Moduri de frânare ale motoarelor asincrone

Un motor cu inducție poate funcționa în următoarele moduri de frânare: frânare regenerativă, frânare opusă și frânare dinamică.

Frânarea regenerativă a unui motor cu inducție

Frânarea regenerativă are loc atunci când viteza rotorului motorului cu inducție depășește în mod sincron.

Modul de frânare regenerativă este utilizat practic pentru motoarele cu schimbarea stâlpilor și în antrenările mașinilor de ridicat (palcane, excavatoare etc.).

La trecerea în modul generator, din cauza unei modificări a semnului cuplului, componenta activă a curentului rotorului își schimbă semnul. Apoi motor asincron dă putere activă (energie) rețelei și consumă din rețea puterea reactivă (energie) necesară excitației. Acest mod apare, de exemplu, la oprirea (tranziția) a unui motor cu două trepte de la viteză mare la viteză mică, așa cum se arată în fig. 1 a.

Orez. 1. Oprirea unui motor asincron în circuitul principal de comutație: a) cu restabilire a energiei în rețea; b) opoziţie

Să presupunem că în poziția inițială motorul a funcționat la caracteristica 1 și în punctul a, rotindu-se cu turația ωset1... Pe măsură ce numărul de perechi de poli crește, motorul trece la caracteristica 2, a cărei secțiune bs corespunde frânării cu recuperare de energie. în rețea.

Același tip de suspensie poate fi implementat în sistem convertor de frecvență — motor la oprirea unui motor cu inducție sau la trecerea de la caracteristică la caracteristică. Pentru aceasta se reduce frecvența tensiunii de ieșire și, prin urmare, viteza sincronă ωо = 2πf / p.

Datorită inerției mecanice, viteza curentă a motorului ω se va modifica mai lent decât viteza sincronă ωo și va depăși constant viteza câmpului magnetic. Prin urmare, există un mod de oprire cu retur de energie la rețea.

Frânarea regenerativă poate fi de asemenea aplicată acţionare electrică a maşinilor de ridicat la coborârea sarcinilor. Pentru aceasta, motorul este pornit în direcția de scădere a sarcinii (caracteristica 2, Fig. 1 b).

După încheierea opririi, va funcționa într-un punct cu o viteză de -ωset2... În acest caz, procesul de scădere a sarcinii se realizează cu eliberarea de energie în rețea.

Frânarea regenerativă este cel mai economic tip de frânare.

Oprirea unui motor electric asincron prin opoziție

Transferarea unui motor cu inducție în modul de frânare opus se poate face în două moduri. Una dintre ele este legată de modificarea alternanței a două faze ale tensiunii care alimentează motorul electric.

Să presupunem că motorul funcționează conform caracteristicii 1 (Fig. 1 b) cu faze de tensiune alternativă ABC.Apoi, la comutarea a două faze (de exemplu, B și C), se trece la caracteristica 2, a cărei secțiune ab corespunde opritorului opus.

Să fim atenţi la faptul că cu opoziţia alunecarea motorului asincron variază de la S = 2 la S = 1.

În același timp, rotorul se rotește împotriva direcției de mișcare a câmpului și încetinește constant. Când viteza scade la zero, motorul trebuie deconectat de la rețea, altfel poate intra în modul motor, iar rotorul său se va roti în direcția opusă celui precedent.

În cazul frânării cu contracomutare, curenții din înfășurarea motorului pot fi de 7-8 ori mai mari decât curenții nominali corespunzători.Factorul de putere al motorului scade semnificativ. În acest caz, nu este necesar să vorbim despre eficiență, deoarece atât energia mecanică convertită în energie electrică, cât și energia consumată de rețea sunt disipate în rezistența activă a rotorului, iar în acest caz nu există energie utilă.

Motoarele cu cuști de veveriță sunt momentan supraîncărcate cu curent. Este adevărat că la (S> 1), datorită fenomenului de deplasare a curentului, rezistența activă a rotorului crește considerabil. Acest lucru are ca rezultat o scădere și o creștere a cuplului.

Pentru a crește eficiența de frânare a motoarelor cu rotor bobinat, în circuitul rotoarelor acestora se introduc rezistențe suplimentare, ceea ce face posibilă limitarea curenților din înfășurări și creșterea cuplului.

O altă modalitate de frânare inversă poate fi utilizată cu natura activă a cuplului sarcinii, care este creat, de exemplu, pe arborele motorului mecanismului de ridicare.

Să presupunem că este necesar să se reducă sarcina asigurând oprirea acesteia folosind un motor cu inducție. În acest scop, motorul prin includerea unui rezistor suplimentar (rezistență) în circuitul rotorului este transferat la o caracteristică artificială (linia dreaptă 3 în Fig. 1).

Datorită momentului depășirii sarcinii dna cuplul de pornire Mp al motorului și natura sa activă, sarcina poate fi redusă cu o rată constantă -ωset2... În acest mod, opritorul de alunecare al motorului cu inducție poate varia de la S = 1 la S = 2.

Frânarea dinamică a unui motor cu inducție

Pentru a opri în mod dinamic înfășurarea statorului, motorul este deconectat de la rețeaua de curent alternativ și conectat la o sursă de curent continuu, așa cum se arată în fig. 2. În acest caz, înfășurarea rotorului poate fi scurtcircuitată sau în circuitul său sunt incluse rezistențe suplimentare cu o rezistență de R2d.

Orez. 2. Schema frânării dinamice a unui motor cu inducție (a) și circuit pentru pornirea înfășurărilor statorului (b)

Curentul constant Ip, a cărui valoare poate fi controlată de rezistența 2, curge prin înfășurările statorului și creează un câmp magnetic staționar în raport cu statorul. Când rotorul se rotește, în el este indus un EMF, a cărui frecvență este proporțională cu viteza. Acest EMF, la rândul său, face să apară un curent în bucla închisă a înfășurării rotorului, care creează un flux magnetic care este, de asemenea, staționar în raport cu statorul.

Interacțiunea curentului rotorului cu câmpul magnetic rezultat al motorului cu inducție creează un cuplu de frânare, datorită căruia se realizează efectul de frânare.În acest caz, motorul funcționează în modul generator independent de rețeaua de curent alternativ, transformând energia cinetică a părților mobile ale acționării electrice și a mașinii de lucru în energie electrică, care este disipată sub formă de căldură în circuitul rotorului.

Figura 2b prezintă cea mai comună schemă de pornire a înfășurărilor statorului în timpul frânării dinamice. Sistemul de excitare a motorului în acest mod este asimetric.

Pentru a analiza funcționarea unui motor cu inducție în regim de frânare dinamică, un sistem de excitație asimetric este înlocuit cu unul simetric. În acest scop, se presupune că statorul este alimentat nu de un curent continuu Ip, ci de un curent alternativ trifazat echivalent care creează același MDF (forță magnetomotoare) ca și curentul continuu.

Caracteristicile electromecanice și mecanice sunt prezentate în Fig. 3.

Orez. 3. Caracteristicile electromecanice și mecanice ale motorului asincron

Caracteristica se regăsește în figura din primul cadran I, unde s = ω / ωo — alunecarea unui motor cu inducție în regim de frânare dinamică. Datele mecanice ale motorului se găsesc în al doilea cadran II.

Diverse caracteristici artificiale ale motorului cu inducție în modul de frânare dinamică pot fi obținute prin schimbarea rezistenței R2d a rezistențelor suplimentare 3 (Fig. 2) în circuitul rotorului sau este furnizat un curent continuu Azp înfășurărilor statorului.

Valori variabile R2q și Azn, este posibil să se obțină forma dorită a caracteristicilor mecanice ale motorului cu inducție în modul de frânare dinamică și astfel intensitatea de frânare corespunzătoare a acționării electrice cu inducție.

A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko