Moduri de frânare a motorului cu excitație paralelă

Modul de frânare de motor în propulsia electrică este utilizat împreună cu motorul. Utilizarea unui motor electric ca frână electrică este utilizată pe scară largă în practică pentru a scurta timpul de oprire și inversare, pentru a reduce viteza de rotație, pentru a preveni creșterea excesivă a vitezei de deplasare și într-o serie de alte cazuri.

Funcționarea motorului electric ca frână electrică se bazează pe principiul reversibilității mașinilor electrice, adică motorul electric trece în anumite condiții în modul generator.

În practică, pentru frânare sunt utilizate trei moduri:

1) generator (regenerativ) cu retur de energie la rețea,

2) electrodinamic,

3) opoziție.

Când se construiesc caracteristici mecanice într-un sistem de coordonate dreptunghiulare, este important să se determine semnele cuplului motorului și ale vitezei de rotație în modurile motor și frânare. Pentru aceasta, modul motor este de obicei luat ca principal, luând în considerare viteza de rotație și cuplul motorului în acest mod ca fiind pozitive.În acest sens, caracteristicile n = f (M) ale modului motor sunt situate în primul cadran (Fig. 1). Localizarea caracteristicilor mecanice în modurile de frânare depinde de semnele cuplului și ale vitezei de rotație.

Orez. 1… Scheme de conectare și caracteristici mecanice ale unui motor excitat în paralel în modurile motor și frână.

Să luăm în considerare aceste moduri și secțiunile corespunzătoare ale caracteristicilor mecanice ale motorului cu excitație paralelă.

Opoziţie.

Starea acționării electrice este determinată de acțiunea combinată a cuplului motor Md și a cuplului de sarcină statică Mc. De exemplu, viteza de rotație în regim constant n1 la ridicarea unei sarcini cu un troliu, corespunde funcționării motorului într-o caracteristică naturală (Fig.1 punctul A) când Md = Ms. Dacă în circuitul de armătură al motorului se introduce o rezistență suplimentară, atunci viteza de rotație va scădea datorită trecerii la caracteristica reostat (punctul B corespunzător vitezei n2 și Md = Ms).

O creștere treptată suplimentară a rezistenței suplimentare în circuitul armăturii motorului (de exemplu, la o valoare corespunzătoare secțiunii n0Caracteristicile C) va duce mai întâi la încetarea ridicării sarcinii și apoi la o schimbare a sensului de rotație. , adică sarcina va cădea (punctul C). Un astfel de regim se numește opoziție.

În modul opus, momentul Md are semn pozitiv. Semnul vitezei de rotație s-a schimbat și a devenit negativ. Prin urmare, caracteristicile mecanice ale modului de opoziție se găsesc în al patrulea cadran, iar modul în sine este generativ.Aceasta rezultă din condiția acceptată pentru determinarea semnelor de cuplu și viteză de rotație.

De fapt, puterea mecanică este proporțională cu produsul n și M, în modul motor are semn pozitiv și este direcționată de la motor către mașina de lucru. În modul de opoziție, datorită semnului negativ al lui n și semnului pozitiv al lui M, produsul lor va fi negativ, prin urmare, puterea mecanică este transmisă în sens opus — de la mașina de lucru la motor (modul generator). În fig. 1 caracterele n și M în modurile motor și frână sunt afișate în cercuri, săgeți.

Secțiunile caracteristicii mecanice corespunzătoare modului de opoziție sunt o prelungire firească a caracteristicilor modului motor de la primul la al patrulea cadran.

Din exemplul considerat de comutare a motorului în modul opus, se poate observa că e. etc. c. motorul, in functie de viteza de rotatie, in acelasi timp cu ultimul, la trecerea valorii zero, schimba semnul si actioneaza in functie de tensiunea de retea: U = (-Д) +II amR de unde I am II am = (U +E) / R

Pentru a limita curentul, în circuitul de armătură al motorului este inclusă o rezistență semnificativă, de obicei egală cu dublul rezistenței de pornire. Particularitatea modului de opoziție este că puterea mecanică din partea arborelui și energia electrică din rețea sunt furnizate motorului și toate acestea sunt cheltuite pentru încălzirea armăturii: Pm+Re = EI + UI = Аз2(Ри + AZext)

Modul opus poate fi obținut și prin comutarea înfășurărilor în sens opus de rotație, în timp ce armătura continuă să se rotească în aceeași direcție datorită rezervei de energie cinetică (de exemplu, atunci când mașina cu un moment static reactiv - ventilatorul se opreste).

În conformitate cu condiția acceptată pentru citirea semnelor n și M în funcție de modul motor, atunci când comutați motorul la rotație inversă, direcțiile pozitive ale axelor de coordonate ar trebui să se schimbe, adică modul motor se va afla acum în al treilea cadran, iar opoziţia – în a doua.

Astfel, dacă motorul funcționa în modul motor în punctul A, atunci în momentul comutării, când turația nu s-a schimbat încă, acesta va fi cu o nouă caracteristică, în al doilea cadran la punctul D. Oprirea va avea loc în jos. caracteristica DE (-n0), iar dacă motorul nu este oprit la turația t = 0, va lucra pe această caracteristică în punctul E, rotind mașina (ventilatorul) în sens opus la turația -n4.

Modul de frânare electrodinamică

Frânarea electrodinamică se obține prin deconectarea armăturii motorului de la rețea și conectarea acesteia la o rezistență externă separată (Fig. 1, al doilea cadran). Evident, acest mod diferă puțin de funcționarea unui generator de curent continuu excitat independent. Lucrarea pe o caracteristică naturală (n0 directă) corespunde modului de scurtcircuit, din cauza curenților mari, frânarea în acest caz este posibilă numai la viteze mici.

În modul de frânare electrodinamică, armătura este deconectată de la rețeaua U, deci: U = 0; ω0 = U / c = 0

Ecuația caracteristicilor mecanice are forma: ω = (-RM) / c2 sau ω = (-Ri + Rext / 9.55se2) M

Caracteristicile mecanice ale frânării electrodinamice sunt prin sursă, ceea ce înseamnă că pe măsură ce viteza scade, cuplul de frânare a motorului scade.

Panta caracteristicilor se determină la fel ca în modul motor, de valoarea rezistenței din circuitul de armătură.Frânarea electrodinamică este mai economică decât invers, deoarece energia consumată de motor din rețea este cheltuită doar pentru excitație.

Mărimea curentului de armătură și deci cuplul de frânare depinde de viteza de rotație și de rezistența circuitului de armătură: I = -E/ R = -sω /R

Modul generator cu retur de energie la rețea

Acest mod este posibil numai atunci când direcția de acțiune a cuplului static coincide cu cuplul motorului. Sub influența a două momente - cuplul motorului și cuplul mașinii de lucru - viteza de rotație a acționării și e. etc. c. motorul va începe să crească, ca urmare curentul și cuplul motorului vor scădea: I = (U — E)/R= (U — сω)/R

O creștere suplimentară a vitezei duce mai întâi la modul de ralanti ideal atunci când U = E, I = 0 și n = n0, apoi când e etc. c. motorul va deveni mai mare decât tensiunea aplicată, motorul va intra în modul generator, adică va începe să dea energie rețelei.

Caracteristicile mecanice în acest mod sunt o extensie naturală a caracteristicilor modului motor și se găsesc în al doilea cadran. Direcția vitezei de rotație nu s-a schimbat și rămâne pozitivă ca înainte și momentul are semn negativ. În ecuația caracteristicilor mecanice ale modului generatorului cu retur de energie în rețea, semnul momentului se va schimba, deci va avea forma: ω = ωo + (R / c2) M. sau ω = ωo + (R /9,55 ° Cd3) M.

În practică, modul de frânare cu regenerare este utilizat doar la viteze mari în acționările cu momente statice potențiale, de exemplu la coborârea unei sarcini la viteză mare.