Тормозные режимы АД

6.8. Тормозные режимы  АД

Режим электромагнитного торможения АД используют для экстренной остановки  электропривода, например, в аварийных  ситуациях, при отклонениях и  нарушениях в технологическом процессе и т.д. В подъемно-транспортных устройствах этот режим используется как длительный рабочий режим для опускания груза. При включении двигателя по основной схеме возможно рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть и торможение противовключением.

Рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть возникает в том случае, когда скорость двигателя ω будет больше синхронной скорости ω_о. Такой режим может возникнуть, например, в двухскоростном двигателе при переходе с высокой скорости на низкую, вызванном изменением числа пар полюсов (рис.6.21). Рассмотрим процесс рекуперативного торможения. В установившемся режиме АД работает в точке А. При увеличении числа пар полюсов АД переходит на работу в точку А₁. Двигатель становится генератором и тормозится по участку А₁ – В – А₂ искусственной характеристики. Торможение АД на участке А₁ – В соответствует рекуперативному торможению.

Этот же вид торможения может  быть реализован в приводе по системе  ПЧ-АД при остановке двигателя  или при переходе с одной характеристики на другую, вызванном уменьшением  частоты преобразователя.

Рекуперативное торможение может  быть осуществлено в подъемно-транспортных устройствах при опускании груза, когда двигатель включается для  работы в направлении опускания  груза. При этом груз будет опускаться со скоростью ω большей – ω_о.

Торможение противовключением осуществляется двумя способами: реверсом АД за счет изменения подключения двух фаз обмотки статора к сети или переводом АД в режим протягивающего груза.

Торможение при реверсе рассмотрим по характеристикам рис.6.22. Пусть  точка А характеризует установившийся режим работы двигателя при нормальном направлении вращения При переключении двух фаз мгновенно изменяется направление вращающегося магнитного поля статора АД. Скольжение в момент переключения  s = (- ω_о- ω )/(- ω ) ≈ 2, так как в двигательном режиме скорость ω ≈ ω_о. Такое большое скольжение АД приводит к значительному увеличению токов в обмотках двигателя. Для их ограничения в цепь ротора вводят добавочное сопротивление. Поэтому при реверсе осуществляется переход в точку А₁ искусственной характеристики с введенным добавочным сопротивлением R'_Д, участок А₁ - А₂ которой соответствует режиму торможения противовключением. При скорости АД, примерно равной нулю, двигатель необходимо отключить от сети, иначе произойдет его разгон в другую сторону. Процесс торможения можно формировать подбором добавочного сопротивления.

Торможение противовключением  переводом АД в режим протягивающего груза осуществляется только при  активном моменте нагрузки. Для этого  АД включается в направлении поднятия груза, а в цепь ротора вводится такое  добавочное сопротивление R'_Д1, чтобы момент М_КЗ двигателя был меньше статического момента М_С. Вследствие превышения М_С над М_КЗ груз будет опускаться с скоростью –ω. Процесс торможения пойдет по пути А – В₁ – В₂ (рис.6.22). Скорость спускаемого груза можно устанавливать подбором добавочного сопротивления.

Динамическое торможение АД, схемная реализация которого показана на рис.6.23, применяется для экстренного торможения двигателя при исчезновении питающего напряжения сети.

При динамическом торможении обмотка  статора АД отключается от сети переменного тока и подключается к источнику постоянного тока. Обмотка ротора закорочена, или в ее цепь может быть введено добавочное сопротивление R_Д. Постоянный ток, протекающий по обмотке статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле. При вращении ротора в его обмотках под действием этого поля наводятся ЭДС и протекают токи. Взаимодействие токов ротора с результирующим магнитным полем двигателя создает тормозной момент, за счет которого ротор останавливается. При торможении АД работает как генератор и преобразует энергию вращающихся масс в электрическую энергию, рассеиваемую в виде тепла в цепи ротора.

На рис.6.24 показаны две из возможных схем подключения обмоток статора, соединенных в «звезду», к источнику постоянного тока.

Процесс торможения АД можно формировать  изменением добавочного сопротивления  R_Д в цепи ротора или изменением подаваемого к статору постоянного тока I_П.

Механическая характеристика при  динамическом торможении имеет вид

, (6.16)

где - критический момент, - критическое скольжение,

I_экв = I_п / 1,22 - при подключении к источнику двух фаз,  I_экв = I_п / 1,41 - при подключении к источнику трех фаз,  I_п – постоянный ток от источника.

На рис.6.25 показаны механические характеристики АД в режиме торможения при разных сопротивлениях R_Д. Скольжение АД при динамическом торможении определяется как s = ω/ω_о. Увеличение R_Д приводит к росту критического скольжения s_КТ, а критический момент М_КТ не меняется. Как следует из характеристик, изменением сопротивления R_Д можно менять величину тормозного момента, т.е. формировать интенсивность процесса торможения АД.

Характеристики АД в режиме торможения при изменении постоянного тока I_П приведены на рис.6.26. Тормозной момент АД пропорционален квадрату тока, следовательно, увеличение тока I_П приводит к росту момента, в том числе и критического момента М_КТ, а критическое скольжение s_КТ не меняется.