Hamowanie kondensatorowe silników asynchronicznych

Hamowanie kondensatorowe silników elektrycznych

Hamowanie kondensatorowe silników asynchronicznych małej mocy oraz kombinowane metody hamowania z jego wykorzystaniem stały się w ostatnich latach szeroko stosowane. Pod względem szybkości hamowania, skrócenia drogi hamowania oraz poprawy dokładności, hamowanie kondensatorowe często daje lepsze rezultaty niż inne metody hamowania silników elektrycznych.

Hamowanie kondensatorowe opiera się na wykorzystaniu zjawiska samowzbudzenia maszyny indukcyjnej, a właściwie wzbudzenia pojemnościowego maszyny indukcyjnej, ponieważ energia bierna potrzebna do wzbudzenia trybu generatora jest dostarczana przez kondensatory podłączone do uzwojenia stojana. W tym trybie maszyna pracuje z ujemnym względem wirującego pola magnetycznego wytwarzanego przez prądy swobodne wzbudzane w uzwojeniu stojana, ślizgające się, wytwarzające moment hamujący na wale. W przeciwieństwie do dynamicznego i regenerującego, nie wymaga zużycia ekscytującej energii z sieci.

Kondensatorowe obwody hamowania silników elektrycznych

Hamowanie kondensatorowe silników asynchronicznych

Rysunek pokazuje obwód do włączania silnika podczas wyłączania kondensatora. Kondensatory są włączane równolegle do uzwojenia stojana, zwykle połączone w trójkąt.

Gdy silnik jest odłączony od sieci prądy rozładowania kondensatorów tworzę pole magnetyczneobrót o małej prędkości kątowej. Maszyna przechodzi w tryb hamowania regeneracyjnego, prędkość obrotowa zostaje zredukowana do wartości odpowiadającej prędkości obrotowej wzbudzonego pola. Podczas rozładowywania kondensatorów występuje duży moment hamujący, który maleje wraz ze spadkiem prędkości obrotowej.

Na początku hamowania energia kinetyczna zmagazynowana przez wirnik jest szybko absorbowana przy krótkiej drodze hamowania. Zatrzymanie jest ostre, momenty uderzenia sięgają 7 Mnom. Szczytowa wartość prądu hamowania przy największych wartościach pojemności nie przekracza prądu rozruchowego.

Wraz ze wzrostem pojemności kondensatorów wzrasta moment hamowania, a hamowanie jest kontynuowane z mniejszą prędkością. Z badań wynika, że ​​optymalna wartość pojemności mieści się w przedziale 4-6 łóżek. Zatrzymanie kondensatora zatrzymuje się przy prędkości 30-40% prędkości znamionowej, gdy prędkość wirnika staje się równa częstotliwości wirowania pola stojana z wolnych prądów powstających w stojanie. W tym przypadku ponad 3/4 zmagazynowanej przez napęd energii kinetycznej jest pochłaniane w procesie hamowania.

Do całkowitego zatrzymania silnika zgodnie ze schematem z rysunku 1, a, konieczny jest moment oporu wału. Opisany schemat wypada korzystnie w porównaniu z brakiem urządzeń przełączających, łatwością konserwacji, niezawodnością i wydajnością.

Gdy kondensatory są na stałe połączone równolegle z silnikiem, można stosować tylko te typy kondensatorów, które są przeznaczone do ciągłej pracy w obwodzie prądu przemiennego.

Jeżeli wyłączenie odbywa się zgodnie ze schematem na rysunku 1 z podłączeniem kondensatorów po odłączeniu silnika od sieci, można zastosować tańsze i małogabarytowe kondensatory metalowo-papierowe typu MBGP i MBGO, przeznaczone do pracy w schematach prądu stałego i pulsującego, a także suchych polarnych kondensatorów elektrolitycznych (CE, KEG itp.).

Hamowanie kondensatorowe z kondensatorami luźno połączonymi zgodnie z układem trójkąta zaleca się stosować do szybkiego i dokładnego hamowania napędów elektrycznych, na których wał działa moment obciążenia równy co najmniej 25% momentu znamionowego silnika.

Do hamowania kondensatorowego można również zastosować uproszczony schemat: jednofazowe przełączanie kondensatorów (ryc. 1.6). Aby uzyskać taki sam efekt hamowania, jak przy przełączaniu kondensatorów trójfazowych, konieczne jest, aby pojemność kondensatora w obwodzie jednofazowym była 2,1 razy większa niż pojemność w każdej fazie w obwodzie z ryc. 1, za. Jednak w tym przypadku pojemność w obwodzie jednofazowym wynosi tylko 70% całkowitej pojemności kondensatorów, gdy są one połączone w trzech fazach.

Straty energii w silniku podczas hamowania kondensatorowego są najmniejsze w porównaniu z innymi rodzajami hamowania, dlatego polecane są do napędów elektrycznych o dużej ilości rozruchów.

Przy wyborze sprzętu należy pamiętać, że styczniki w obwodzie stojana muszą być przystosowane do prądu płynącego przez kondensatory.Aby przezwyciężyć wadę hamowania kondensatorowego — zatrzymanie działania aż do całkowitego zatrzymania silnika — stosuje się je w połączeniu z dynamicznym hamowaniem magnetycznym.

Dynamiczne obwody hamulca kondensatorowego

Obwody hamowania kondensatorowo-dynamicznego za pomocą hamowania magnetycznego.

Dwa podstawowe obwody DCB pokazano na rysunku 2.

W obwodzie prąd stały jest dostarczany do stojana po zatrzymaniu hamowania kondensatora. Łańcuch ten jest zalecany do precyzyjnego hamowania napędu. Zasilanie prądem stałym musi być wykonane w zależności od toru jazdy maszyny. Przy zmniejszonej prędkości dynamiczny moment hamowania jest znaczny, co zapewnia szybkie ostateczne zatrzymanie silnika.

Skuteczność tego dwustopniowego hamowania można zobaczyć na poniższym przykładzie.

W hamowaniu dynamicznym silnika AL41-4 (1,7 kW, 1440 obr/min) przy zewnętrznym momencie bezwładności wału, który wynosi 22% momentu bezwładności wirnika, czas hamowania wynosi 0,6 s, a czas hamowania odległość wynosi 11,5 obrotu wału.

Gdy hamowanie kondensatorowe i hamowanie dynamiczne są połączone, czas i droga hamowania zmniejszają się do 0,16 s i 1,6 obrotu wału (przyjmuje się, że pojemność kondensatorów wynosi 3,9 w trybie uśpienia).

Na schemacie rys. 2b tryby nakładają się na zasilanie prądem stałym do końca procesu wyłączania kondensatora. Drugi stopień jest sterowany przez przekaźnik napięciowy PH.

Hamowanie dynamiczne kondensatorowe zgodnie ze schematem na ryc. 2.6 pozwala skrócić czas i drogę hamowania 4 — 5 razy w porównaniu do hamowania dynamicznego z kondensatorem według schematu na rys. 1, za.Odchylenia czasu i ścieżki od ich średnich wartości w sekwencyjnym działaniu kondensatora i trybach hamowania dynamicznego są 2 — 3 razy mniejsze niż w obwodzie z nakładającymi się trybami.