Электродинамическое торможение асинхронного двигателя схема
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Динамическое торможение — асинхронный двигатель
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется подключением обмотки статора к источнику постоянного тока. Машина работает как синхронный генератор с неподвижными полюсами. Части механических характеристик ( рис. 5.8) 5 — 0 ( для двигателя с короткозамкнутым ротором) и 5 — 0 ( на реостатной характеристике двигателя с фазным ротором) соответствуют динамическому торможению. [2]
Динамическое торможение асинхронных двигателей подобно динамическому торможению двигателей постоянного тока и заключается в том, что статор отключается от сети переменного тока и на время торможения подключается к источнику постоянного тока. [3]
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешние резисторы. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор / С / ( рис. 3.32) отключает статор от сети переменного тока, а контактор К2 присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрены внешние резисторы. [4]
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешнее сопротивление. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор / / / ( рис. 2 — 43) отключает статор от сети переменного тока, а контактор 2Л присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрено внешнее сопротивление. [6]
Динамическое торможение асинхронного двигателя возникает, если в обмотку статора подается постоянный ток, а ротор вращается за счет механической энергии, поступающей со стороны вала от постороннего источника, либо за счет собственного запаса кинетической энергии. Тормозной момент образуется в результате взаимодействия неподвижного потока машины с током, вызванным этим потоком, во вращающемся роторе. [8]
Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется путем подключения обмотки статора к сети постоянного тока. Обмотка ротора двигателя с контактными кольцами замыкается при этом на сопротивление. Наиболее распространенная схема включения двигателя в режиме динамического торможения приведена на рис. 2 — 26 а. Существуют также другие схемы включения обмоток статора на постоянный ток, но физические процессы, происходящие в двигателе, остаются неизменными для любой схемы. Постоянный ток обмотки статора создает неподвижное магнитное поле. [9]
Динамическое торможение асинхронных двигателей обычно применяют для быстрой и точной остановки нереверсивного привода. Схема на рис. 30, а предподчти-тельна при частых пусках и выключениях электропривода с неизбежными кратковременными бросками тока, а также при наличии отдельного источника постоянного тока. Здесь предусмотрена защита двигателя при помощи максимальных реле РМ вместо тепловых, недостаточных в таких условиях эксплуатации. При нажатии пусковой кнопки П линейный контактор Л включает двигатель, а замыкающий блок-контакт Л включает реле динамического торможения РДТ. Выключение двигателя и его автоматическое торможение осуществляется при нажатии кнопки С, чем обесточивается линейный контактор Л, и включается контактор торможения Т блок-контактом Л, В обмотку статора подается постоянный ток через замыкающие контакты Т; реле РДТ выключается, а его контакт РДТ разрывает цепь контактора Т через заданный промежуток времени, достаточный для останова двигателя. [11]
Режим динамического торможения асинхронного двигателя имеет две разновидности: торможение с независимым возбуждением постоянным током и режим торможения с самовозбуждением. [12]
Недостатком динамического торможения асинхронного двигателя обычно бывает потеря всей энергии торможения в сопротивлениях. [13]
Для динамического торможения асинхронного двигателя статор отключают от сети и две его любые фазы подключают к сети постоянного тока. [15]
Торможение электрических приводов
Электрическим торможением называется такой режим электропривода, при котором вращающий момент электродвигателя направлен навстречу направлению вращения его вала. Электрическое торможение используется для быстрой и точной остановки или изменения направления движения производственного механизма. По физической сущности электрическое торможение является генераторным режимом, так как именно в этом случае электромагнитный момент машины направлен противоположно вращению вала, а к валу подводится механическая энергия. Вырабатываемая в электрической машине электрическая энергия в зависимости от особенностей тормозного режима либо возвращается в электрическую сеть, либо рассеивается в активных элементах цепей машины.
Существуют два способа электрического торможения: динамическое и противовключением. Динамическое торможение асинхронных двигателей создают отключением обмотки статора от питающей сети переключением их на источник постоянного тока. При этом в обмотках статора создается неподвижное магнитное поле. Во вращающейся по инерции обмотке ротора индуцируется электрический ток. В результате взаимодействия магнитного поля возбуждения статора и тока ротора возникает вращающий момент, направленный противоположно вращению вала (для гашения энергии, вырабатываемой в обмотках фазного ротора, к ним на кольцах подключают тормозные резисторы).
Рис. 93. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием динамичного торможения
В схеме динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 93) используется реле времени КТ, которое питается от источника постоянного тока. Нажатие кнопки SBC отключает электродвигатель, контакт КМ размыкается, что приводит к присоединению обмотки статора двигателя к сети постоянного тока. Начинается режим торможения, продолжительность которого ограничивается уставкой реле КТ. По истечении установленной выдержки времени контакт реле КТ разомкнется, цепь постоянного тока отключается от статора, цепь приводится в исходное положение.
Чтобы избежать одновременного включения контакторов КМ, КМТ, их катушки взаимно блокированы размыкающими вспомогательными контактами КМ и КМТ. Резистор R1 служит для ограничения постоянного тока. Предохранители F защищают цепь постоянного тока от короткого замыкания.
Рис. 94. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием торможения противовключением
Торможение противовключением создается реверсированием двигателя на ходу. Для асинхронного электродвигателя оно осуществляется с помощью реле контроля скорости РКС, которое механически связано с валом двигателя (рис. 94). Контакт реле РКС при небольшой угловой скорости разомкнут. Отключение электродвигателя осуществляется нажатием кнопки SBC, после чего замыкается вспомогательный размыкающий контакт КМ. Так как контакт реле РКС замкнут, то контактор КМТ получает питание и статор оказывается подключенным к сети. С включением контактора КМТ две фазы переключаются, изменяя порядок чередования. Реле РКС размыкает контакт, когда угловая скорость двигателя становится близкой к нулю, катушка КМТ отключается, и двигатель останавливается.
Торможение асинхронного двигателя: рекуперативное (генераторное) и при самовозбуждении. Тормозные характеристики.
Генераторное торможение асинхронного двигателя
Асинхронные двигатели используются с такими производственными механизмами, под действием которых их скорость вращения не может стать больше ω0, другими словами, двигатель не может перейти в генераторный режим под действием производственного механизма . Генераторный режим возникает в асинхронных двигателях, скорость которых регулируется изменением числа пар полюсов. В момент переключения с одного числа пар полюсов на другое в цепи статора двигателя происходит бросок тока, и он переходит в генераторный режим работы.
Характеристика асинхронного двигателя при рекуперативном (генераторном) торможении.
Торможение асинхронного двигателя при самовозбуждении
Торможение при самовозбуждении основано на том, что после отключения асинхронного двигателя от сети в воздушном зазоре магнитное поле будет затухать не мгновенно, а в течение какого-то промежутка времени. За счет энергии этого затухающего поля и использования специальных схем создается тормозной момент.
Одним из таких способов возбуждения является конденсаторное торможение. В момент отключения КМ1 конденсаторы C разражаются на обмотку статора.
Схема включения асинхронного двигателя при конденсаторном торможении.
Характеристика асинхронного двигателя при конденсаторном торможении, C1 
Схема включения асинхронного двигателя при магнитном торможении.
В этом случае за счет остаточного магнитного поля по обмотке статора протекает ток короткого замыкания, который создает тормозной момент.
Особенностью торможения с самовозбуждением является то, что это очень быстрое торможение при значительных тормозных моментах.
Возможности торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором существенно расширились за счет использования тиристорных регуляторов напряжения, которые позволяют осуществлять плавный пуск и быстрое торможение.
Для остановки двигателя используется комбинированное торможение: динамическое с магнитным. Динамическое торможение осуществляется с помощью встречно включенных тиристоров VS1-VS4, а магнитное с помощью тиристора VS5.
Схема включения асинхронного двигателя при комбинированном торможении с помощью тиристорных регуляторов напряжения.
Устройства плавного пуска и торможения состоят из двух пар тиристоров VS1-VS2, VS3-VS4, включенных встречно-параллельно. Они служат при пуске для отключения и подключения двигателя к источнику питания, за счет односторонней проводимости тиристоров в цепь статора поступает выпрямленный ток и происходит динамическое торможение. Дополнительный тиристор VS5 замыкает накоротко две фазы статора, когда интенсивность динамического торможения снижается и с его помощью создается короткое замыкание между двумя фазами.
Электродинамическое торможение асинхронного двигателя схема
Динамическое торможение АД (торможение постоянным током) осуществляется путем подключения к двум любым обмоткам статора источника постоянного тока. При этом с помощью группы контактов К1 асинхронный двигатель сначала отключают от питания трехфазным переменным током, и только после этого, замыкают группу контактов К2 и подают постоянный ток. Величину постоянного тока регулируют сопротивлением r т (рисунок 1).
Рисунок 1 — Схема динамического торможения асинхронного двигателя
Само динамическое торможение асинхронного двигателя сопровождается следующими процессами и изменениями:
При отключении переменного тока, вращающееся магнитное поле перестает существовать. Далее подключают источник постоянного тока, который создает постоянное магнитное поле. Ротор по инерции продолжает крутиться теперь уже в постоянном магнитном поле, в обмотке ротора наводится ЭДС, ее частота прямо пропорциональна скорости вращения вала. Появление тока в обмотке ротора вызвано наличием вышеупомянутой ЭДС. Ток создает магнитный поток, который неподвижнен относительно статора. Взаимодействие результирующего магнитного поля АД и тока ротора создает тормозной момент. При этом асинхронный двигатель становится генератором; преобразовует кинетическую энергию вращающегося вала в электрическую, которая на обмотке ротора рассеивается в виде тепловой энергии. При переходе в режим динамического торможения частота и угловая скорость равны: f =0 w 0=0. Кривая динамического торможения должна проходить через начало координат и торможение происходит до полной остановки (рисунок 2).
Эффективность динамического торможения зависит от параметров:
— Величина постоянного тока, который протекает по статорной обмотке двигателя (чем больше ток, тем больше тормозной эффект);
— Величина сопротивления, введенного в цепь ротора. Эффективность торможения повышается путем комбинирования динамического торможения и торможения с введением сопротивлений в обмотку ротора (рисунок 2):
Рисунок 2 – Механическая характеристика динамического торможения асинхронного двигателя
Чем больше сопротивление введено в цепь ротора, тем выше эффективность торможения, то есть на кривой а1 изображена самая быстрая остановка двигателя при наибольшем сопротивлении — R1>R2 >R3 .
— Схема соединения обмоток статора .
Величина магнитодвижущей силы ( F ) напрямую связана с понятием эффективность торможения, чем больше значение силы – тем эффективней происходит торможение,
На рисунках, которые изображены ниже, стрелками показаны направления протекания постоянного тока по обмоткам, IW – ампер витки (так как количество витков в обмотках одинаково, то зависит значение только от величины тока). Векторные диаграммы иллюстрируют направления магнитодвижущих сил ( F ), сложив по правилам суммирования векторы, мы получим результирующий вектор, который обозначен жирной стрелкой.
Обмотка статора может быть соединена:
а) Схема соединения обмотки статора в звезду:
б) Схема соединения статорной обмотки в треугольник:
в) Соединение обмотки статора в звезду с закороченными двумя фазами:
г) Подключение звезда с разорванным нулем:
д) Подключение треугольник с закороченными фазами:
Схемы соединения а) и б) имеют наибольшее распространение, потому что не требуют переключения при торможении самих обмоток.
Необходимо подметить, что напряжение ( U ) источника постоянного тока должно быть малой величиной, потому что сопротивление обмотки статора мало. Ток выбирается из условия необходимого начального тормозного момента, обычно выбирают
Преимущества режима динамического торможения:
— Относительная простота осуществления способа;
— Возможность торможения до полной остановки вала ротора;
— Высокая эффективность торможения, особенно при использовании комбинированного метода.
Основным недостатком является необходимость наличия источника постоянного тока.
Расчет величины тормозного сопротивления:
где R T — полное сопротивление цепи источника постоянного тока,
rф.ст — сопротивление фазы статора.
Вышеприведенные формулы являются частным случаем (для понимания отношений величин сопротивления), когда постоянный ток протекает только по двум обмоткам статора, если же ток будет протекать по трем обмоткам, то коэффициент (количество фаз) перед сопротивлением фазы статора нужно соответственно изменить.
Советую вам прочесть статью про торможение противовключением, в которой подробно расписан данный вид остановки двигателя.
Курсовая Методики анализа и расчета выпрямителей
Наибольшее распространение в грузовых электроприводах имеет, очевидно, торможение асинхронных двигателей противовключением, которое не требует дополнительных устройств, а осуществляется переключением на обратное вращение. Однако наряду с этим способом достаточно широкое применение находит и динамическое торможение.
Схема включения и физическая сущность процессов, протекающих в асинхронном двигателе в режиме динамического торможения, значительно отличаются от аналогичных показателей других режимов работы двигателя. Для получения этого режима обмотка статора отключается от сети трехфазного переменного тока и включается на пониженное напряжение постоянного тока.
Постоянный ток, протекая по обмотке статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле, которое наводит э. д. с. и ток в обмотке вращающегося ротора. Взаимодействие этого тока с магнитным потоком статора и создает тормозной момент. При этом асинхронный двигатель представляет собой синхронный генератор с неявновыраженными полюсами, работающий при переменной частоте на сопротивление цепи ротора. Однако для расчета механических характеристик асинхронного двигателя при динамическом торможении режим синхронного генератора заменяется режимом асинхронного двигателя с питанием статора вместо постоянного тока IП равнозначным ему по м. д. с. трехфазным переменным током I1. Механические характеристики динамического торможения по форме аналогичны характеристикам двигательного режима, но, в отличие от них, выходят из начала координат и располагаются во втором квадранте координатной плоскости (рис.16).
Расчет динамического торможения и построение механических характеристик без учета насыщения магнитной системы двигателя можно осуществить, имея паспортные (каталожные) данные машины, в том числе Е2Н и I2Н. При этом возможно ориентировочное определение активного и индуктивного сопротивления обмоток двигателя.
Активное сопротивление обмотки ротора можно найти из уравнений (74) и (75).
Приведенное значение этого сопротивления будет
где 
– коэффициент трансформации асинхронного двигателя.
С достаточной для ориентировочных расчетов точностью можно принять активное сопротивление статора равным приведенному значению сопротивления ротора, т.е.
Индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя
В этом уравнении можно принять:
– для асинхронных короткозамкнутых двигателей
– для двигателей с фазным ротором
Индуктивное сопротивление цепи намагничивания
При динамическом торможении используют параметр относительной скорости ν, который аналогичен скольжению s, характеризующему работу асинхронного двигателя:
Критическое значение относительной скорости двигателя определится из выражения
При выборе νКР для тормозной механической характеристики следует иметь в виду, что наибольший тормозной эффект при определенном МКР имеет место при νКР ≈ 0,41, которую можно получить для двигателя с фазным ротором путем введения в цепь ротора активных добавочных сопротивлений.
Критический, а, следовательно, и тормозной динамический моменты выбираются в зависимости от времени, в течение которого необходимо затормозить привод. Из уравнения критического момента при динамическом торможении
можно определить эквивалентный тормозной ток статора
В зависимости от схемы включения обмотки статора на питание от источника постоянного тока, между трехфазным переменным током I1 и постоянным током IП устанавливается определенное соотношение. Если к источнику постоянного тока подключить два луча звезды обмотки статора, то IП = 1,23I1. При этом к статору подводят напряжение
где r1 – активное сопротивление одной фазы статора.
Для построения всей механической характеристики асинхронного двигателя при динамическом торможении можно воспользоваться формулой Клосса, записанной для этого режима;
Рассчитанная и построенная для сопротивления r2’ механическая характеристика является естественной. Искусственные характеристики можно рассчитать и построить с помощью соотношения
где R2 = r2 + rД – общее активное сопротивление фазы ротора.
Загрузка...
