Tryby hamowania silnika z równoległym wzbudzeniem

Tryb hamowania silnikiem w napędzie elektrycznym jest używany razem z silnikiem. Zastosowanie silnika elektrycznego jako hamulca elektrycznego jest szeroko stosowane w praktyce w celu skrócenia czasu zatrzymania i cofania, zmniejszenia prędkości obrotowej, zapobiegania nadmiernemu zwiększaniu prędkości jazdy oraz w wielu innych przypadkach.

Działanie silnika elektrycznego jako hamulca elektrycznego opiera się na zasadzie odwracalności maszyn elektrycznych, to znaczy silnik elektryczny w określonych warunkach przełącza się w tryb generatora.

W praktyce do hamowania stosowane są trzy tryby:

1) generator (regeneracyjny) ze zwrotem energii do sieci,

2) elektrodynamiczny,

3) sprzeciw.

Podczas konstruowania charakterystyk mechanicznych w prostokątnym układzie współrzędnych istotne jest wyznaczenie znaków momentu obrotowego silnika i prędkości obrotowej w trybie silnikowym i hamującym. W tym celu tryb silnika jest zwykle traktowany jako główny, uznając prędkość obrotową i moment obrotowy silnika w tym trybie za dodatnie.Pod tym względem charakterystyki n = f (M) trybu motorycznego mieszczą się w pierwszej ćwiartce (rys. 1). Umiejscowienie charakterystyk mechanicznych w trybach hamowania zależy od znaków momentu obrotowego i prędkości obrotowej.

Ryż. 1… Schematy połączeń i charakterystyki mechaniczne silnika o wzbudzeniu równoległym w trybie silnika i hamulca.

Rozważmy te tryby i odpowiadające im sekcje charakterystyk mechanicznych silnika o wzbudzeniu równoległym.

Sprzeciw.

Stan napędu elektrycznego jest określany przez połączone działanie momentu obrotowego silnika Md i momentu obciążenia statycznego Mc. Na przykład ustalona prędkość obrotowa n1 podczas podnoszenia ładunku za pomocą wyciągarki odpowiada pracy silnika w charakterystyce naturalnej (rys. 1 punkt A), gdy Md = Ms. Jeśli do obwodu twornika silnika zostanie wprowadzony dodatkowy opór, to prędkość obrotowa zmniejszy się w wyniku przejścia do charakterystyki reostatu (punkt B odpowiadający prędkości n2 i Md = Ms).

Dalszy stopniowy wzrost dodatkowej rezystancji w obwodzie twornika silnika (na przykład do wartości odpowiadającej sekcji n0Charakterystyka C) doprowadzi najpierw do ustania podnoszenia obciążenia, a następnie do zmiany kierunku obrotów , czyli ładunek spadnie (punkt C). Taki reżim nazywa się opozycją.

W trybie odwrotnym moment Md ma znak dodatni. Znak prędkości obrotowej zmienił się i stał się ujemny. Dlatego mechaniczne charakterystyki modu opozycji znajdują się w czwartej ćwiartce, a sam mod jest generatywny.Wynika to z przyjętego warunku wyznaczania znaków momentu obrotowego i prędkości obrotowej.

W rzeczywistości moc mechaniczna jest proporcjonalna do iloczynu n i M, w trybie silnikowym ma znak dodatni i jest kierowana z silnika do pracującej maszyny. W trybie przeciwstawnym, ze względu na ujemny znak n i dodatni znak M, ich iloczyn będzie ujemny, a zatem moc mechaniczna przekazywana jest w kierunku przeciwnym — z pracującej maszyny do silnika (tryb generatora). na ryc. 1 znaki n i M w trybach silnika i hamulca są pokazane w kółkach, strzałkach.

Odcinki charakterystyki mechanicznej odpowiadające modowi opozycyjnemu są naturalnym przedłużeniem charakterystyk modu motorycznego od pierwszej do czwartej ćwiartki.

Z rozważanego przykładu przełączenia silnika na przeciwny tryb widać, że np. itp. c. silnik, w zależności od prędkości obrotowej, w tym samym czasie co ostatni, przekraczając wartość zerową, zmienia znak i działa zgodnie z napięciem sieciowym: U = (-Д) +II amRskąd I am II am = (U + E) / R

W celu ograniczenia prądu w obwodzie twornika silnika znajduje się znaczna rezystancja, zwykle równa dwukrotności rezystancji rozruchowej. Osobliwością trybu przeciwstawnego jest to, że moc mechaniczna od strony wału i energia elektryczna z sieci są dostarczane do silnika, a wszystko to jest wydawane na ogrzewanie twornika: Pm+Re = EI + UI = Аз2(Ри + AZext)

Tryb przeciwny można również uzyskać, przełączając uzwojenia w przeciwnym kierunku obrotów, podczas gdy zwora nadal obraca się w tym samym kierunku ze względu na rezerwę energii kinetycznej (na przykład, gdy maszyna z reaktywnym momentem statycznym - wentylator przystanki).

Zgodnie z przyjętym warunkiem odczytywania znaków n i M zgodnie z trybem pracy silnika, przy przełączaniu silnika na obroty wsteczne powinny zmienić się dodatnie kierunki osi współrzędnych, to znaczy tryb pracy silnika będzie teraz w trzeciej ćwiartce, a opozycja - w drugim.

Zatem jeżeli silnik pracował w trybie silnikowym w punkcie A, to w momencie przełączenia, gdy prędkość jeszcze się nie zmieniła, będzie to z nową charakterystyką, w drugiej ćwiartce w punkcie D. Zatrzymanie nastąpi w dół charakterystyce DE (-n0), a jeśli silnik nie zostanie wyłączony przy prędkości t = 0, będzie pracował na tej charakterystyce w punkcie E obracając maszynę (wentylator) w przeciwnym kierunku z prędkością -n4.

Tryb hamowania elektrodynamicznego

Hamowanie elektrodynamiczne uzyskuje się poprzez odłączenie twornika silnika od sieci i podłączenie go do oddzielnego zewnętrznego rezystancji (rys. 1, druga ćwiartka). Oczywiście tryb ten niewiele różni się od działania niezależnie wzbudzonego generatora prądu stałego. Praca na charakterystyce naturalnej (prostej n0) odpowiada trybowi zwarciowemu, ze względu na duże prądy hamowanie w tym przypadku jest możliwe tylko przy niskich prędkościach.

W trybie hamowania elektrodynamicznego twornik jest odłączony od sieci U, stąd: U = 0; ω0 = U / c = 0

Równanie charakterystyk mechanicznych ma postać: ω = (-RM) / c2 lub ω = (-Ri + Rext / 9,55se2) M

Charakterystyka mechaniczna hamowania elektrodynamicznego przebiega przez źródło, co oznacza, że ​​wraz ze spadkiem prędkości zmniejsza się moment hamowania silnikiem.

Nachylenie charakterystyki jest określane w taki sam sposób jak w trybie silnikowym, przez wartość rezystancji w obwodzie twornika.Hamowanie elektrodynamiczne jest bardziej ekonomiczne niż przeciwne, ponieważ energia pobierana przez silnik z sieci jest wydawana tylko na wzbudzenie.

Wielkość prądu twornika, a tym samym moment hamowania zależy od prędkości obrotowej i rezystancji obwodu twornika: I = -E/ R = -sω /R

Tryb generatora ze zwrotem energii do sieci

Ten tryb jest możliwy tylko wtedy, gdy kierunek działania momentu statycznego pokrywa się z momentem silnika. Pod wpływem dwóch momentów — momentu obrotowego silnika i momentu obrotowego maszyny roboczej — prędkości obrotowej napędu i e. itp. c. silnik zacznie rosnąć, w wyniku czego prąd i moment obrotowy silnika zmniejszą się: I = (U — E)/R= (U — сω)/R

Dalszy wzrost prędkości najpierw prowadzi do idealnego biegu jałowego, gdy U = E, I = 0 i n = n0, a następnie, gdy e itd. c. silnik stanie się większy niż przyłożone napięcie, silnik przejdzie w tryb generatora, czyli zacznie oddawać energię do sieci.

Charakterystyki mechaniczne w tym trybie są naturalnym rozszerzeniem charakterystyk trybu silnikowego i znajdują się w drugiej ćwiartce. Kierunek prędkości obrotowej nie zmienił się i pozostaje dodatni jak poprzednio, a moment ma znak ujemny. W równaniu charakterystyki mechanicznej trybu generatora ze zwrotem energii do sieci znak momentu będzie się zmieniał, a więc będzie miał postać: ω = ωo + (R/c2) M. lub ω = ωo + (R /9,55° Cd3) M.

W praktyce tryb hamowania odzyskowego jest stosowany tylko przy dużych prędkościach w napędach z potencjalnymi momentami statycznymi, na przykład podczas opuszczania ładunku z dużą prędkością.