Что такое тормозной момент двигателя

Как подобрать тормозной резистор для преобразователя частоты

Приводы кранов, конвейеров и другого промышленного оборудования, работающего в повторно-кратковременных режимах с частыми включениями, отключениями и реверсами, оснащают тормозными устройствами, которые обеспечивают быструю остановку электродвигателя. Для этого используются электродинамический и механический метод.

Электродинамическое торможение достигается:

  • Подачей постоянного напряжения на обмотки статора. При этом возникает неподвижное магнитное поле, создающее тормозной момент.
  • Изменением порядка подключения фаз. Магнитное поле начинает вращаться в направлении, противоположном направлению вращения ротора электрической машины.

В обоих случаях на валу электродвигателя возникает отрицательный момент, обеспечивающий быструю остановку. Это необходимо для инерционных механизмов с высокой нагрузкой.

Электродинамическое торможение при помощи ПЧ

Большинство частотно-регулируемых приводов обеспечивают динамическое торможение асинхронного электродвигателя. При помощи ПЧ можно реализовать схемы торможения постоянным током и противовключением.

Электродинамическое торможение обладает следующими преимуществами:

  • Высокая скорость торможения, что необходимо для точного позиционирования груза.
  • Простота аппаратной реализации. Для этого требуются частотный преобразователь с тормозным прерывателем и резистор.
  • Упрощение кинематической схемы оборудования.

При принудительной остановке электродвигателя, электроэнергия рассеивается в цепи, вызывая избыточный нагрев и срабатывание тепловой защиты. Для того чтобы избежать этого, применяют тормозные резисторы, обеспечивающие падение генерируемого напряжения и эффективное рассеивание тепла.

Электродинамическое торможение без дополнительных сопротивлений возможно для оборудования с нечастыми пусками, реверсами и остановками. Для грузоподъемных механизмов, рольтангов, лифтов необходим тормозной резистор.

Частотные преобразователи Данфосс с функцией динамического торможения комплектуются встроенным модулем Brake Choppe. Это устройство представляет собой электронный ключ на транзисторах IGBT, встроенный в звено постоянного тока. Возможна также опциональная комплектация этим блоком. Подключение тормозного резистора без прерывателя недопустимо.

Выбор тормозного резистора

Характеристики резисторов должны отвечать параметрам электропривода, типу частотного преобразователя, режимам пуска и эксплуатации двигателя. Компания Данфосс выпускает широкий модельный ряд добавочных сопротивлений для приводов разной мощности и марок. Тормозные резисторы выбирают:

  • По циклу торможения (от 10% номинального момента, применяемых для вентиляторов, до 50% для механизмов с высоким моментом инерции).
  • Числу фаз (одно- трехфазные).
  • Номинальному напряжению.
  • Классу защиты от пыли от влаги IP.
  • Максимальной и номинальной мощности.
  • Сопротивлению.
  • Режиму работы электродвигателя.

Расчет характеристик делается по специальной методике на стадии проектирования привода или при его модернизации.

Расчет тормозного резистора

Исходными данными для вычисления параметров тормозных резисторов служат номинальное напряжение, мощность и частота вращения электродвигателя, момент инерции на валу, время остановки и т.д.

Расчет делается в несколько этапов:

    Определение максимального момента торможения. Эта величина определяется по формуле:

Где n1, n2 начальная и конечная скорость замедления, J – сумма все моментов инерции на валу, t – проектное время замедления.

Расчет механической мощности торможения по формуле:

где n1, n2 начальная и конечная скорость замедления, t – проектное время замедления, М- максимальный момент торможения.

  • Вычисление электрической мощности торможения по формуле:
  • Расчет максимального тормозного сопротивления по формуле:

    где U – напряжение звена постоянного тока, Р – электрическая мощность торможения.

  • Определение номинальной мощности резистора. Значение мощности добавочного сопротивления рассчитывается по формуле:
  • Выбор тормозного резистора из таблицы, представленной на сайте производителя.
  • При расчете также учитывается коэффициент уменьшения нагрузки, который зависит от мощности привода, к.п.д. редуктора. Если передаточный механизм не включен в состав электропривода, значение к.п.д. редуктора принимается равным единице.

    При необходимости управления торможением без добавочного сопротивления, при программировании ПЧ указываем отсутствие тормозного резистора или выбираем торможение противовключением на низкой частоте.

    Компания Данфосс выпускает резисторы с рабочим циклом от 10% до 40%, класса пылевлагозащищенности IP20, IP65. Мощные устройства комплектуют термодатчиками и устройствами защиты от перегрева.

    Читать еще:  Что производства двигателя на хендай солярис

    Большая Энциклопедия Нефти и Газа

    Тормозной момент — двигатель

    В режиме противовключения двигателем из сети потребляется большое количество энергии и протекает значительный ток. Введение резистора в цепь ротора уменьшает ток, потребляемый из сети, и изменяет тормозной момент двигателя . [46]

    И 0, имеет место генераторный режим. Практически из-за электромагнитной инерции обмотки возбуждения процесс торможения будет происходить по динамической характеристике 2, и тормозной момент двигателя не достигнет значения — Мняч. Генераторному режиму в этом случае соответствует заштрихованная область во втором квадранте. [47]

    Замедление может быть как при отключенном, так и при включенном электродвигателе. В первом случае оно происходит под действием замедляющего момента статического сопротивления, во втором — в результате тормозного момента двигателя , который совпадает с моментом статического сопротивления. [48]

    Снижение температуры стенок происходит также из-за поступления в цилиндры больших количеств воздуха. Воздух, соприкасаясь со стенками цилиндров, нагретых от трения поршня и поршневых колец, уносит значительное количество тепла. Уменьшение тормозного момента двигателя можно компенсировать более эффективной работой колесных тормозов автомобиля или переводом двигателя на повышенный скоростной режим, что достигается переключением на низшую передачу. [50]

    На осциллограммах видно, что при замыкании роторной цепи за счет электромагнитных процессов, возникающих при этом в двигателе, происходит увеличение постоянного тока, подаваемого в статор при динамическом торможении. Это ведет к увеличению тормозного момента двигателя в момент включения. Затем по мере затухания электромагнитных переходных процессов тормозной момент двигателя снижается, стремясь к значению, соответствующему при данной скорости моменту на статической характеристике. При размыкании роторной цепи постоянный ток, подаваемый в статор, резко уменьшается, постепенно возрастая затем до своего установившегося значения. [52]

    При этом момент статический из момента сопротивления превратится в движущий, а тормозной момент двигателя изменит свой знак и будет продолжать действовать как тормозной. [54]

    Включение реле РП9 приводит к включению реле РП8 с выдержкой времени на отключение около 0 25 с, замыкающий контакт ( 47 — 56) которого включен в цепь контактора КБ параллельно размыкающим контактам реле РЗ и замыкающим контактам реле РУВ и РУН. Поэтому после включения реле замедления РЗ разрывается цепь реле РП8, контакты которого спустя 0 25 с отключают контактор большой скорости К.Б. Таким образом замедление кабины несколько задерживается. После отключения контактора КБ с некоторой выдержкой времени отключается реле РВ9, что приводит к отключению контактора фазы КФ и уменьшению тормозного момента двигателя в период перехода его с большой на малую скорость. После окончания выдержки времени на отключение реле РВ10 контактор КФ снова включается. [56]

    Торможение электродвигателя может быть чисто механическим и заключаться в зажиме тормозных колодок на его шкиве, но может быть также скомбинировано с электрическим торможением и рекуперативным генераторным торможением. Крановые тормозные электромагниты включаются в схему управления так, что их обмотки отключаются от цепи одновременно с электродвигателями, что ведет к отпадению их сердечников и механическому зажатию тормозных колодок. Для выбора тормозных электромагнитов требуются данные о продолжительности включения ПВ электродвигателя, длине хода якоря электромагнита в зависимости от места его установки и величине тягового усилия в зависимости от тормозного момента двигателя . [57]

    Принцип действия воздушных замедлителей основан на использовании трения в двигателе для создания тормозного момента. В результате тормозной момент двигателя увеличивается в среднем на 70 — 80 % по сравнению с моментом при обычном торможении двигателем. Тормозной момент двигателя трансмиссия увеличивает настолько, что тормозной момент на ведущих колесах оказывается достаточным для поддержания постоянной скорости автомобиля на спуске. [58]

    Читать еще:  Вибрации холодного бензинового двигателя

    На осциллограммах видно, что при замыкании роторной цепи за счет электромагнитных процессов, возникающих при этом в двигателе, происходит увеличение постоянного тока, подаваемого в статор при динамическом торможении. Это ведет к увеличению тормозного момента двигателя в момент включения. Затем по мере затухания электромагнитных переходных процессов тормозной момент двигателя снижается, стремясь к значению, соответствующему при данной скорости моменту на статической характеристике. При размыкании роторной цепи постоянный ток, подаваемый в статор, резко уменьшается, постепенно возрастая затем до своего установившегося значения. [59]

    Тормозной момент зависит от тока возбуждения, скорости вращения двигателя и внешнего сопротивления в цепи обмотки статора. Торможение синхронных двигателей методом противовключения хотя и возможно, но практического применения почти не находит. Это объясняется тем, что в режиме противовключения тормозной момент двигателя из-за низкого коэффициента мощности сравнительно мал, несмотря на большую величину тормозного тока, вызывающего значительный нагрев пусковой обмотки. [60]

    Delta Electronics:
    Преобразователи Частоты
    Промышленная Автоматизация

    электромеханические тормоза

    Современные электромеханические тормоза

    Современные электромеханические тормоза

    С появлением первых электродвигателей возникла потребность ими управлять. Сначала для этого использовали громоздкие механические тормозные конструкции, которые в последствии усовершенствовала электрика. Старый добрый соленоид до сих пор надежно тормозит в любых погодных условиях. Учитывая современный уровень развития техники, просто электрического способа торможения становится недостаточно. Возникла потребность в плавном торможении, позиционировании вала двигателя с необходимой точностью, которая все время растет, его надежной фиксации с целью удержания груза и санкционирования разгона. С этими задачами идеально справляется двигатель, оснащенный электромеханическим тормозом при наличии электронного управления.

    Существует несколько типов электромеханических тормозов:

    • постоянного тока, переменного тока;
    • с зависимым и независимым питанием;
    • исходно заторможенные (стояночные), исходно расторможенные;
    • встраиваемые, пристраиваемые;
    • с наклеенной тормозной колодкой и тормозной колодкой на упругом элементе;
    • с ручным растормаживанием и без него.

    Итак, как было сказано выше, тормоза бывают постоянного и переменного тока. Какой тип из них выбрать зависит от типа двигателя, доступного источника питания и схемы управления тормозом.

    Зависимое и независимое питание тормоза определяет тип его подключения к источнику энергии. При зависимом питании тормоз подключается к обмотке двигателя, а при независимом — к внешнему источнику питания.

    Параметр “исходно заторможен/расторможен” определяет начальное состояние тормоза при обесточенной обмотке. Исходно расторможенные тормоза применяются для остановки вращающегося вала двигателя и подтормаживания с целью более точного контроля за скоростью вращения, в то время как исходно заторможенные тормоза предназначены для удержания груза (например, в приводе крана) и аварийной остановки двигателя, что позволяет значительно повысить надежность и безопасность.

    Тип крепления тормозной колодки (наклеенная тормозная колодка или тормозная колодка на упругом элементе) определяется режимом работы тормоза — тормозит или растормаживает.

    Все современные тормоза характеризуются следующими параметрами:

    • статический тормозной момент (Нм);
    • динамический тормозной момент (Нм);
    • время остановки (мс);
    • время отпускания (мс);
    • время быстрого отпускания (мс);
    • потребляемая (рассеиваемая) мощность (Вт);
    • максимальная скорость ротора (об/мин);
    • вес тормоза (кг);
    • живучесть тормоза (время надежной эксплуатации);
    • экологичность (наличие асбеста).

    Современные электромеханические тормоза обеспечивают тормозной момент и время остановки в широком диапазоне необходимых значений. Все определяется приемлемыми габаритами и энергопотреблением тормоза. И вот здесь уже большую роль играет применение инновационных материалов и технических решений в конструкции тормоза (к примеру, применение износостойких материалов с большим коэффициентом трения в качестве тормозных дисков).

    Охлаждение тормозов играет крайне важную роль. Во время работы тормоза (особенно мощные и имеющие циклическое, частое повторение процесса торможения) сильно нагреваются, а при нагреве ухудшаются их тормозные свойства и увеличивается износ.

    Время срабатывания тормоза (время остановки, время отпускания) также играет важную роль. Это особенно актуально в быстродействующих системах, где необходимо оперативное управление регулируемым
    органом.

    Все тормоза рассчитаны на определенную скорость вращения ротора, при которой он будет работать, обеспечивая заявленные характеристики. При превышении допустимой скорости увеличится износ тормоза и может возникнуть опасность его разрушения.

    Практически во всех современных тормозах существует возможность регулировки (точной подстройки) тормозного момента по нагрузке.

    Зачастую требуется не просто остановить двигатель, а плавно понижая скорость подвести к определенной точке и в ней уже произвести окончательную остановку, либо скорректировать скорость вращения путем подтормаживания. Имеются тормоза обеспечивающие и эти функции.

    Плавное торможение/отпускание осуществляется на основании аналогового выходного сигнала преобразователя частоты, пропорционального частоте вращения двигателя, управляющего электромагнитным тормозом и подачей постоянной составляющей тока в обмотку двигателя или напряжением уставки компаратора, определяющего ток в обмотке тормоза путем импульсной накачки.

    В заключение стоит отметить, что наиболее гибкого управления двигателем можно добиться, используя электромеханический тормоз в составе «Частотный электропривод» комплектного частотного привода.

    Электромеханический тормоз

    С этим тормозом двигатель подойдет к любым самым строгим требованиям: от задач позиционирования до конвейеров и подъемных механизмов.

    Торможение электродвигателей

    Торможение электродвигателей должно осуществляться с надлежащей интенсивностью, это является важным фактором для безопасной эксплуатации агрегата, получения высокого КПД и правильного позиционирования рабочих органов.

    Остановка двигателей может осуществляться следующими способами:

    • динамическим;
    • методом противовключения;
    • рекуперативным.

    Каждый способ имеет свои преимущества, что дает возможность подобрать наиболее эффективный для реализации того или иного технологического процесса вариант.

    Торможение электродвигателей: динамический режим

    Чтобы достичь максимально высокой точности при торможении двигателя, применяют динамический метод, который заключается в следующем:

    • обмотку статора отсоединяют от электросети переменного тока;
    • далее обмотку подключают к источнику постоянного тока;
    • как следствие, меняет свое направление электромагнитный момент, который и обеспечивает торможение.

    Этот процесс можно сравнить с работой динамо-машин, чем и объясняется название метода. В процессе остановки двигателя в тормозных резисторах и обмотке статора происходит рассеивание тормозной энергии. Изменение тормозного момента можно регулировать, меняя значение подведенного к статорной обмотке напряжения.

    Использование динамического типа торможения рекомендуется для остановки двигателей, обеспечивающих работу такого оборудования, как:

    • станки для обработки дерева;
    • подъемные устройства;
    • циркулярные пилы.

    Применение противовключения

    При использовании этого способа обмотки переключают таким образом, чтобы направление, в котором вращается поле, сменилось на противоположное. Вращение ротора относительно неподвижного магнитного поля (постоянного), которое создает статорная обмотка во время торможения, позволяет изменить направление тока в роторе и показатели электродвижущей силы, при этом:

    • ротор вращается, постоянно замедляясь, навстречу магнитному потоку;
    • момент двигателя принимает отрицательное значение;
    • показатель скольжения (S) снижается (от 2 до 1).

    Преимуществом данного метода можно считать тот факт, что противовключение позволяет обеспечить очень быстрое торможение.

    Рекуперативный способ торможения

    Выбор рекуперативного метода целесообразен, если речь идет о моторах трамваев, электровозов, электромобилей, троллейбусов и т.п. При торможении работа двигателя осуществляется по принципу генератора, выработанная при этом энергия передается в энергосистему (через тяговую подстанцию) или в сеть.

    Наряду с преимуществами, рекуперативная методика торможения имеет и недостатки, к которым относится зависимость тормозного момента от разности скорости и нейтрали. Эта разность может быть отрицательной (если нейтраль выше, чем скорость транспортного средства). В результате трамвай или троллейбус переходит в режим торможения, но продолжает двигаться. Это может создавать дискомфорт (резкие толчки при движении, вызванные скачками напряжения).

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector