Тормозные режимы для двигателей постоянного тока с независимым (параллельным) возбуждением.

Тормозные режимы. Для двигателей с независимым воз­буждением возможны три режима торможения: рекуперативное, противовключением и динамическое.

Рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть возможно ^в том случае, когда скорость двигателя, вращающегося в том же направлении, что и в двигательном режиме, станет больше скорости холостого хода, например при спуске груза. Схема включения Двигателя в этом режиме остается такой же, как и в двигательном, но поскольку угловая скорость якоря становится больше скорости холостого хода (ω > ω _о), э.д.с. также будет выше напряжения сети и ток идет от двигателя в сеть. Кривые механических характеристик этого режима начинаются в точке, соответствующей иде­альному холостому ходу (ω _о), и являются продолжением таких же характеристик двигательного режима во II и IV (после реверса) квадрантах (на рис. 6, б линии с двумя засечками). Кинетическая энергия опускающегося груза преобразуется в электрическую, ко торая отдается в сеть. Знак момента меняется на отрицательный и уравнение (6) приобретает вид

Как видно из рассматриваемого рисунка, с увеличением сопро­тивления реостата в цепи якоря жесткость механических характе­ристик уменьшается и интенсивность торможения снижается. Ре­куперативное торможение применяют в приводе рудничных подъ­емных машин и экскаваторов (спуск скипа, клети, ковша). Данный вид торможения экономичен, но имеет недостаток—его можно осуществить лишь при сравнительно высоких скоростях.

Динамическое торможение реализуется включением обмоток якоря на специальный реостат, а обмотки возбуждения в сеть. Дви­гатель работает в режиме генератора, преобразуя механическую энергию, запасенную в движущихся частях машин, в электриче­скую, которая затем в реостате превращается в тепловую. В режи­ме динамического торможения подводимое к двигателю напряже­ние равно нулю.

Механические характеристики динамического торможения представляют собой прямые линии, проходящие через начало ко­ординат (линии с тремя засечками).

Торможение противовключением. Если при работе в двигатель­ном режиме вращающий момент двигателя снизить с помощью реостата так, чтобы он стал меньше статического момента сопро­тивления, то двигатель остановится (точка А, рис. 6, 6) и далее под действием груза начнет вращаться в противоположном направле­нии (линия АВ). В этом случае вращающий момент двигателя бу­дет иметь направление, противоположное опусканию груза, т. е. станет тормозным. Смена направления вращения вызовет измене­ние знака э. д. с., которая теперь будет складываться с приложен­ным напряжением. Ток двигателя будет значительно больше, чем в двигательном режиме. В этом случае его значение можно опре­делить из выражения

Соответственно большим будет и развиваемый двигателем тормозной момент, что может привести к слишком резкому торможе­нию. Механическая характеристика режима противовключения, достигнутого вышеуказанным способом, — продолжение механиче­ской характеристики двигательного режима в квадранте IV (на рис. 6, 6 линия с четырьмя засечками).

Торможение двигателя противовключением возможно и другим способом: переменой полярности обмотки якоря двигателя на хо­ду; э.д.с. двигателя, как и в предыдущем случае, будет направлена согласно с напряжением сети, а момент—встречно направле­нию вращения якоря и при этом обеспечит торможение. При переключении полярности обмотки якоря знак момента изменится. Двигатель, работающий до переключения в точке 1, при переклю­чении обмотки якоря перейдет в точку 2 в квадранте //. При оста­новке (точка 3) двигатель должен быть отключен, так как иначе он может разогнаться в обратном направлении и начать работать в двигательном режиме [линия 3 — (—ω _о)].

Лекция 4. ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ И СМЕШАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

На рис. 6.2, а показана схема подсоединения к сети электродвигателя последовательного возбуждения. Об­мотка возбуждения 0В и обмотка якоря Я соединяются последовательно и через реостат Rp подсоединяются к сети. Вследствие этого поток возбуждения Ф зависит от тока якоря, т. е. от нагрузки. Для этого вида двигателей при ненасыщенной магнитной системе магнитный поток можно считать пропорциональным току якоря I_я, а вра­щающий момент будет вычисляться по формуле

Отсюда ток якоря

Так как для двигателей постоянного тока напряже­ние сети уравновешивается э.д.с, якоря Е и падением напряжения в обмотках двигателя, то можно записать

Э. д. с. якоря Е пропорциональна частоте вращения n и магнитному потоку Ф, т, е.

Подставив значение Е и I_я в формулу (6.5) и решив уравнение относительно n, получим

Так как в уравнении (6.6) п и М переменные величи­ны, то это уравнение является уравнением механической характеристики двигателя.

При малой нагрузке характеристика имеет большую крутизну, при больших нагрузках магнитная система насыщается и поток уже почти не зависит от нагрузки — характеристика превращается в почти прямолинейную, с малой крутизной (рис. 6.2, б).

Из уравнения механической характеристики следует, что;

а) при уменьшении вращающего момента М до нуля частота вращения возрастает до бесконечности — дви­гатель идет «в разнос» (может произойти механическое повреждение якоря). Таким образом, электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения нель­зя включать в сеть без механической нагрузки на его валу;

б) при п = 0 величина вращающего момента будет значительная, пропорциональная квадрату напряжения сети. Таким образом, двигатель развивает значительный вращающий момент (2, 2—3, 5 М_ном) при небольших зна­чениях частоты вращения п;

в) при уменьшении величины - M вначале растет медленно, а затем—быстро.