Tryby hamowania silników asynchronicznych

Silnik indukcyjny może pracować w następujących trybach hamowania: hamowanie odzyskowe, hamowanie przeciwne i hamowanie dynamiczne.

Hamowanie regeneracyjne silnika indukcyjnego

Hamowanie regeneracyjne występuje, gdy prędkość wirnika silnika indukcyjnego przekracza synchronicznie.

Tryb hamowania regeneracyjnego jest praktycznie stosowany w silnikach zmiennobiegunowych oraz w napędach maszyn dźwignicowych (podnośniki, koparki itp.).

Podczas przełączania w tryb generatorowy, na skutek zmiany znaku momentu obrotowego, składowa czynna prądu wirnika zmienia znak. Następnie silnik asynchroniczny oddaje moc czynną (energię) do sieci i pobiera z sieci moc (energię) bierną potrzebną do wzbudzenia. Ten tryb występuje na przykład podczas zatrzymywania (przechodzenia) silnika dwubiegowego z wysokiej na niską prędkość, jak pokazano na ryc. 1a.

Ryż. 1. Zatrzymanie silnika asynchronicznego w głównym obwodzie komutacyjnym: a) z przywróceniem energii w sieci; b) sprzeciw

Załóżmy, że w położeniu początkowym silnik pracował z charakterystyką 1 i w punkcie a, obracając się z prędkością ωset1... Wraz ze wzrostem liczby par biegunów silnik przechodzi do charakterystyki 2, której odcinek bs odpowiada hamowaniu z odzyskiem energii w sieci.

W systemie można zastosować ten sam typ zawieszenia przetwornica częstotliwości — silnik podczas zatrzymywania silnika indukcyjnego lub przy zmianie charakterystyki na charakterystykę. W tym celu zmniejsza się częstotliwość napięcia wyjściowego, a zatem prędkość synchroniczna ωо = 2πf / p.

Na skutek bezwładności mechanicznej aktualna prędkość silnika ω będzie zmieniać się wolniej niż prędkość synchroniczna ωo i będzie stale przekraczać prędkość pola magnetycznego. Dlatego istnieje tryb wyłączenia z powrotem energii do sieci.

Hamowanie odzyskowe można również zastosować w napęd elektryczny maszyn podnoszących podczas opuszczania ładunków. W tym celu silnik jest włączany w kierunku opuszczania ładunku (charakterystyka 2, ryc. 1 b).

Po zakończeniu wyłączenia będzie działać w punkcie z prędkością -ωset2... W tym przypadku proces opuszczania obciążenia odbywa się z uwolnieniem energii w sieci.

Hamowanie odzyskowe jest najbardziej ekonomicznym rodzajem hamowania.

Zatrzymanie asynchronicznego silnika elektrycznego przez opór

Przełączenie silnika indukcyjnego na przeciwny tryb hamowania można wykonać na dwa sposoby. Jeden z nich związany jest ze zmianą naprzemienności dwóch faz napięcia zasilającego silnik elektryczny.

Załóżmy, że silnik pracuje zgodnie z charakterystyką 1 (rys. 1b) z fazami o napięciu przemiennym ABC.Następnie przy przełączaniu dwóch faz (np. B i C) przechodzi do charakterystyki 2, której odcinek ab odpowiada przeciwległemu ogranicznikowi.

Zwróćmy uwagę na to, że z opozycją poślizg silnika asynchronicznego waha się od S = 2 do S = 1.

Jednocześnie wirnik obraca się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu pola i stale zwalnia. Gdy prędkość spadnie do zera, silnik musi zostać odłączony od sieci, w przeciwnym razie może przejść w tryb silnikowy, a jego wirnik będzie obracał się w kierunku przeciwnym do poprzedniego.

W przypadku hamowania przeciwbieżnego prądy w uzwojeniach silnika mogą być 7-8 razy większe niż odpowiadające im prądy znamionowe.Współczynnik mocy silnika znacznie spada. W tym przypadku nie ma potrzeby mówić o sprawności, ponieważ zarówno energia mechaniczna zamieniona na energię elektryczną, jak i energia pobierana przez sieć są rozpraszane w czynnym oporze wirnika, aw tym przypadku nie ma energii użytecznej.

Silniki klatkowe są chwilowo przeciążone prądem. Prawdą jest, że przy (S>1) na skutek zjawiska przesunięcia prądu rezystancja czynna wirnika zauważalnie wzrasta. Powoduje to spadek i wzrost momentu obrotowego.

W celu zwiększenia skuteczności hamowania silników z uzwojonym wirnikiem wprowadza się do obwodu ich wirników dodatkowe rezystancje, co umożliwia ograniczenie prądów w uzwojeniach i zwiększenie momentu obrotowego.

Innym sposobem hamowania wstecznego może być zastosowany aktywny charakter momentu obrotowego ładunku, który powstaje np. na wale silnika mechanizmu podnoszącego.

Załóżmy, że konieczne jest zmniejszenie obciążenia poprzez zapewnienie jego zatrzymania za pomocą silnika indukcyjnego. W tym celu silnik poprzez włączenie dodatkowego rezystora (rezystancji) w obwód wirnika zostaje przeniesiony na sztuczną charakterystykę (prosta 3 na rys. 1).

Ze względu na moment przekroczenia obciążenia Ms moment rozruchowy Mp silnika i jego aktywny charakter, obciążenie może być zmniejszane ze stałą szybkością -ωset2… W tym trybie zatrzymanie ślizgowe silnika indukcyjnego może wahać się od S = 1 do S = 2.

Hamowanie dynamiczne silnika indukcyjnego

Aby dynamicznie zatrzymać uzwojenie stojana, silnik jest odłączany od sieci prądu przemiennego i podłączany do źródła prądu stałego, jak pokazano na rys. 2. W takim przypadku uzwojenie wirnika może zostać zwarte lub w jego obwodzie znajdują się dodatkowe rezystory o rezystancji R2d.

Ryż. 2. Schemat hamowania dynamicznego silnika indukcyjnego (a) i obwód włączania uzwojeń stojana (b)

Stały prąd Ip, którego wartość można regulować rezystorem 2, przepływa przez uzwojenia stojana i wytwarza stacjonarne pole magnetyczne względem stojana. Kiedy wirnik się obraca, indukowana jest w nim siła elektromotoryczna, której częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości. To pole elektromagnetyczne z kolei powoduje pojawienie się prądu w zamkniętej pętli uzwojenia wirnika, który wytwarza strumień magnetyczny, który jest również nieruchomy względem stojana.

Oddziaływanie prądu wirnika z powstałym polem magnetycznym silnika indukcyjnego wytwarza moment hamujący, dzięki któremu uzyskuje się efekt hamowania.W tym przypadku silnik pracuje w trybie generatorowym niezależnie od sieci prądu przemiennego, zamieniając energię kinetyczną ruchomych części napędu elektrycznego i maszyny roboczej na energię elektryczną, która jest rozpraszana w postaci ciepła w obwodzie wirnika.

Rysunek 2b pokazuje najczęstszy schemat włączania uzwojeń stojana podczas hamowania dynamicznego. Układ wzbudzenia silnika w tym trybie jest asymetryczny.

W celu analizy pracy silnika indukcyjnego w trybie hamowania dynamicznego zastępuje się układ wzbudzenia asymetrycznego układem symetrycznym. W tym celu zakłada się, że stojan jest zasilany nie prądem stałym Ip, ale jakimś równoważnym trójfazowym prądem przemiennym, który tworzy taką samą MDF (siła magnetomotoryczna) jak prąd stały.

Charakterystykę elektromechaniczną i mechaniczną pokazano na ryc. 3.

Ryż. 3. Charakterystyki elektromechaniczne i mechaniczne silnika asynchronicznego

Charakterystyka znajduje się na rysunku w pierwszej ćwiartce I, gdzie s = ω / ωo — poślizg silnika indukcyjnego w trybie hamowania dynamicznego. Dane mechaniczne silnika znajdują się w drugiej ćwiartce II.

Różne sztuczne charakterystyki silnika indukcyjnego w trybie hamowania dynamicznego można uzyskać zmieniając rezystancję R2d dodatkowymi rezystorami 3 (rys. 2) w obwodzie wirnika lub doprowadzając prąd stały Azp do uzwojeń stojana.

Zmiennymi wartościami R2q i Azn możliwe jest uzyskanie pożądanego kształtu charakterystyki mechanicznej silnika indukcyjnego w trybie hamowania dynamicznego, a tym samym odpowiadającej mu intensywności hamowania indukcyjnego napędu elektrycznego.

AI Miroshnik, OA Łysenko