Способы торможения электроприводом, применяемые на грузоподъемных машинах.

Динамическое торможение осуществляется отключением двигателя от сети трехфазного тока и подсоединением обмотки статора к сети постоянного тока. Магнитный поток в обмотках статора, взаимодействуя с током ротора, создает тормозной момент.

На рис.1 приведена схема прямого пуска асинхронного двигателя с динамическим торможением в функции времени. Двигатель запускается с помощью контактора КМ1. Одновременно замыкается цепь питания реле времени КТ (при включенном автоматическом выключателе QF), так как блок-контакт КМ1 в цепи реле времени замыкается. Контакт реле времени замкнется, но контактор КМ2 не получит питания, поскольку разомкнётся контакт контактора КМ1 в цепи контактора КМ2.

Для остановки двигателя нажимается кнопка SB2 «Стоп». Контактор КМ1 обесточивается, размыкая свои контакты в силовой цепи двигателя. Одновременно с этим замыкается контакт КМ1 в цепи контактора КМ2, вследствие чего контактор КМ2 срабатывает и замыкает свои силовые контакты в цепи постоянного тока. Обмотка статора двигателя отключается от трехфазной сети и подключается к сети постоянного тока. Двигатель переходит в режим динамического торможения. В схеме применено реле времени с выдержкой времени при размыкании. При скорости, близкой к нулю, контакт КТ размыкается, вследствие чего кон­тактор КМ2 обесточивается и двигатель отключается от сети.

Рис.1. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени

Интенсивность торможения регулируется с помощью резистора R. В схеме применена блокировка с помощью размыкающих контактов КМ1 и КМ2 для невозможности включения статора двигателя одновременно в сеть постоянного и трехфазного тока. Управлять динамическим торможением можно в функции скорости с помощью реле контроля скорости SR.

На рис.2 приведена схема управления асинхронным двигателем с динамическим торможением в функции скорости. Включается автоматический выключатель QF и с помощью контактора КМ1 двигатель запускается. Для торможения нажимается кнопка SB2 «Стоп». Контактор КМ1 обесточивается, так как контакт реле контроля скорости замыкается при пуске двигателя, а размыкающий контакт замыкается при отключении контактора КМ1. Кон­тактор КМ2, срабатывая, замыкает свои контакты. Статор двига­теля отключается от сети трехфазного тока и подключается к сети постоянного тока. При скорости, близкой к нулю, контакт SR размыкается и двигатель отключается от сети.

Рис.2. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции скорости

Торможение противовключением асинхронного двигателя осуществляется путем изменения порядка чередования фаз, но при скорости, близкой к нулю, необходимо отключить двигатель от сети. Управление торможением осуществляется в функции скорости двигателя, причем скорость контролируется с помощью реле контроля скорости.

На рис.3 приведена схема управления асинхронным двигателем с торможением противовключением. Она работает следующим образом: подача напряжения на схему осуществляется включением автоматического выключателя QF. Для пуска электродвигателя используется кнопка SB1 и контактор КМ1. Одновременно замыкается контакт SR реле контроля скорости, но контактор КМ2 не включен, так как при включении контактора КМ1 размыкается его контакт в цепи контактора КМ2.

Для торможения нажимается кнопка SB2 «Стоп», контактор КМ1 теряет питание, вследствие чего замыкается контакт КМ1 в цепи контактора КМ2, который, срабатывая, подключает двигатель к сети с изменением порядка чередования фаз. Происходит торможение двигателя в режиме противовключения. При скорости, близкой к нулю, контакт SR реле контроля скорости размыкается и отключает контактор КМ2. Двигатель останавливается. Схема имеет электрическую блокировку, чтобы невозможно было одновременно включить контакторы КМ2 и КМ1.

Рис.3. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с торможением противовключением

Наиболее простой способ электрического торможения— торможение противовключением. При этом делается реверс двигателя: он переключается для работы в противоположном направлении, хотя ротор продолжает вращаться в прежнем направлении против поля статора. Теперь скорость пересечения проводников ротора магнитным полем статора будет больше синхронной, скольжение превысит единицу, момент двигателя изменит направление и станет тормозным. Напряжение ротора в этом случае будет больше напряжения при неподвижном роторе, и поэтому ток и тормозной момент двигателя необходимо ограничить, включив большое сопротивление в цепь ротора. Как только механизм остановится, двигатель необходимо немедленно отключить от сети, иначе механизм начнет двигаться в противоположном направлении.

Торможение быстроходных тяжелых мостовых кранов производят одновременно электрическим и механическим тормозами.

Для кранов с небольшой частотой вращения механизмов подъема спуск груза с торможением при сверхсинхронной частоте вращения двигателя вполне удовлетворяет условиям эксплуатации. Для быстроходных механизмов подъема, особенно при повышенной точности посадки груза, этот способ становится непригодным.

Рис.4. Схема торможения однофазным питанием статора

При электрическом торможении двигателя со сверхсинхронной частотой вращения установившаяся частота вращения не может быть меньше синхронной, и для небольших перемещений или снижения частоты вращения перед остановкой приходится включать двигатель толчками, не давая ему развить полную частоту вращения. При этом способе управления быстроходными механизмами требуется высокая квалификация крановщика. Поскольку при таком виде торможения быстро изнашиваются двигатели и аппаратура, применяют нижесинхронное торможение.

Наиболее простой способ нижесинхронного торможения — противовключение, позволяющее значительно снизить скорость спуска тяжелого груза перед посадкой и разгрузить механический тормоз, которому придется сделать лишь часть тормозной работы. Этот способ торможения обладает двумя недостатками: скорость спуска зависит от массы груза, и даже при небольшом изменении массы груза скорость его спуска значительно меняется; если массы груза недостаточно, чтобы преодолеть момент двигателя, возможен подъем груза вместо спуска.

Эти недостатки усложняют такой способ управления и иногда создают определенную опасность.

Торможение противовключением наиболее пригодно для грейферных и магнитных кранов, быстроходные механизмы подъема которых требуется интенсивно тормозить. При этом отсутствуют указанные недостатки, так как масса груза на крюке, а также масса грейфера и магнита достаточно велика для того, чтобы при спуске не могло быть подъема.

Торможение двигателя при нижесинхронной частоте вращения можно получить способом динамического торможения постоянным током. Обмотка статора двигателя при этом питается постоянным током, а ротор замыкается на сопротивление. Постоянный ток создает неподвижное магнитное поле в статоре. Ротор, вращаясь в этом магнитном поле, индуктирует в своих обмотках ЭДС, а так как обмотки замкнуты на сопротивление, в цепи ротора пойдет ток и возникнет магнитное поле, которое создаст определенный тормозной момент. Чем выше частота вращения ротора, тем больше индуктированная ЭДС, а следовательно, и тормозной момент.

Способ динамического торможения постоянным током применяют редко из-за сложности электрооборудования, а также вследствие того, что нижесинхрониая частота вращения механизма спуска возможна только при тяжелых грузах.

Значительно проще осуществить торможение однофазным питанием статора. Обмотки статора для получения тормозного эффекта включаются по схеме, представленной на рис.4. Ротор при этом способе также замыкается на сопротивление. Этот способ очень прост, но имеет и недостатки: повышенные ток и нагрев статора, а при малых массах грузов — неудовлетворительное регулирование.

Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени и динамическим торможением в функции скорости показана на рис.5. Схема работает следующим образом. Включаются автоматические выключатели QF1 и QF2, в результате чего реле времени КТ получает питание и размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1.

Для запуска асинхронного двигателя с фазным ротором нажимается кнопка SB1 «Пуск», что приводит к срабатыванию контактора КМЗ и запуску двигателя с резисторами в цепи ротора. Одновременно размыкающий контакт контактора КМЗ отключает реле времени от сети, но контактор КМ1 не срабатывает, поскольку размыкающий контакт КТ замыкается с выдержкой времени. По истечении выдержки времени реле КТ контакт КТ замыкается, что приводит к срабатыванию контактора КМ1, контакты которого замыкаются и шунтируют резисторы в цепи ротора, в результате чего двигатель переходит работать на естественную механическую характеристику.

Для перевода асинхронного двигателя с фазным ротором в режим динамического торможения нажимается кнопка SB2 «Стоп». Контактор КМЗ обесточивается, размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1 и замыкает контакт в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает, так как контакт реле контроля скорости SR замкнут. Вследствие этого обмотка статора отключается от трехфазной сети и подключается к постоянному току. Одновременно контактор КМ1 обесточивается, размыкает свои контакты и в цепь ротора вводится резистор R.

При скорости, близкой к нулю, контакт реле контроля скорости SR размыкается, контактор КМ2 обесточивается и размыкает свои контакты. Двигатель отключается от сети постоянного тока. Схема приходит в исходное положение.

Рис.5. Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в одну ступень в функции времени и динамическим торможением в функции скорости: а — силовая цепь; б — цепь управления