Меню

В каких тормозных режимах могут работать двигатели постоянного тока

Тормозные режимы двигателей постоянного тока

Электрические машины обладают замечательным свойством обратимости, т.е. они могут работать как в двигательном, так и в генераторном (тормозном) режиме. Под тормозным режимом понимают такой режим двигателя, при котором создаваемый им момент противодействует движению рабочей машины. В общем случае тормозные моменты в современных электроприводах используются для быстрой и точной остановки механизма, замедления его движения или изменения направления движения. Быстрота и точность, с которой будут проделаны эти операции, во многих случаях определяют производительность механизма, а иногда и качество вырабатываемого продукта.

Известны три режима торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения: рекуперативное, динамическое и торможение противовключением. Рассмотрим особенности механических характеристик при указанных способах торможения.

Режим рекуперативного торможениявозникает во всех случаях, когда скорость вращения двигателя оказывается выше скорости идеального холостого хода: ω > w. В этом случае ЭДС двигателя Е будет больше приложенного напряжения U, двигатель будет работать генератором в режиме рекуперации параллельно с сетью, которой он будет отдавать электрическую энергию. При этом ток якоря меняет свое направление, что очевидно из равенства

следовательно, изменяет знак и момент двигателя, т.е. он переходит в режим рекуперативного торможения. При этом уравнение (2.4) запишется как, М = -kФI.

Поскольку переход в рекуперативный режим торможения происходит без изменения схемы включения двигателя (рис 2.1), для такого режима остаются справедливыми уравнения электромеханической (2.3) и механической (2.5) характеристик. Следовательно, характеристики в режиме рекуперации являются продолжением характеристик двигательного режима в область четвертого квадранта (рис.2.7).

Регулирование величины тормозного момента при wт=const (на рисунке 2.7 w2 или w3) или скорости вращения при МТ=const (на рисунке 2.7 М2 или М3) возможно путем изменения сопротивления RД в цепи якоря (рис.2.7). Недостатком данного способа торможения является то, что оно возможно только при скорости, превышающей скорость идеального холостого хода. Рекуперативное торможение используется в приводах подъемных механизмов при спуске груза, в обкаточных стендах при горячей обкатке двигателей внутреннего сгорания.Данный режим торможения экономичен, поскольку энергия, поступающая на вал двигателя, за вычетом потерь, отдается в сеть.

Рис.2.7. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при рекуперативном торможении Рис.2.8. Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения при динамическом торможении

Режим динамического торможенияполучают при отключении якоря двигателя от сети и включении его на резистор RД (рис.2.8). Обмотка возбуждения при этом остается включенной в сеть. При динамическом торможении двигатель преобразует механическую энергию рабочей машины в электрическую. Однако эта энергия не отдается в сеть, а выделяется в виде теплоты в сопротивлениях цепи якоря и RД.

Так как после включения двигателя по схеме динамического торможения направление вращения якоря и направление магнитного потока возбуждения не меняются, то ЭДС двигателя в этом режиме сохраняет тот же знак, что и в двигательном режиме. Следовательно, на основании (2.3) и (2.5) приняв U=0, можно записать уравнение электромеханической и механической характеристик двигателя, работающего в режиме динамического торможения:

При Ф=const характеристики (2.15) представляют собой прямые линии, проходящие через начало координат во втором и четвертом квадрантах прямоугольной системы координат (рис.2.9).

Наклон характеристик определяется величиной сопротивления Rд. Динамическое торможение, благодаря простоте исполнения и экономичности (энергия потребляется только обмоткой возбуждения), широко используется для плавной остановки привода при отключении его от сети. Оно достаточно экономично, хотя и уступает торможению с отдачей энергии в сеть.

Режим торможения противовключением.Режим торможения, при котором обмотки двигателя включены для одного направления вращения, а якорь двигателя под воздействием внешнего момента или сил инерции вращается в противоположную сторону, называется торможением противовключением. Данный режим можно получить двумя способами, например, в приводе подъемника, когда двигатель включен на подьем, а момент, развиваемый грузом, вращает его в направлении спуска груза. По второму способу режим противовключения получается при переключении полярности на зажимах обмотки якоря или обмотки возбуждения.

Читайте также:  Как рассчитать ток в цепи переменного тока

При работе двигателя в режиме противовключения сила тока в якоре значительно больше по сравнению с силой тока при работе в двигательном режиме. Величина тока при этом прямо пропорциональна напряжению сети и ЭДС, наведенной в якоре. Для снижения тока якорной цепи двигателя, работающего в режиме противовключения, в цепь якоря включают дополнительное сопротивление.

На рис.2.10 приведена механическая характеристика двигателя, работающего в режиме торможения противовключением (тормозной спуск электровоза). Данный режим наблюдается в электроприводе стенда обкатки двигателей внутреннего сгорания при включении достаточно большого сопротивления в цепь якоря двигателя постоянного тока. В этом случае двигатель переводится из точки 1 на более мягкую искусственную характеристику в точку 2. В точке 2 момент двигателя МД становится меньше момента сопротивления Мс. В результате скорость привода уменьшается. В точке 3 скорость равна нулю, но так как момент двигателя в данной точке все еще меньше момента сопротивления, привод начнет разгоняться в противоположном направлении и фактически перейдет в режим торможения противовключением. В точке 4 момент двигателя уравновесится моментом сопротивления и привод будет вращаться с установившейся скоростью.

Рис.2.9. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения в режиме динамического торможения Рис.2.10. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения в режиме торможения противовключением

При снижении скорости вращения (линия 2-3) ЭДС двигателя уменьшается и в точке 3 становится равной нулю. С увеличением скорости в обратном направлении (линия 3-4) ЭДС меняет свой знак на противоположный и совпадает по направлению с приложенным напряжением. В этом случае ток якоря

Характеристика торможения противовключением является продолжением характеристики двигательного режима в область второго квадранта.

Для механизмов, имеющих момент сопротивления, обусловленный силами трения, режим торможения противовключением может быть получен путем изменения полярности на зажимах якоря двигателя.

Источник

Режимы работы (двигательный, генераторный, торможение) двигателя постоянного тока ДПТ

ads

В двигателях параллельного возбуждения при неизменном то­ке в обмотке возбуждения (IВ = const ) магнитный поток изменяется при нагрузке весьма незначительно, поэтому с некоторым при­ближением можно принять Ф = const . В этом случае электромаг­нитный момент [см. (25.24)] пропорционален току в цепи якоря и механическая характеристика n = f(M) может быть представлена зависимостью n = f(Ia) (рис. 29.8). Если эту характеристику про­должить в обе стороны за пределы осей координат (прямая 1), то можно показать, что электрическая машина в зависимости от ве­личины и знака внешнего момента, действующего на ее вал со стороны связанного с ним механизма, может работать в трех ре­жимах: двигательном, тормозном и генераторном.

При работе двигателя без нагрузки ток в цепи якоря Ia0 не­большой. При этом частота вращения n = n (точка А). Затем с по­явлением на валу двигателя нагрузочного момента, противодейст­вующего вращающему, ток в цепи якоря возрастает, а частота вращения уменьшается. Если увеличить противодействующий момент до значения, при котором якорь двигателя остановится (точка В), то ЭДС Ea = 0 и ток двигателя достигает значения

Если двигатель применяют для привода механизма, на­грузочный момент которого может быть больше вращающегося (например, привод барабана, на который наматывается трос с гру­зом), то при последующем увеличении нагрузочного момента это­го механизма якорь машины вновь начнет вращаться, но теперь уже в другую сторону. Теперь момент, действующий на вал элек­трической машины со стороны нагрузочного механизма, будет вращающим, а электромагнитный момент машины — тормозя­щим, т. е. электрическая машина перейдет в тормозной ре­жим. При работе машины в этом режиме ЭДС якоря действует согласованно с напряжением, т. е.

Читайте также:  Как отличить электрод для переменного тока от постоянного

При использовании машины в тормозном режиме необходимо принять меры для ограничения тока якоря. С этой целью в цепь якоря включают добавочное сопротивление, величина которого обеспечивает получение искусственной характеристики двигателя, пересекающейся с осью абсцисс при токе якоря (штрихо­вая прямая).

Если при работе двигателя в режиме х.х. к его валу приложить момент, направленный в сторону вращения якоря, то частота вра­щения, а следовательно, и ЭДС Ea начнут возрастать. Когда ЭДС Ea = U , машина не будет потреблять тока из сети (точка С) и час­тота вращения якоря достигает значения, называемого погранич­ной частотой вращения nxx

clip_image028

Рис. 29.8. Режимы работы машины постоянного тока:

1 — с параллельным (независимым) возбуждением;

2 — со смешанным возбуждением;

3 — с последовательным возбуж­дением

При дальнейшем увеличении внешнего момента на валу ма­шины ЭДС Ea станет больше напряжения, а в цепи якоря опять возникает ток, но другого направления. При этом машина перей­дет в генераторный режим: механическая энергия, затрачи­ваемая на вращение якоря, будет преобразовываться в электриче­скую и поступать в сеть.

Перевод машины из двигательного в генераторный режим ис­пользуют для торможения двигателя, так как в генераторном ре­жиме электромагнитный момент является тормозящим (рекупера­тивное торможение).

Источник

Тормозные режимы работы двигателей постоянного тока

При торможении двигатель выполняет следующие функции:

1) ограничивает скорость вращения рабочего механизма;

2) обеспечивает быструю и точную остановку механизма.

На рисунке 2.13 изображены основные тормозные режимы ДПТ.

Из предыдущих параграфов известно, что для ДПТ

При реализации электромагнитного торможения необходимо, чтобы при неизменном направлении вращения механизма изменился знак электромагнитного момента, либо при неизменном знаке электромагнитного момента изменилось направление вращения якоря двигателя. Существует ряд способов электромагнитного торможения двигателя.

1. Генераторное (рекуперативное) торможение. В этом случае при разгоне механизма обороты двигателя становятся больше оборотов идеального холостого хода. При этом противоЭДС двигателя становится больше напряжение питания и , момент меняет знак в соответствии с (2.19) и (2.12). Такое торможение можно создать также путем снижения напряжения питания якоря до уровня, при котором новое значение оборотов идеального холостого хода станет меньше номинального, т.е. . Достоинства такого торможения — высокая экономичность.

2. Торможение противовключением возможно двумя способами:

а) полярность питающего якорь напряжения меняется на противоположное. Тогда, >> . Момент М, как и ток якоря также становится отрицательным(тормозящим).

б) путем изменения полярности противоЭДС двигателя. При этом момент нагрузки, преодолев пусковой момент двигателя Мп, начинает раскручивать его якорь в противоположную сторону, т.е. n > .

3. При реостатном торможении напряжение питания отключается от якоря, а якорь «закорачивается» на сопротивление реостата. В образовавшемся контуре ток якоря под действием противоЭДС двигателя начинает протекать в противоположном ранее направлению, что и обуславливает появление тормозящего электромагнитного момента вплоть до полной остановки механизма.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Торможение двигателей постоянного тока

Виды электрического торможения. Электрические двигатели, как правило, используют не только для вращения механизмов, но и для их торможения. Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения без применения механических тормозов.

Читайте также:  Чем отличается трансформатор переменного тока от трансформатора постоянного тока

Различают три вида электрического торможения двигателей постоянного тока: 1) рекуперативное торможение — генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть; 2) динамическое или реостатное торможение — генераторное торможение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря; 3) электромагнитное торможение — торможение противовключением.

Во всех указанных режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном и, т. е. является тормозным.

Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельным в озбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его частоты вращения и выше п0 = U/ceФ. В этом случае ЭДС машины становится больше напряжения сети и ток согласно (8.80) изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована.

В машине с параллельным возбуждением (рис. 8.71, а) механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов.

Рис. 8.71. Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах.

Динамическое торможение. При этом виде торможения двигателя с параллельным возбуждением обмотку якоря отключают от сети и присоединяют к ней реостат Rдо6 (рис. 8.72, а) При этом машина работает как генератор, создает тормозной момент, но выработанная электрическая энергия бесполезно гасится в реостате. Регулирование тока Ia = Е/(ΣRa + Rдоб), т. е. тормозного момента М, осуществляют путем изменения сопротивления Rдоб, подключенного к обмотке якоря.

Рис. 8.72. Схема и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения.

Электромагнитное торможение. В этом режиме изменяют направление электромагнитного момента М, сохраняя неизменным направление тока из сети, т. е. момент делают тормозным. Последнее осуществляют так же, как и при изменении направления вращения двигателя — путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря (рис. 8.76, а) или к обмотке возбуждения. Чтобы ограничить значение тока в этом режиме, в цепь обмотки якоря вводят добавочное сопротивление Rдоб. Регулирование тока Ia = (U + Е)/(ΣRa + Rдоб), т. е. тормозного момента М, осуществляют путем изменения сопротивления Rдоб или ЭДС Е (тока возбуждения Iв). Механические характеристики в этом режиме для двигателей с параллельным и последовательным возбуждением показаны на рис. 8.76, б и в.

Рис.8.76. схема и механические характеристики двигателей в режиме электромагнитного торможения.

21.Универсальные коллекторные двигатели — это электродвигатели малой мощности последовательного возбуждения с секционированной обмоткой возбуждения, благодаря чему они могут работать как на постоянном, так и на переменном стандартных напряжениях примерно с одинаковыми свойствами и характеристиками. Такие электродвигатели используют для привода маломощных быстроходных устройств и многих бытовых приборов. Они допускают простое, широкое и плавное регулирование скорости.

По своему устройству эти двигатели отличаются от двигателей постоянного тока общего применения конструкцией статора, магнитную систему которого собирают из топких изолированных друг от друга листов электротехнической стали с выступающими полюсами, на которых размещают по две секции обмотки возбуждения. Эти секции соединяют последовательно с якорем и располагают по обе стороны от его выводов, что снижает радиопомехи от ценообразования на коллекторе под щетками, которое при питании двигателя от сети переменного напряжения особенно усиливается из-за существенного ухудшения условий коммутации.

Источник