Электрическое торможение асинхронных двигателей

Основные сведения

Электрическое торможение применяют только в электроприводах судовых грузо-

подъемных механизмов, с целью «сброса» скорости перед срабатыванием основного тормо

за. Тем самым облегчается работа основного тормоза, а именно: уменьшаются износ тор-

мозных колодок и их нагрев.

Кроме того, электрическое торможение ограничено применяют в некоторых сиcте-

мах судовой электроавтоматики, например, авторулевых типа АТР, АИСТ и др.

Различают 5 видов электрического торможения асинхронных двигателей:

1. динамическое;

2. рекуперативное;

3. торможение противовключением при активном статическом моменте;

4. торможение противовключением при реактивном статическом моменте.

5. однофазное.

Из всех видов торможения на судах чаще всего применяется рекуперативное (в электроприводах грузоподъемных механизмов).

Рекуперативное торможение асинхронных двигателей

В судовых условиях рекуперативное торможение наступает в двух случаях:

1. всякий раз при переходе с большей скорости на меньшую;

2. при спуске тяжелого груза.

Рассмотрим оба случая поочередно.

Рекуперативное торможение при переходе с большей скорости на мень-

Шую

Рассмотрим процесс рекуперативного торможения на примере перехода с «двойной звезды» на «звезду» (рис. 9.20).

Рис. 9.20. Рекуперативное торможение при переходе с «двойной звезды» на «звезду»

Перед началом торможения двигатель работает в точке «А» в установившемся ре-

жиме, при котором вращающий электромагнитный момент двигателя равен тормозному статическому механизма, М = М , скорость двигателя постоянна и соответствует точке «А». Например, пусть частота вращения ротора n = 2940 об / мин, а скорость вращения

магнитного поля обмотки статора n = 3000 об / мин, т.е. ротор отстает от магнитного по-

ля.

Для торможения двигателя отключают обмотку «двойной звезды» и включают об-

мотку «звезды». Двигатель при постоянстве скорости (n = 2940 об / мин) переходит из точки «А» в точку «В».

На «звезде» скорость вращения магнитного поля обмотки статора n = 1500 об / мин, а сам ротор по инерции вращается с прежней скоростью n = 2940 об / мин, т.е. обгоня

ет магнитное поле обмотки статора. Начиная с точки «В» и на участке «ВСD» асинхрон-

ный двигатель переходит в генераторный режим, преобразуя механическую энергию, полу

чаемую от движущихся масс привода, в электрическую, возвращаемую в судовую сеть.

При этом знак электромагнитного момента двигателя изменяется на противополож-

ный, т.е. этот момент становится тормозным.

. Поэтому, начиная с точки «В», к валу двигателя приложены два тормозных момен-

та – статический М механизма и электромагнитный М двигателя.

Под совместным действием этих моментов двигатель быстро уменьшает скорость ротора по траектории «ВСD», причем в точке «D» скорость ротора уменьшается до скоро

сти вращения магнитного поля обмотки статора n = 1500 об / мин.

Поскольку в точке «D» скорости ротора и магнитного поля одинаковы, двигатель в этой точке переходит режим идеального холостого хода, его электромагнитный момент М = 0.

Однако в точке «D» к валу двигателя остается приложенным второй тормозной мо-

мент – статический момент механизма М . Под действием последнего скорость ротора

продолжает уменьшаться, и на отрезке «DE» станет меньше скорости магнитного поля об-

мотки статора. Двигатель перейдет из режима идеального холостого хода в обычный дви

гательный режим, причем переходный процесс закончится в точке «Е».

Особенности торможения:

1. торможение наступает при условии: ротор обгоняет магнитное поле обмотки

статора, т.е. n > n ;

2. при торможении асинхронный двигатель работает как асинхронный генератор, преобразуя механическую энергию, получаемую от движущихся масс привода, в электри

ческую, возвращаемую в судовую сеть;

3. тормозной момент на валу двигателя сохраняется только на отрезке «ВСD» меха

нической характеристики «звезды»;

4. рекуперативное торможение при переходе с большей скорости на меньшую ши-

роко применяется в электроприводах судовых грузоподъемных устройств, для предвари-

тельного сброса скорости перед наложением основного электромеханического тормоза.

. 3.4. Рекуперативное торможение при спуске тяжелого груза

Рассмотрим процесс рекуперативного торможения при спуске тяжелого груза

(рис. 9.21).

Рис. 9.21. Рекуперативное торможение при спуске тяжелого груза

Для получения этого вида торможения двигатель включают в направлении на «спуск», сразу же переводя привод в режим силового спуска.

При пуске двигатель развивает пусковой момент М , который направлен согласно со статическим моментом механизма М .

Под совместным действием этих моментов двигатель быстро набирает скорость по траектории «АВС», причем в точке «С» скорость ротора увеличивается до скорости вра-

щения магнитного поля обмотки статора.

Поскольку в точке «С» скорости ротора и магнитного поля одинаковы, двигатель в этой точке переходит режим идеального холостого хода, его электромагнитный момент М = 0.

Однако в точке «С» к валу двигателя остается приложенным второй тормозной мо-

мент – статический момент механизма М . Под действием последнего скорость ротора

продолжает увеличиваться, и на отрезке «СD» станет больше скорости магнитного поля обмотки статора. Двигатель перейдет из режима идеального холостого хода в режим подъ

ема груза, причем переходный процесс закончится в точке «D».

Т.о., на отрезке «СD» электромагнитный момент двигателя направлен на подъем, а фактически происходит спуск груза. Поэтому электромагнитный момент является тормоз-

ным, его роль заключается в том, что он стабилизирует скорость спуска груза, не давая

грузу разгоняться свыше скорости, соответствующей точке «D».

Особенности торможения:

1. торможение наступает при условии n > n , т.е. ротор обгоняет магнитное поле

обмотки статора;

2. при торможении асинхронный двигатель работает как асинхронный генератор, преобразуя механическую энергию, получаемую от движущихся масс привода, в электри

ческую, возвращаемую в судовую сеть;

3. тормозной момент на валу двигателя сохраняется только на отрезке «АВС» меха

нической характеристики «звезды»;

4. рекуперативное торможение при спуске тяжелого груза ограничено применяется

в электроприводах судовых грузоподъемных устройств с целью стабилизации скорости опускания груза.