэкономичным) способом реверсирования.

Рабочие характеристики двигателя постоянного тока

Рабочими характеристиками ДПТ называют зависимости КПД η, тока I_я, момента M, частоты n, подводимой мощности P₁ от полезной мощности P₂.

Важнейшим энергетическим показателем машины постоянного тока является КПД η = P₂/P₁. КПД зависит от величины потерь мощности ΔP = P₁ – P₂. Потери мощности слагаются из следующих основных видов: 1) потери в обмотке якоря ΔP = R_яI_я²; 2) потери в стали ΔP_с, вызываемые вихревыми токами и перемагничиванием якоря при его вращении; 3) механические потери ΔP_м от трения в подшипниках, щеток о коллектор, якоря о воздух; 4) потери в обмотке возбуждения ΔP_в = R_вI_в².

На рис., а приведены рабочие характеристики ДПТ параллельного возбуждения, а на рис. б – последовательного. Последние характеристики в опасной для двигателя зоне малых нагрузок 0¸P_min показаны пунктиром. КПД машин постоянного тока растет с увеличением номинальной мощности ( в).