Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как затормозить асинхронный двигатель


Торможение асинхронного двигателя

При использовании асинхронного двигателя, в качестве составной части какого-либо электропривода, часто возникает потребность в искусственной остановке двигателя. В настоящее время существует множество различных способов торможения асинхронного двигателя, вот некоторые из них.

Динамическое (электродинамическое) торможение

 

Если отключить двигатель от сети переменного тока и подключить его к источнику постоянного тока, то произойдет динамическое торможение. Обмотка статора, при протекании постоянного тока, создаст неподвижное магнитное поле. При вращении в таком поле, в роторе будет наводиться ЭДС, под действием которой будет протекать ток. Этот ток будет взаимодействовать с неподвижным полем статора и создавать тормозной момент, который будет направлен против направления вращения ротора. В итоге двигатель будет постепенно останавливаться, причем скорость его остановки будет зависеть от силы постоянного тока, протекающего по статору, ну и конечно же от запасенной кинетической энергии электропривода. Эта энергия, преобразовываясь в электрическую, рассеивается в виде тепла на роторе.

В двигателе с фазным ротором, величину тормозного момента, а следовательно, скорость торможения, можно изменять, изменяя величину добавочных сопротивлений в цепи ротора.

Рекуперативное (генераторное) торможение

Рекуперативное торможение применяется в основном в качестве подтормаживания перед основным торможением, либо при спуске груза, например в лифтах.

Чтобы наступило рекуперативное торможение, нужно чтобы частота вращения ротора превысила синхронную частоту вращения. В таком случае двигатель начнет отдавать энергию в сеть, то есть станет асинхронным генератором. При этом электромагнитный момент двигателя становится отрицательным, и оказывает тормозной эффект.

Добиться генераторного торможения можно несколькими способами. Например, в двухскоростных двигателях, при переключении с большей скорости на меньшую. При этом ротор вращается по инерции с частотой, выше, чем новая синхронная частота. Возникнет тормозной момент, который уменьшит скорость до новой номинальной.

Допустим, что в начальный момент времени наш двигатель работал на характеристике 1 в точке A, после переключения скорости на более низкую, он перешел на характеристику 2 в точку B, а затем под действием тормозного момента достиг точки С, с меньшей частотой оборотов.

Генераторное торможение можно осуществить, если уменьшать частоту питания двигателя. Это возможно, если двигатель питается от тиристорного преобразователя частоты. При уменьшении частоты напряжения, уменьшается синхронная частота вращения. Частота вращения ротора, который вращается по инерции, снова окажется выше, возникнет тормозной момент, который будет снижать частоту вращения ротора. Таким образом, двигатель можно довести до полной остановки.

Торможение противовключением

Торможение противовключением применяется для быстрой остановки двигателя. Оно может быть осуществлено несколькими способами. В первом способе, в работающем двигателе, меняют две фазы местами, с помощью выключения контактора K1 и включения K2. При этом направление вращения магнитного поля статора меняется на противоположное. Возникает большой тормозной момент, и двигатель быстро останавливается. Но для того чтобы ограничить большие токи в момент увеличения тормозного момента, необходимо вводить в обмотку статора или ротора дополнительное сопротивление.

Во втором способе двигатель используют как тормоз для груза. То есть, если груз спускается вниз, то двигатель должен работать, наоборот, на подъем. Для этого в цепь ротора двигателя вводится большое добавочное сопротивление. Но его пусковой момент оказывается меньше чем момент нагрузки, и двигатель работает при некоторой небольшой скорости, тем самым обеспечивая плавный спуск.

По сути, торможение противовключением осуществляется по схеме реверса двигателя.

Торможение при самовозбуждении

Если питание двигателя отключить, то его магнитное поле затухнет только через небольшой промежуток времени. Если в этот момент подключить к статорной обмотке двигателя батарею конденсаторов, то энергия магнитного поля будет переходит сначала в заряд конденсаторов, а затем снова возвращаться в обмотку статора. При этом возникнет тормозной момент, который остановит двигатель. Такое торможение часто называют конденсаторным.

Величина тормозного момента будет зависеть от емкости конденсаторов, чем больше емкость, тем больше момент

Конденсаторы могут быть включены постоянно, а могут отключаться во время работы двигателя с помощью контактора.

Можно обойтись и без конденсаторов, просто замкнув с помощью ключей SA, обмотку статора по схеме “звезда”, предварительно отключив ее от сети с помощью контактора K. Тогда торможение произойдет значительно быстрее, за счет остаточного магнетизма двигателя. Такое торможение еще называется магнитным торможением.

Рекомендуем к прочтению - регулирование скорости асинхронного двигателя

  • Просмотров: 18291
  • ТОРМОЖЕНИЕ И РЕВЕРСИНГ (асинхронный двигатель)

    3.3
    В приводах, требующих быстрого замедления, двигателю необходимо развивать отрицательный крутящий момент для торможения, особенно в системах с низким крутящим моментом нагрузки и / или высокой инерцией. Поскольку крутящий момент зависит от скольжения, необходимо произвести правильное изменение скольжения. Помимо регулирования частоты или изменения количества полюсов обмотки статора, есть два способа вызвать отрицательный крутящий момент в асинхронной машине: включение и динамическое торможение.

    Подключение заключается в изменении последовательности фаз напряжения питания,

    , что легко достигается путем замены любых двух выводов питания двигателя. Это приводит к обратному вращению магнитного поля в двигателе; скольжение становится больше единицы, и развиваемый крутящий момент пытается заставить двигатель вращаться в противоположном направлении. Если требуется только остановка привода, двигатель должен быть отключен от линии питания примерно в момент нулевой скорости.
    Включение является довольно жесткой операцией, потому что и кинетическая энергия привода, и входная электрическая энергия должны рассеиваться в двигателе, главным образом в роторе. Этот метод торможения можно сравнить с переключением передачи на задний ход для замедления движения автомобиля. Общее количество тепла, выделяемое в роторе, примерно в три раза превышает начальную энергию системы привода. Поэтому следует использовать заглушку с осторожностью, чтобы не допустить термического повреждения ротора до
    . Низкоинерционные приводы и двигатели с высоким сопротивлением ротора и, следовательно, с большим крутящим моментом высокого скольжения (см. Рисунок 2.17) являются лучшими кандидатами для эффективного подключения.
    , что составляет только две трети номинального крутящего момента, а ток статора в 6,6 раз превышает номинальное значение. Максимальный тормозной момент при использовании этого метода достигается при нулевой скорости и равен начальному крутящему моменту 227 Нм (см. Таблицу 2.2). Соответствующий ток статора 250 A / ph (см. Раздел 3.2) все еще очень высок и в 6,3 раза превышает номинальный ток.
    Инерция момента массы нагрузки составляет 2 X 0,4 = 0,8 кг м2, а энергия Ev, рассеиваемая в роторе, в три раза превышает начальную кинетическую энергию системы привода.Таким образом,

    Динамическое торможение осуществляется путем циркуляции постоянного тока в обмотках статора. Для торможения двигатель отключается от линии электропередачи, а любые две его фазы подключаются к источнику постоянного напряжения. Ток статора постоянного тока создает стационарное магнитное поле, поэтому в стержнях ротора индуцируются переменные ЭДС и токи
    , и создается тормозной момент. Тормозной момент TM bp определяется приближенным уравнением

    , где / s dc обозначает постоянный ток статора.m- Действительно, при стационарном поле тормозной двигатель можно рассматривать как работающий на суперсинхронной скорости. Хотя регенерация энергии невозможна, количество тепла, рассеиваемого в роторе, составляет одну треть от тепла, затрачиваемого на закупоривание, и примерно равно начальной кинетической энергии системы привода.
    Устройство динамического торможения показано на рисунке 3.5. Ток торможения постоянным током встречает только сопротивление статора, поэтому источник постоянного тока, подающий этот ток, должен иметь напряжение намного ниже номинального переменного напряжения двигателя.Поэтому используется понижающий трансформатор, пониженное вторичное переменное напряжение которого преобразуется в напряжение постоянного тока с помощью диодного выпрямителя. Обычно двигатель работает с замкнутыми контактами 1 и разомкнутыми контактами 2 и 3. Для торможения двигатель отключается от линии электропередачи путем размыкания контактов 1, а две его фазы соединяются с выпрямителем путем замыкания контактов 2. Контакты 3 одновременно замыкаются, обеспечивая электропитание для трансформатора. В больших двигателях вместо

    РИСУНОК 3.5 Система динамического торможения.
    однофазный трансформатор и выпрямитель на рисунке 3.5, их трехфазные аналоги могут быть использованы.
    Энергия Ер, рассеиваемая в роторе, равна начальной кинетической энергии системы привода, то есть она составляет всего одну треть от этой величины при использовании пробки. На основании результатов примера 3.1 Er - 26923/3 = 8974 Дж. Сравнение засорения и динамического торможения показало определенное превосходство последнего метода. Средний тормозной момент намного выше, чем при подключении, а тепло, выделяемое в двигателе, как в статоре, так и в роторе, значительно ниже.■
    Для некоторых приводов требуется длительная остановка. Например, слишком быстрое снижение скорости конвейерной ленты может привести к разливу, а у центробежного насоса - к повреждению трубы из-за эффекта гидравлического удара. В таких случаях силовые электронные устройства плавного пуска могут использоваться для медленного снижения (понижения) напряжения статора.
    Реверсирование привода асинхронного двигателя включает в себя торможение двигателя и повторный запуск в противоположном направлении. Торможение и запуск могут быть выполнены любым из способов, описанных выше.Подсоединение является хорошим вариантом для двигателей, работающих на ходу, в то время как простого отключения двигателя от линии электропередачи может быть достаточно для быстрой остановки приводов с высоким крутящим моментом реактивной нагрузки. В некоторых приводах задний ход выполняется в зубчатой ​​передаче, чтобы не влиять на работу двигателя.


    ,

    Торможение асинхронного двигателя - рекуперативное, включающее и динамическое торможение

    Торможение - это процесс снижения скорости асинхронного двигателя. При торможении двигатель работает как генератор, создающий отрицательный крутящий момент, который противодействует движению двигателя. Торможение асинхронного двигателя в основном подразделяется на три типа. Они

    1. Регенеративное торможение
    2. Подключение или торможение обратным напряжением
    3. Динамическое торможение
      • AC динамическое торможение
      • Самодинамическое торможение
      • DC динамическое торможение
      • Торможение с нулевой последовательностью

    Торможение асинхронного двигателя подробно описано ниже.

    1. Регенеративное торможение

    Входная мощность привода асинхронного двигателя определяется по формуле, приведенной ниже.

    где φ с - фазовый угол между напряжением фазы статора и током фазы статора I с . Для работы двигателя угол фазы всегда меньше 90º. Если скорость ротора становится больше, чем синхронная скорость, то относительная скорость между проводником ротора и полем вращения воздушного зазора изменяется на противоположную.

    В этом обратном направлении ротор индуцирует ЭДС, ток ротора и компонент тока статора, который уравновешивает обороты ротора.Когда φ с больше, чем 90º, тогда мощность потока реверсирует и дает рекуперативное торможение. Ток намагничивания создавал поток воздушного зазора.

    Характер кривой крутящего момента показан на рисунке выше. Когда частота питания фиксирована, рекуперативное торможение возможно только для скоростей, превышающих синхронную скорость. При переменной частоте скорость не может быть получена для скорости ниже синхронной скорости.

    Основным преимуществом рекуперативного торможения является то, что генерируемая мощность используется полностью.И главный недостаток заключается в том, что при питании от источника постоянной частоты двигатель не может работать ниже синхронной скорости.

    2. Подключение

    Когда последовательность фаз питания двигателя, работающего на скорости, меняется на противоположную путем взаимного соединения любых двух фаз статора на клемме питания, режим работы переключается с двигателя на подключение, как показано на рисунке ниже. Закупорка - это расширение характеристики двигателя для отрицательной последовательности фаз с третьего квадранта на второй.Изменение последовательности фаз меняет направление вращающегося поля.

    3. Динамическое торможение

    • AC Динамическое торможение - Динамическое торможение достигается, когда двигатель работает от однофазного источника питания, отсоединив одну фазу от источника и оставив ее открытой или подключив ее к другой фазе. Два соединения соответственно называются двух- и трехпроводными.

    При подключении к однофазному источнику питания двигатель можно рассматривать как питаемый трехфазным набором напряжений прямой и обратной последовательности.Общий крутящий момент, создаваемый машиной, является суммой крутящего момента, вызванного напряжением прямой и обратной последовательности. Когда ротор имеет высокое сопротивление, тогда чистый крутящий момент отрицателен, и операция торможения получается.

    Предположим, что фаза А двигателя, подключенного к звезде, разомкнута. Тогда ток, протекающий через фазу A, становится равным нулю, то есть I a = 0, а ток через другие две фазы равен I B = - I C .

    Компоненты прямой и обратной последовательностей I p и I n представлены уравнением.

    , где α = e j20 °

    • Самовозбуждение торможения с использованием конденсатора - В этом методе три конденсатора постоянно подключены к двигателю. Значение конденсатора выбрано таким образом, чтобы при отключении от линии двигатель работал как самовозбуждающийся индукционный генератор. Тормозное соединение и процесс самовозбуждения показаны на рисунке ниже.

    Кривая A - это кривая намагничивания без нагрузки, а линия B представляет ток через конденсатор.E - индуктивное напряжение статора на фазу линии. Конденсатор подает необходимый реактивный ток для возбуждения.

    • Динамическое торможение постоянным током - При этом методе индукционный статор подключается к источнику постоянного тока. Способ получения питания постоянного тока с помощью диодного моста показан на рисунке ниже.

    Поток постоянного тока через статор создает стационарное магнитное поле, а движение ротора в этом поле вызывает напряжение в неподвижных обмотках.Таким образом, машина работает как генератор, и генерируемая энергия рассеивается в сопротивлении цепи ротора, создавая динамическую обмотку.

    • Торможение с нулевой последовательностью - При этом торможении три фазы статора соединяются последовательно через один источник переменного или постоянного тока. Такой тип соединения известен как соединение с нулевой последовательностью, потому что ток во всех трех фазах является синфазным. Характер кривой скорости-крутящего момента для источника переменного и постоянного тока показан на рисунке ниже.

    При использовании источника переменного тока торможение может использоваться только до одной трети синхронной скорости. Тормозной момент, создаваемый этим соединением, значительно больше, чем автомобильный. При постоянном торможении доступен полный диапазон скоростей, и торможение является необходимым для динамического торможения, поскольку вся генерируемая энергия теряется на сопротивление ротора.

    ,

    Два основных метода торможения двигателя

    Торможение двигателя

    Для торможения двигателя используются два основных основных метода: торможение постоянным током и динамическое торможение. Мы рассмотрим оба подробно, начиная с электрического торможения.

    Два основных метода, используемых для торможения двигателя (постоянный и динамический впрыск) (фото любезно предоставлено: bearingsdynamics.com.au)
    1. Инжекционный тормоз постоянного тока
    2. Динамическое торможение

    1. Торможение постоянным током

    Инжекционное торможение постоянным током - это метод торможения, при котором постоянный ток (DC) подается на стационарные обмотки двигателя переменного тока после снятия напряжения переменного тока.Это эффективный и эффективный метод торможения большинства двигателей переменного тока.

    Инжекционное торможение

    DC обеспечивает быстрое и плавное торможение для всех типов нагрузок, включая высокоскоростные и высокоинерционные нагрузки.

    Напомним, что противоположные магнитные полюса притягиваются и подобно магнитным полюсам отталкиваются. Этот принцип, когда он применяется к двигателям переменного и постоянного тока, является причиной, по которой вал двигателя вращается на .

    Рисунок 1 - Инжекционное торможение двигателем постоянного тока.

    В асинхронном двигателе переменного тока, когда напряжение переменного тока снимается, двигатель в течение определенного периода времени останавливается, так как нет индуцированного поля для его вращения.Поскольку время выбега может быть неприемлемым, особенно в аварийной ситуации, можно использовать электрическое торможение, чтобы обеспечить более немедленную остановку.

    При подаче напряжения постоянного тока на стационарные обмотки после снятия переменного тока в статоре создается магнитное поле, которое не изменит полярность .

    В свою очередь, это постоянное магнитное поле в статоре создает магнитное поле в роторе. Поскольку магнитное поле статора не изменяется в полярности, он будет пытаться остановить ротор, когда магнитные поля выровнены (от N до S и от S до N).

    Демонстрация торможения двигателем постоянного тока (ВИДЕО)

    Единственное, что может удерживать ротор от остановки при первом выравнивании , - это инерция вращения нагрузки, соединенной с валом двигателя. Однако, поскольку тормозное действие статора присутствует постоянно, двигатель тормозится быстро и плавно до полной остановки.

    Поскольку нет частей, которые вступают в физический контакт во время торможения, обслуживание сводится к минимуму .

    Вернуться к методам торможения ↑


    2. Динамическое торможение

    Динамическое торможение - это еще один метод торможения двигателя. Это достигается путем повторного подключения работающего двигателя, чтобы он действовал как генератор, сразу после его выключения , быстро останавливая двигатель. Действие генератора преобразует механическую энергию вращения в электрическую энергию, которая может рассеиваться в виде тепла в резисторе.

    Может потребоваться динамическое торможение двигателя постоянного тока , потому что двигатели постоянного тока часто используются для подъема и перемещения тяжелых грузов, которые трудно остановить .

    Должен быть доступ к обмоткам ротора, чтобы подключить двигатель для работы в качестве генератора. На двигателе постоянного тока доступ осуществляется через щетки на коммутаторе.

    В этой цепи выводы якоря двигателя постоянного тока отсоединены от источника питания и сразу подключены через резистор, который действует как нагрузка. Чем меньше сопротивление резистора, тем выше скорость рассеивания энергии и тем быстрее двигатель замедляется.

    Рисунок 2 - Динамическое торможение часто используется с электромеханическим тормозом с трением

    Обмотки возбуждения двигателя постоянного тока остаются подключенными к источнику питания.Якорь генерирует напряжение, называемое «противоэлектродвижущая сила» (CEMF) . Этот CEMF заставляет ток течь через резистор и якорь. Ток вызывает рассеивание тепла в резисторе, отвод энергии из системы и замедление вращения двигателя.

    Сгенерированный CEMF уменьшается с уменьшением скорости двигателя. Когда скорость двигателя приближается к нулю, генерируемое напряжение также приближается к нулю. Это означает, что тормозное действие уменьшается с уменьшением скорости двигателя.

    В результате двигатель не может быть остановлен до полной остановки с помощью динамического торможения. Динамическое торможение также не может удерживать груз после его остановки , потому что больше нет действия торможения.

    По этой причине электромеханические фрикционные тормоза иногда используются вместе с динамическим торможением в приложениях, требующих удержания нагрузки, или в тех случаях, когда необходимо остановить большую тяжелую нагрузку . Это похоже на использование парашюта для замедления гоночной машины перед включением тормозов.

    Динамическое торможение для двигателей переменного тока может управляться преобразователем частоты.

    Вернуться к методам торможения ↑

    Ссылка // Основы двигателей и управления двигателем Eaton

    ,

    Смотрите также


    avtovalik.ru © 2013-2020
    Карта сайта, XML.