Способы торможения асинхронного двигателя. Торможение асинхронных двигателей


Торможение асинхронных двигателей

 

Торможение АД можно осуществить как при питании от сети переменного тока, так и путем включения в цепь статора источника постоянного тока. Кроме того, для подтормаживания Д используют режим самоторможения [9].

При включении АД по основной схеме может быть осуществлено торможение противовключением и рекуперативное торможение.

1. Торможение противовключением.

Рис. 5.13. Механические характеристики АД

при торможении противовключением

 

Этот режим можно осуществить двумя путями:

1) изменяя порядок чередования фаз. В этом случае направление вращения магнитного поля меняется на противоположное и Д с естественной характеристики 1 переходит на тормозную характеристику 2, расположенную во втором квадранте. В момент, когда частота вращения становится близкой к нулю, Д необходимо отключить от сети. В противном случае он реверсируется.

2) нагружая Д активным моментом, при введении в цепь ротора большого добавочного сопротивления. В этом случае вращающий момент нагрузки оказывается больше движущего момента Д. Поскольку они направлены в разные стороны, то Д переходит на работу по характеристике 3, и новое установившееся значение скорости будет соответствовать противоположному направлению вращения Д, то есть имеем спуск груза с подтормаживанием за счет включенного на подъем Д.

 
 
2.Рекуперативное торможение.

 

Рис. 5.14. Механические характеристики АД

при рекуперативном торможении

 

Рекуперативное торможение самое экономичное, поскольку Д включается параллельно с сетью и работает в режиме генератора, то есть энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается обратно в сеть. Это торможение имеет место тогда, когда частота вращения выше синхронной. На практике этот метод широко используется в многоскоростных Д при переходе с большей скорости на меньшую, а также при уменьшении частоты питающего напряжения в системе преобразователь частоты - двигатель.

3. Динамическое торможение.

 

 

Рис. 5.15. Динамическое торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

 

Для осуществления этого режима обмотку статора отключают от сети и в две фазы статора подают постоянный ток. В результате ротор вращается в неподвижном магнитном поле. При этом цепь ротора может быть закорочена, либо в нее может быть введено . Возникает тормозной момент, который и тормозит двигатель. Электромеханическую характеристику Д в режиме динамического торможения можно получить из схемы замещения. Она располагается в первом квадранте (кривая 1), скольжение в режиме динамического торможения определяется как . Форма тормозной характеристики и величина тормозного момента зависят от схемы соединения обмоток. Кроме того, вид характеристики определяется величиной тормозного тока и, следовательно, сопротивлением потенциометра . При одном и том же значении можно получить различные характеристики (кривые 2 и 4). Следует иметь в виду, что момент будет пропорционален квадрату тока. При постоянном тормозном токе, изменяя , получим другое семейство характеристик (кривые 2 и 3).

Этот режим получил большое распространение.

Недостатком этого способа является уменьшение тормозного момента до нуля при снижении скорости до нуля.

4. Торможение АД при самовозбуждении.

Этот вид торможения основан на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает не мгновенно. Если использовать энергию этого затухающего поля, то можно обеспечить самовозбуждение Д и осуществить тормозной режим. На практике используют два способа торможения с самовозбуждением: конденсаторное и магнитное торможение.

 

а) б)

 

Рис. 5.16. Конденсаторное торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

 

При конденсаторном торможении самовозбуждение осуществляется за счет включения в цепь статора конденсаторов. Причем конденсаторы могут подключаться постоянно (глухое включение) или при помощи контактора. Увеличение емкости конденсаторов приводит к смещению вниз и влево характеристик. При отключении двигателя накопленная в электрическом поле энергия самовозбуждает его, что приводит к появлению тормозного момента.

Рис. 5.17. Схема включения АД при магнитном торможении

 

Магнитное торможение. В настоящее время с использованием тиристорных коммутирующих устройств и тиристорных регуляторов напряжения широкое распространение получило магнитное торможение. Этот способ реализуется при отключении Д от сети и закорачивании обмоток статора контактором . При этом появляется электрическая цепь и за счет запасенной в Д электромагнитной энергии осуществляется самовозбуждение Д.

Особенностью этого способа является быстротечность, которая определяется небольшим временем затухания магнитного поля. Обычно этот режим осуществляется в сочетании с режимом динамического торможения. Такое комбинированное торможение реализуется с помощью тиристорных пускорегулирующих устройств.

 

 

Рис. 5.18. Схема включения АД при комбинированном торможении

 

При отключении Д от сети тиристоры закрыты, сигнал подается на и он замыкает обмотку статора, осуществляя магнитное торможение. Спустя короткое время закрывается , открывается один из тиристоров коммутирующей группы , например . В результате в одну из обмоток статора подается выпрямительный ток и осуществляется динамическое торможение до остановки Д.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Торможение асинхронных двигателей

Количество просмотров публикации Торможение асинхронных двигателей - 72

 

Торможение АД можно осуществить как при питании от сети переменного тока, так и путем включения в цепь статора источника постоянного тока. Вместе с тем, для подтормаживания Д используют режим самоторможения [9].

При включении АД по основной схеме должна быть осуществлено торможение противовключением и рекуперативное торможение.

1. Торможение противовключением.

Рис. 5.13. Механические характеристики АД

при торможении противовключением

Этот режим можно осуществить двумя путями:

1) изменяя порядок чередования фаз. В этом случае направление вращения магнитного поля меняется на противоположное и Д с естественной характеристики 1 переходит на тормозную характеристику 2, расположенную во втором квадранте. В момент, когда частота вращения становится близкой к нулю, Д крайне важно отключить от сети. В противном случае он реверсируется.

2) нагружая Д активным моментом, при введении в цепь ротора большого добавочного сопротивления. В этом случае вращающий момент нагрузки оказывается больше движущего момента Д. Поскольку они направлены в разные стороны, то Д переходит на работу по характеристике 3, и новое установившееся значение скорости будет соответствовать противоположному направлению вращения Д, то есть имеем спуск груза с подтормаживанием за счёт включенного на подъем Д.

 
 
2.Рекуперативное торможение.

Рис. 5.14. Механические характеристики АД

при рекуперативном торможении

Рекуперативное торможение самое экономичное, поскольку Д включается параллельно с сетью и работает в режиме генератора, то есть энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается обратно в сеть. Это торможение имеет место тогда, когда частота вращения выше синхронной. На практике данный метод широко используется в многоскоростных Д при переходе с большей скорости на меньшую, а также при уменьшении частоты питающего напряжения в системе преобразователь частоты - двигатель.

3. Динамическое торможение.

Рис. 5.15. Динамическое торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

Для осуществления этого режима обмотку статора отключают от сети и в две фазы статора подают постоянный ток. В результате ротор вращается в неподвижном магнитном поле. При этом цепь ротора должна быть закорочена, либо в нее должна быть введено . Возникает тормозной момент, который и тормозит двигатель. Электромеханическую характеристику Д в режиме динамического торможения можно получить из схемы замещения. Она располагается в первом квадранте (кривая 1), скольжение в режиме динамического торможения определяется как . Форма тормозной характеристики и величина тормозного момента зависят от схемы соединœения обмоток. Вместе с тем, вид характеристики определяется величиной тормозного тока и, следовательно, сопротивлением потенциометра . При одном и том же значении можно получить различные характеристики (кривые 2 и 4). Следует иметь в виду, что момент будет пропорционален квадрату тока. При постоянном тормозном токе, изменяя , получим другое семейство характеристик (кривые 2 и 3).

Этот режим получил большое распространение.

Недостатком этого способа является уменьшение тормозного момента до нуля при снижении скорости до нуля.

4. Торможение АД при самовозбуждении.

Этот вид торможения основан на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает не мгновенно. В случае если использовать энергию этого затухающего поля, то можно обеспечить самовозбуждение Д и осуществить тормозной режим. На практике используют два способа торможения с самовозбуждением: конденсаторное и магнитное торможение.

а) б)

Рис. 5.16. Конденсаторное торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

При конденсаторном торможении самовозбуждение осуществляется за счёт включения в цепь статора конденсаторов. Причем конденсаторы могут подключаться постоянно (глухое включение) или при помощи контактора. Увеличение емкости конденсаторов приводит к смещению вниз и влево характеристик. При отключении двигателя накопленная в электрическом поле энергия самовозбуждает его, что приводит к появлению тормозного момента.

Рис. 5.17. Схема включения АД при магнитном торможении

Магнитное торможение. Сегодня с использованием тиристорных коммутирующих устройств и тиристорных регуляторов напряжения широкое распространение получило магнитное торможение. Этот способ реализуется при отключении Д от сети и закорачивании обмоток статора контактором . При этом появляется электрическая цепь и за счёт запасенной в Д электромагнитной энергии осуществляется самовозбуждение Д.

Особенностью этого способа является быстротечность, которая определяется небольшим временем затухания магнитного поля. Обычно данный режим осуществляется в сочетании с режимом динамического торможения. Такое комбинированное торможение реализуется с помощью тиристорных пускорегулирующих устройств.

Рис. 5.18. Схема включения АД при комбинированном торможении

При отключении Д от сети тиристоры закрыты, сигнал подается на и он замыкает обмотку статора, осуществляя магнитное торможение. Спустя короткое время закрывается , открывается один из тиристоров коммутирующей группы , к примеру . В результате в одну из обмоток статора подается выпрямительный ток и осуществляется динамическое торможение до остановки Д.

referatwork.ru

Схемы торможения асинхронных двигателей - Статьи по электротехнике - Каталог статей

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путем свободного выбега.

В тех же случаях, когда продолжительность свободного выбега значительна и оказывает влияние на производительность электродвигателя (работа с частыми пусками), для сокращения времени остановки применяют искусственный метод преобразования кинетической энергии, запасенной в движущейся системе, называемый торможением.

Все способы торможения электродвигателей можно разделить на два основных вида: механическое и электрическое.

При механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в тепловую, за счет которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей механического тормоза.

При электрическом торможении кинетическая энергия преобразуется в электрическую и в зависимости от способа торможения двигателя либо отдается в сеть, либо преобразуется в тепловую энергию, идущую на нагрев обмоток двигателя и реостатов.

Наиболее совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические напряжения в элементах электродвигателя незначительны

Схемы динамического торможения асинхронных двигателей

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным двигателем с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные на рис. 1, из которых схема рис. 1, а применяется при наличии сети постоянного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии ее.

В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения производится отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде одного контактора КМ3, команда на отключение которого подается блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис. 1 Схемы управления динамическим торможением асинхронных двигателей с фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети постоянного тока

Эквивалентное значение постоянного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 1. б соответствующим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т.

Контактор торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 1 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 1, б.

Схемы торможения противовключением асинхронных двигателей

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 - 0,2) ωуст.

Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Рис. 2 Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного двигателя с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в реверсивной и нереверсивной схемах

Узел управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, например, реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 3, а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При пуске двигателя реле противовключения КV не вклгочатся и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск.

Рис. 3. Узлы схем управления торможением противовключением асинхронных двигателей с фазным ротором с контролем скорости при реверсе и остановке

В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 3, а) или остановку (рис. 3, б) скольжение электродвигателя повышается и происходит включение реле KV.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R2 ротор двигателя.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к нулю и составляющей примерно 10 - 20 % установившейся начальной скорости ωпер = (0,1 - 0,2) ωуст, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных двигателей

При остановке асинхронных двигателей, а также для удержания механизма передвижения или подъема, например в крановых промышленных установках, в неподвижном состоянии при отключенном двигателе применяется механическое торможение. Оно обеспечивается электромагнитными колодочными или другими тормозами с трехфазным электромагнитом переменного тока, который при включении растормаживает тормоз. Электромагнит тормоза YB включается и отключается вместе с двигателем (рис 4, а).

Напряжение на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения КМ2, если нужно отключать тормоз не одновременно с двигателем, а с некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при отключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных двигателей

В асинхронных электроприводах применяются также электромагнитные тормоза постоянного тока при управлении электродвигателем от сети постоянного тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных двигателей

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 - С3, подключенными к обмотке статора. Включаются конденсаторы по схеме звезды (рис. 5, а) или треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных двигателей

elektromehanika.org

Способы торможения асинхронных двигателей — Мегаобучалка

Асинхронная машина, подключенная к трехфазной сети, может работать в режимах двигателя (0 < s < 1, квадрант I), генератора(s < 0, квадрант II) и электромагнитного тормоза (s > 1, квадрант IV).

В режиме электромагнитного тормоза направления вращения полей статора и ротора противоположны и режим называют торможениемпротивовключением. Такое торможение достигается изменением направления вращения поля статора. При этом характеристика Е1 (рис.28.12) заменяется обращенной характеристикой Е2. Для уменьшения токов АД одновременно уменьшают напряжение статора (характеристика И2). Рабочая точка из а1 по горизонтали скачком переходит в а2 и затем по характеристике И2 движется вниз. При достижении точки а3 (n = 0) АД нужно отключить от сети, иначе начнется реверс.

При активном моменте МС (груз в подъемнике) возможен второй способ торможения противовключением: в цепь ротора вводится большое сопротивление (характеристика И1) и АД включается на подъем. Под действием преобладающего момента МС > Мп из точки а4 начнется спуск груза с подтормаживанием. В точке а5 пересечения характеристик И1 и МС установится частота спуска –n2 (тормозной спуск).

Рис.28.12.Характеристики торможения противовключением включением

 

Рекуперативное торможение возникает, если двигатель переходит в

генераторный режим (s < 0, n > n1).

Этот вид торможения наблюдается в частотно-управ­ляемых двигателях при понижении частоты f1, а также в многоскоростных двигателях при переходе на низкую скорость.

Например, при увеличении числа пар полюсов характеристика Е1 (рис.28.13) заменяется на Е2, при этом рабочая точка а1 по горизонтали скачком переходит в точке а2 и далее по характеристике Е2 плавно в точке а3, а4. Участок а2а3 является генераторным. Ему соответствует торможение (М < 0) с возвратом (рекуперацией) энергии в сеть. Рекуперативное торможение может также использоваться в приводах подъемников в режиме быстрого спуска. Двигатель включается на спуск и под действием груза разгоняется до частоты n > n1, т. е. переходит в генераторный режим, при этом кинетическая энергия груза преобразуется в электрическую энергию и отдается в сеть.

Рис.28.13. Рекуперативное торможение

 

Динамическое торможение осуществляют отключением обмоток статора от трехфазной сети и подключением к источнику постоянного напряжения U0 (рисунок а). Постоянный ток I0 обмоток статора создает неподвижное магнитное поле, под действием которого в обмотке вращающегося по инерции ротора индуцируются токи, создающие тормозной момент. Искусственные механические характеристики в режиме динамического торможения (рисунок б) можно регулировать изменением сопротивлений R0 или Rд в цепи ротора (кривая 1). Кривая 2 соответствует двигателю с короткозамкнутым ротором.

Рис.28.14. Динамическое торможение: а – схема; б – характеристики

megaobuchalka.ru

Способы торможения асинхронного двигателя

 

Торможение АД можно осуществить как при питании его от сети переменного тока, так и путем подключения цепи статора к источнику по­стоянного тока (динамическое торможение), а также при его само­возбуждении [1].

При включении АД по основной схеме (см. рис. 62, а) возможно торможение противовключением и рекуперативное торможение.

Торможение противовключением осуществляется двумя путями. Один из них связан с изменением чередования на статоре двух фаз питающего АД напряжения. Допустим, например, что АД работа­ет по механической характеристике 1 в точке а (рис. 104, а) при чередовании на статоре фаз напряжения сети ABC. Тогда при пере­ключении двух фаз (например, В и С) АД переходит на работу по характеристике 1 в точке d, участок db которой соответствует тор­можению противовключением. При торможении противовключением к двигателю подводится мощность, как со стороны статора, так и со стороны ротора. Вся подведенная к АД мощность выделяется в цепи обмотки ротора. Для ограничения тока и момента АД при торможении противовключением необходимо вклю­чение добавочных резисторов в цепь ротора или статора. При включении добавочных сопротивлений в цепь ротора происходит «смягчение» механических характеристик двигателя. Причем, чем больше добавочное сопротивление цепи ротора, тем мягче механическая характеристика и тем дальше в область положительных значений скольжения s сдвигается максимум момента. Величина же самого максимального (критического) момента Мк остается неизменной.

Другой путь перевода АД в режим торможения противовключе­нием может быть использован при активном характере момента нагрузки Мс. Допустим, что требуется осуществить спуск груза, обес­печивая его торможение с помощью АД (так называемый тормоз­ной спуск груза). Для этого АД включается на подъем с большим добавочным сопротивлением R в цепи ротора (кривая 2). Вслед­ствие превышения моментом нагрузки Мс пускового момента двигателя Мп и его активного характера груз начнет опускаться с уста­новившейся скоростью - Ω уст 1. АД при этом будет работать в режи­ме торможения противовключением.

Рис.104. Механические характеристики АД при торможении противовключением (а) и с рекуперацией энергии в сеть (б)

 

Рекуперативное торможение осуществляется в том случае, когда скорость АД превышает синхронную ω1 и он работает в генератор­ном режиме параллельно с сетью. Такой режим возникает, например, при переходе двухскоростного АД с высокий скорости на низкую, как это показано на рис. 104, б. Предположим, что в исходном поло­жении АД работал по характеристике 1 в точке а, вращаясь со скоро­стью Ωуст1. При увеличении числа пар полюсов АД переходит на ра­боту по характеристике 2 в точке b, участок be которой соответству­ет торможению с рекуперацией (отдачей) энергии в сеть.

Этот же вид торможения может быть реализован в системе «пре­образователь частоты - двигатель» при останове АД или его пере­ходе с одной характеристики (c частотой f1) на другую характеристику (с частотой f2 < f1). Для этого осуществляет­ся уменьшение частоты выходного напряжения ПЧ fрег, а значит, и син­хронной скорости ω1. В силу механической инерции текущая ско­рость АД Ω будет изменяться медленнее, чем скорость вращения магнитного поля ω1, т. е. будет постоянно ее превышать. За счет это­го и возникает режим торможения с отдачей энергии в сеть. Отме­тим, что ПЧ должен быть способен при этом передать энергию от двигателя в сеть.

Рекуперативное торможение также может быть реализовано в ЭП грузоподъемных механизмов при спуске грузов. Для этого АД включается в направлении спуска груза (характеристика 3 на рис. 104, а). После окончания разбега он будет работать в точке с со скоростью – Ωуст.2. При этом осуществляется процесс спуска груза с отдачей энергии в сеть.

Рекуперативное торможение является наиболее экономичным видом торможения АД.

Для динамического торможения обмотку статора АД отключа­ют от сети переменного тока и подключают к источнику постоян­ного тока, как это показано на рис. 105. Обмотка ротора АД 1 при этом может быть закорочена или в ее цепь включаются добавочные резисторы 3 с сопротивлением R2д.

Постоянный ток Iп, значение которого может регулироваться ре­зистором 2, протекает по обмоткам статора и создает неподвижное в пространстве магнитное поле (возбуждает АД). При вращении ро­тора в нем наводится ЭДС, под действием которой в обмотке проте­кает ток, создающий магнитный поток, также неподвижный в прост­ранстве. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД создает тормозной момент, за счет которого достигается эффект торможения. Двигатель в этом случае работает в режиме ге­нератора независимо от сети переменного тока, преобразовывая кинетическую энергию движущихся частей ЭП и рабочей машины в электрическую, которая рассеивается в виде тепла в цепи ротора.

Формулы для характеристик АД в режиме динамического тор­можения выводятся на основании анализа его схемы замещения. Опуская вывод формул, представим графически электромеханичес­кую I2'(s) (кривая 7) и механические M(s) кривые 4-6 характерис­тики АД.

Характеристика расположена на рисунке в первом квадран­те, где s = Ω/ω1 - скольжение АД в режиме динамического тормо­жения. Механические характеристики АД расположены во втором квадранте.

Различные искусственные механические характеристики АД в режиме динамического торможения можно получить, изменяя со­противление R2д добавочных резисторов 3 в цепи ротора или по­стоянный ток Iп, подаваемый в обмотки статора. На рисунке пока­заны механические характеристики АД для различных сочетаний Iп и R2д. Характеристика 6 соответствует току Iп1 и сопротивлению ре­зистора R2д, максимальный момент на ней равен Мm1, а скольже­ние, ему соответствующее, - sm1.

Увеличение сопротивления резис­торов 3 R2д 2 > R2д 1 при Iп = const не приводит к изменению максималь­ного момента, в то время как максимальное скольжение sm при этом пропорционально возрастает, что видно из характеристики 4.

Увеличение тока Iп (Iп2>Iп1) при R2д=const вызывает увеличение максимального момента пропорционально квадрату тока. Харак­теристика двигателя в этом случае имеет вид кривой 5. Варьируя зна­чения Iп и R2д можно получить желаемый вид механических характе­ристик АД в режиме динамического торможения и тем самым соот­ветствующую интенсивность торможения асинхронного ЭП.

 

Рис.105. Схема (а) и характеристики (б) АД при динамическом торможении

 

Торможение АД при самовозбуждении основано на том, что после от­ключения АД от сети его электромагнитное поле затухает (исчеза­ет не мгновенно) в течение некоторого, пусть и небольшого интер­вала времени. За счет энергии этого затухающего поля и ис­пользования специальных схем включения АД можно обеспечить его самовозбуждение и реализовать тормозной режим. На практи­ке применение нашли так называемые конденсаторное и магнит­ное торможение АД.

При конденсаторном торможении, схема которого приведена на рис.105, а, возбуждение АД 1 осуществляется с помощью конден­саторов 2, подключаемых к статору. Отметим, что конденсаторы могут подключаться к статору постоянно (глухое подключение) или с помощью дополнительного контактора, будучи при этом со­единенными в схему треугольника или звезды.

Определяющим фактором, от которого зависят вид и расположе­ние характеристик АД 1... 3 (см. рис. 106, б), а значит, интенсивность торможения, является емкость конденсаторов С (кривые 1... 3 соот­ветствуют значениям С1< С2< С3). Чем она больше, тем больше бу­дет максимум тормозного момента, а характеристики будут смещать­ся в область низких скоростей АД.

Магнитное торможение, общая схема которого показана на рис. 107, а, реализуется после отключения статора двигателя 2 от сети и замыкания с помощью контактов 1 его выводов накоротко. За счет запасенной в двигателе электромагнитной энергии проис­ходит самовозбуждение двигателя и на его валу создается тормозной момент. Особенностью такого торможения является быстротеч­ность, определяемая небольшим временем затухания магнитного поля двигателя, однако возникающие тормозные моменты до­статочно велики и обеспечивают интенсивное торможение ЭП.

Рис.106. Схема (а) и характеристики (б) АД при конденсаторном

торможении

Рис.107. Схемы магнитного торможения: общая схема (а) и с использованием тиристоров (б)

 

Практические возможности торможения АД существенно рас­ширило использование тиристорных регуляторов напряжения, ко­торые позволяют осуществлять как пуск двигателя, так и его тор­можение. Для обеспечения интенсивного торможения двигателя часто используется комбинированный способ, например динамичес­кое торможение в сочетании с торможением коротким замыкани­ем. Этот способ может быть реализован тиристорным устройством (см. рис. 107, б), состоящим из двух пар встречно-параллельно вклю­ченных тиристоров VS1-VS4, служащих для подключения или от­ключения двигателя 1 от источника питания, и дополнительного тиристора VS5 для реализации торможения коротким замыканием обмоток статора. Торможение осуществляется следующим образом. После закрытия тиристоров VS1-VS4 и отключения двигателя от сети подается сигнал управления на тиристор VS5, который замы­кает накоротко две фазы статора. Когда интенсивность торможе­ния коротким замыканием обмоток статора уменьшится, сигнал уп­равления подается на тиристор VS1, который пропускает в цепь ста­тора выпрямленный ток и тем самым обеспечивает режим динами­ческого торможения.

Выпускаемые серийно тиристорные пускорегулирующие устрой­ства обеспечивают и другие варианты торможения АД, а также так называемый безударный его пуск, при котором снижаются броски электромагнитного момента.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите способы торможения АД.

2. Дайте пояснение способу торможения АД противовключением.

3. Дайте пояснение рекуперативному способу торможения АД.

4. Дайте пояснение динамическому способу торможения АД.

5. Дайте пояснение способу торможения АД при самовозбуждении.

6. Дайте пояснение магнитному способу торможения АД.

6.12. Электропривод с линейным асинхронным двигателем [1]

В подавляющем большинстве асинхронных ЭП применяются двигатели вращательного движения, при использовании которых для привода рабочих машин и механизмов с поступательным дви­жением исполнительных органов (механизмов подач металлообра­батывающих станков и передвижения мостовых кранов, кузнечнопрессовых машин, транспортеров, задвижек и др.) требуются меха­нические передачи, обеспечивающие преобразование вращающего­ся движения вала двигателя в поступательное. К таким механичес­ким передачам относятся кривошипно-шатунный механизм, пере­дачи шестерня - рейка, винт - гайка и ряд других.

Совершенно очевидно, что применение в таких ЭП двигателей поступательного движения позволяет отказать­ся от применения механических передач и тем самым повысить технические и экономические показатели работы привода и техно­логического оборудования. Поэтому были разработаны линейные двигатели постоянного и переменного тока, в частности асинхрон­ные (ЛАД).

Представление об устройстве такого двигателя можно получить, если мысленно разрезать вдоль по образующей статор и ротор АД вращательного движения и развернуть их в плоскость, как это по­казано на рис. 108, а. Принцип действия ЛАД аналогичен принци­пу действия вращающегося АД. При подключении обмотки 4 ста­тора 3 к сети переменного тока она создает магнитное поле, посту­пательно движущееся с линейной скоростью υ= 2τf1, где f1 - часто­та питающего напряжения, τ - длина полюсного деления статора. Это линейно перемещающееся магнитное поле наводит в обмотке 1 ротора 2 ЭДС, под действием которой в ней начинает протекать ток. Взаимодействие этого тока с магнитным полем и создает на роторе (его называют вторичным элементом) тяговое усилие, кото­рое и приводит его в движение.

Вторичный элемент ЛАД может быть длиннее или короче ста­тора (первичного элемента), с обмоткой и без нее, плоской или ци­линдрической формы. Рассмотрим для примера конструкцию труб­чатого ЛАД (см. рис. 108, 6), статор которого выполнен в виде ци­линдра 7, внутри которого расположены катушки 2, образующие его обмотку, и металлические шайбы 3, являющиеся частью магнитопровода. Внутри статора помещается подвижный вторичный эле­мент 4 также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала.

 

Рис. 108. Общая схема (а), цилиндрическое исполнение (б) и пример использования в ЭП конвейера линейного АД (в)

 

Плоский вторичный элемент без обмотки выполняется в виде листа, полосы или рельса, которые могут помещаться между двумя статорами (ЛАД с двусторонним статором) или статором и ферро­магнитным сердечником (ЛАД с односторонним статором и сер­дечником). Принцип действия ЛАД с вторичным элементом в виде полосы аналогичен принципу действия обычного АД с массивным ферромагнитным ротором.

ЛАД могут работать и в обращенном режиме, когда вторичный элемент неподвижен, а перемещается статор. Такие ЛАД обычно применяются на транспорте, когда в качестве вторичного элемента используется рельс (или специальная полоса), а статор размещает­ся на самом подвижном транспортном средстве.

Регулирование координат ЛАД, как и обычного вращающегося двигателя, осуществляется с помощью резисторов, изменением ча­стоты и подводимого напряжения, а торможение может быть дина­мическое или противовключением.

Рассмотрим пример использования ЛАД для привода конвейе­ра (см. рис. 108, в), предназначенного для перемещения изделий 1 с помощью металлической ленты 2, укрепленной на барабанах 3. Лента 2 проходит между двух статоров ЛАД 4, являясь его вторич­ным элементом. Применение ЛАД в этом случае позволяет повы­сить скорость движения ленты, устранить ее проскальзывание, от­казаться от механической передачи. Установка нескольких ЛАД по­зволяет создавать длинные конвейеры, что затруднительно при ис­пользовании традиционного ЭП с вращающимся АД.

Применение ЛАД целесообразно для привода кузнечно-прессовых машин, задвижек и клапанов с поступательным движением штока, ткацких станков, механизмов дверей лифта. Отдельную боль­шую область применения линейных двигателей представляет собой электрический транспорт.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое линейный АД и каковы рациональные области его применения

2. Нарисуйте конструктивную схема линейного АД

7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА [12]

Преобразователи частоты преобразуют электрическую энергию переменного тока одной частоты в электрическую энергию переменного тока другой частоты. Причем выходная частота преобразователя может быть регулируемая или стабилизирована. Преобразователи с регулируемой выходной частотой применяются в электроприводах переменного тока, которые находят широкое применение в таких отраслях промышленности, как нефтяная, газовая, цементная, горная, металлообработка, целлюлозно-бумажная, энергетика и ряда других.

К преобразователям частоты, предназначенным для частотного управления электроприводами, предъявляются следующие основные требования:

– независимое регулирование величины и частоты выходного напряжения;

– возможность двухстороннего обмена энергией между нагрузкой и питающей сетью;

– устойчивость протекания динамических режимов частотного управления электропривода;

– быстродействующая защита и эффективная диагностика;

– достаточно высокий коэффициент полезного действия;

– высокая симметрия фазных напряжений и токов;

– отсутствие постоянных составляющих и субгармоник в преобразованных напряжениях и токах;

– минимальные искажения напряжения питающей сети, низкий уровень радиопомех и шума;

– возможность форсировать кратковременные перегрузки по току и напряжению для форсирования переходных процессов двигателя;

– поддержание с требуемой точностью значений частоты, напряжения (тока) в установившихся режимах работы электропривода.

 

По принципу работы преобразователи частоты разделяются на преобразователи частоты со звеном постоянного тока и преобразователи частоты без звена постоянного тока (или преобразователи частоты с непосредственной связью цепей нагрузки и питающей сети). Можно отметить, что преобразователи частоты со звеном постоянного тока имеют несколько каскадов преобразования электрической энергии, что влечет за собой увеличение потерь мощности и снижение КПД. Преобразователи частоты без звена постоянного тока имеют только один каскад преобразования электрической энергии, поэтому их КПД выше, чем у преобразователей частоты со звеном постоянного тока.

Рассмотрим каждый из этих классов преобразователей [7].

 

Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 1544 | Нарушение авторских прав

Читайте в этой же книге: Вывод передаточных функций регулируемого по положению ЭП постоянного тока | ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ | Схема замещения, статические характеристики и режимы работы асинхронного двигателя | Энергетические соотношения АД | Расчет регулировочных резисторов | Регулирование координат электропривода с асинхронным двигателем изменением напряжения обмотки статора | Передаточная функция асинхронного двигателя при управлении по каналу напряжения обмотки статора | Замкнутая по скорости система асинхронного электропривода с ТРН | Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения | Передаточная функция асинхронного двигателя при управлении по каналу частоты |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.024 сек.)

mybiblioteka.su

Торможение асинхронных двигателей — КиберПедия

 

Торможение АД можно осуществить как при питании от сети переменного тока, так и путем включения в цепь статора источника постоянного тока. Кроме того, для подтормаживания Д используют режим самоторможения [9].

При включении АД по основной схеме может быть осуществлено торможение противовключением и рекуперативное торможение.

1. Торможение противовключением.

Рис. 5.13. Механические характеристики АД

при торможении противовключением

 

Этот режим можно осуществить двумя путями:

1) изменяя порядок чередования фаз. В этом случае направление вращения магнитного поля меняется на противоположное и Д с естественной характеристики 1 переходит на тормозную характеристику 2, расположенную во втором квадранте. В момент, когда частота вращения становится близкой к нулю, Д необходимо отключить от сети. В противном случае он реверсируется.

2) нагружая Д активным моментом, при введении в цепь ротора большого добавочного сопротивления. В этом случае вращающий момент нагрузки оказывается больше движущего момента Д. Поскольку они направлены в разные стороны, то Д переходит на работу по характеристике 3, и новое установившееся значение скорости будет соответствовать противоположному направлению вращения Д, то есть имеем спуск груза с подтормаживанием за счет включенного на подъем Д.

 
 
2.Рекуперативное торможение.

 

Рис. 5.14. Механические характеристики АД

при рекуперативном торможении

 

Рекуперативное торможение самое экономичное, поскольку Д включается параллельно с сетью и работает в режиме генератора, то есть энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается обратно в сеть. Это торможение имеет место тогда, когда частота вращения выше синхронной. На практике этот метод широко используется в многоскоростных Д при переходе с большей скорости на меньшую, а также при уменьшении частоты питающего напряжения в системе преобразователь частоты - двигатель.

3. Динамическое торможение.

 

 

Рис. 5.15. Динамическое торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

 

Для осуществления этого режима обмотку статора отключают от сети и в две фазы статора подают постоянный ток. В результате ротор вращается в неподвижном магнитном поле. При этом цепь ротора может быть закорочена, либо в нее может быть введено . Возникает тормозной момент, который и тормозит двигатель. Электромеханическую характеристику Д в режиме динамического торможения можно получить из схемы замещения. Она располагается в первом квадранте (кривая 1), скольжение в режиме динамического торможения определяется как . Форма тормозной характеристики и величина тормозного момента зависят от схемы соединения обмоток. Кроме того, вид характеристики определяется величиной тормозного тока и, следовательно, сопротивлением потенциометра . При одном и том же значении можно получить различные характеристики (кривые 2 и 4). Следует иметь в виду, что момент будет пропорционален квадрату тока. При постоянном тормозном токе, изменяя , получим другое семейство характеристик (кривые 2 и 3).

Этот режим получил большое распространение.

Недостатком этого способа является уменьшение тормозного момента до нуля при снижении скорости до нуля.

4. Торможение АД при самовозбуждении.

Этот вид торможения основан на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает не мгновенно. Если использовать энергию этого затухающего поля, то можно обеспечить самовозбуждение Д и осуществить тормозной режим. На практике используют два способа торможения с самовозбуждением: конденсаторное и магнитное торможение.

 

а) б)

 

Рис. 5.16. Конденсаторное торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

 

При конденсаторном торможении самовозбуждение осуществляется за счет включения в цепь статора конденсаторов. Причем конденсаторы могут подключаться постоянно (глухое включение) или при помощи контактора. Увеличение емкости конденсаторов приводит к смещению вниз и влево характеристик. При отключении двигателя накопленная в электрическом поле энергия самовозбуждает его, что приводит к появлению тормозного момента.

Рис. 5.17. Схема включения АД при магнитном торможении

 

Магнитное торможение. В настоящее время с использованием тиристорных коммутирующих устройств и тиристорных регуляторов напряжения широкое распространение получило магнитное торможение. Этот способ реализуется при отключении Д от сети и закорачивании обмоток статора контактором . При этом появляется электрическая цепь и за счет запасенной в Д электромагнитной энергии осуществляется самовозбуждение Д.

Особенностью этого способа является быстротечность, которая определяется небольшим временем затухания магнитного поля. Обычно этот режим осуществляется в сочетании с режимом динамического торможения. Такое комбинированное торможение реализуется с помощью тиристорных пускорегулирующих устройств.

 

 

Рис. 5.18. Схема включения АД при комбинированном торможении

 

При отключении Д от сети тиристоры закрыты, сигнал подается на и он замыкает обмотку статора, осуществляя магнитное торможение. Спустя короткое время закрывается , открывается один из тиристоров коммутирующей группы , например . В результате в одну из обмоток статора подается выпрямительный ток и осуществляется динамическое торможение до остановки Д.

 

cyberpedia.su

Торможение асинхронных двигателей

 

Торможение АД можно осуществить как при питании от сети переменного тока, так и путем включения в цепь статора источника постоянного тока. Кроме того, для подтормаживания Д используют режим самоторможения [9].

При включении АД по основной схеме может быть осуществлено торможение противовключением и рекуперативное торможение.

1. Торможение противовключением.

Рис. 5.13. Механические характеристики АД

при торможении противовключением

 

Этот режим можно осуществить двумя путями:

1) изменяя порядок чередования фаз. В этом случае направление вращения магнитного поля меняется на противоположное и Д с естественной характеристики 1 переходит на тормозную характеристику 2, расположенную во втором квадранте. В момент, когда частота вращения становится близкой к нулю, Д необходимо отключить от сети. В противном случае он реверсируется.

2) нагружая Д активным моментом, при введении в цепь ротора большого добавочного сопротивления. В этом случае вращающий момент нагрузки оказывается больше движущего момента Д. Поскольку они направлены в разные стороны, то Д переходит на работу по характеристике 3, и новое установившееся значение скорости будет соответствовать противоположному направлению вращения Д, то есть имеем спуск груза с подтормаживанием за счет включенного на подъем Д.

 
 
2.Рекуперативное торможение.

 

Рис. 5.14. Механические характеристики АД

при рекуперативном торможении

 

Рекуперативное торможение самое экономичное, поскольку Д включается параллельно с сетью и работает в режиме генератора, то есть энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается обратно в сеть. Это торможение имеет место тогда, когда частота вращения выше синхронной. На практике этот метод широко используется в многоскоростных Д при переходе с большей скорости на меньшую, а также при уменьшении частоты питающего напряжения в системе преобразователь частоты - двигатель.

3. Динамическое торможение.

 

 

Рис. 5.15. Динамическое торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

 

Для осуществления этого режима обмотку статора отключают от сети и в две фазы статора подают постоянный ток. В результате ротор вращается в неподвижном магнитном поле. При этом цепь ротора может быть закорочена, либо в нее может быть введено . Возникает тормозной момент, который и тормозит двигатель. Электромеханическую характеристику Д в режиме динамического торможения можно получить из схемы замещения. Она располагается в первом квадранте (кривая 1), скольжение в режиме динамического торможения определяется как . Форма тормозной характеристики и величина тормозного момента зависят от схемы соединения обмоток. Кроме того, вид характеристики определяется величиной тормозного тока и, следовательно, сопротивлением потенциометра . При одном и том же значении можно получить различные характеристики (кривые 2 и 4). Следует иметь в виду, что момент будет пропорционален квадрату тока. При постоянном тормозном токе, изменяя , получим другое семейство характеристик (кривые 2 и 3).

Этот режим получил большое распространение.

Недостатком этого способа является уменьшение тормозного момента до нуля при снижении скорости до нуля.

4. Торможение АД при самовозбуждении.

Этот вид торможения основан на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает не мгновенно. Если использовать энергию этого затухающего поля, то можно обеспечить самовозбуждение Д и осуществить тормозной режим. На практике используют два способа торможения с самовозбуждением: конденсаторное и магнитное торможение.

 

а) б)

 

Рис. 5.16. Конденсаторное торможение АД: а) схема включения АД;

б) механические характеристики АД

 

При конденсаторном торможении самовозбуждение осуществляется за счет включения в цепь статора конденсаторов. Причем конденсаторы могут подключаться постоянно (глухое включение) или при помощи контактора. Увеличение емкости конденсаторов приводит к смещению вниз и влево характеристик. При отключении двигателя накопленная в электрическом поле энергия самовозбуждает его, что приводит к появлению тормозного момента.

Рис. 5.17. Схема включения АД при магнитном торможении

 

Магнитное торможение. В настоящее время с использованием тиристорных коммутирующих устройств и тиристорных регуляторов напряжения широкое распространение получило магнитное торможение. Этот способ реализуется при отключении Д от сети и закорачивании обмоток статора контактором . При этом появляется электрическая цепь и за счет запасенной в Д электромагнитной энергии осуществляется самовозбуждение Д.

Особенностью этого способа является быстротечность, которая определяется небольшим временем затухания магнитного поля. Обычно этот режим осуществляется в сочетании с режимом динамического торможения. Такое комбинированное торможение реализуется с помощью тиристорных пускорегулирующих устройств.

 

 

Рис. 5.18. Схема включения АД при комбинированном торможении

 

При отключении Д от сети тиристоры закрыты, сигнал подается на и он замыкает обмотку статора, осуществляя магнитное торможение. Спустя короткое время закрывается , открывается один из тиристоров коммутирующей группы , например . В результате в одну из обмоток статора подается выпрямительный ток и осуществляется динамическое торможение до остановки Д.

 

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru