Динамическое торможение

Для динамического торможения ДПТ независимого возбуждения, требуется отключить его обмотку якоря от сети и замкнуть на добавочный резистор (рисунок 4.9а). Магнитное поле остается неподвижным: .

Якорь вращается по инерции в неподвижном магнитном поле. Возникает ЭДС пропорционально скорости, которое вызывает ток в цепи якоря и добавочного резистора. Взаимодействие этого поля с током вызывает тормозной момент. Ток якоря в начальной точке торможения 2 определяется выражением:

. (4.8)

Он не должен превышать .

Из уравнения (4.8) определяется величина тормозного резистора:

. (4.9)

Рисунок 4.8. Упрощенная схема (а) и графическое изображение на плоскости ω – М (б) перехода ДПТ независимого возбуждения из двигательного режима (точка 1) в режим динамического торможения (участок 2 – 0).

Если ДПТ имеет параллельное возбуждение, то ЭДС якоря вызывает тоже в обмотке возбуждения и в добавочном резисторе, причем с уменьшением скорости эти токи уменьшаются. Но ток возбуждения создает магнитный поток Ф. Его уменьшение и уменьшение тока якоря приводит к быстрому снижению тормозного момента, линия 2 – 0 на рисунке 4.9б.

Рисунок 4.9. Упрощенная схема (а) и графическое изображение на плоскости ω – М (б) перехода ДПТ параллельного возбуждения с двигательного режима (точка 1) к режиму динамического торможения (участок 2 – 0), асинхронного двигателя в режиме динамического торможения надо отключить его обмотки от сети переменного тока в сеть постоянного тока.

Рисунок 4.10. Упрощенная схема (а) и графическое изображение на плоскости ω – М и ʋ - М_т (б) перехода АД с короткозамкнутым ротором с двигательного режима (точка а) в режим динамического торможения (линии б – 0, в – 0, г – 0).

При протекании постоянного тока создается неподвижное магнитное поле статора. В этом поле по инерции вращается ротор. В его обмотках наводятся токи. При большой скорости – токи высокой частоты, при малой – токи малой частоты.

. (4.10)

Поскольку индуктивное сопротивление обмотки ротора пропорционально току, то

при высокой частоте имеем большое индуктивное сопротивление и малый ток в роторе и следовательно малый момент вращения. При низкой скорости индуктивное сопротивление ротора уменьшается и ток возрастает в 3-5 раз.

.

Это приводит к тому, что при малой скорости наблюдается максимум тормозного момента (рисунок 4.10б). Величина тормозного момента зависит от величины постоянного тока возбуждения, который берется в пределах до 2, 5I_ном. Если выразить скорость в относительных единицах , то механическую характеристику АД в режиме динамического торможения можно описать уравнением:

. (4.11)

Динамическое торможение замечательно тем, что двигатель сам плавно останавливается. Можно создать динамическое торможение с самовозбуждением (конденсаторное торможение), отключив АД от сети и включив на батарею конденсаторов (не заряженных). Емкость конденсаторов определяется по уравнению:

(4.12)

Для АД мощностью 5, 5 кВт требуется емкость батареи – 290 мкФ.

Рисунок 4.11. Упрощенная схема конденсаторного торможения АД (а) и изображение на плоскости ω – М (б) механических характеристик в двигательном режиме и в режиме конденсаторного возбуждения.

При подключении конденсаторов к обмотке статора, при вращающемся по инерции роторе, остаточное поле ротора наводит в обмотке статора ЭДС. Возникает опережающий ток, который подмагничивает еще больше машину. Возникает еще большая ЭДС и больший ток. Так процесс идет до тех пор, пока машина не перейдет в режим асинхронного генератора и напряжение на обмотке статора не приблизится к номинальному. Но этот процесс происходит при скорости больше критической.

. (4.13)

Тормозной момент зависит от емкости конденсаторов. С увеличением емкости конденсаторов максимум момента наблюдается при меньшей скорости. При скорости меньше критической он быстро уменьшается.

Конденсаторное торможение используется как аварийное.

Сочетание конденсаторного торможения и динамического торможения постоянным током позволяет быстро остановить электропривод с АД, поскольку моменты тормозные действуют при разных скоростях, и их моменты складываются.

Рисунок 4.12. Совместное (поочередное) действие тормозных моментов конденсаторного торможения (1) и динамического торможения (2) асинхронного двигателя.