Опишите процесс возникновения режима рекуперативного торможения при изменении скорости двигателя постоянного тока. Проиллюстрируйте ответ на механических характеристиках.

Торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное торможение) осуществляется в том случае, когда скорость двигателя оказывается выше скорости идеального ХХ и его ЭДС e _Д становится больше ЭДС преобразователя e _П.

Двигатель здесь работает в режиме генератора параллельно с сетью, которой он отдает электрическую энергию; ток при этом изменяет свое направление.

i _Я = (e _П− e _Д) / R _ЯЦ = − (e _Д− e _П) / R _ЯЦ, следовательно изменяет знак и момент двигателя, он становится тормозным М _Д= − С _Д Φ i _Я.

Если обозначить тормозной момент через М _Т = − М _Д, то выражение для электромеханической характеристики при ω > ω ₀ примет вид: ω = e _П / С _Д Φ + M _Т∙ R _ЯЦ / (С _Д ∙ Φ)²_.

Первый член в правой части уравнения показывает, что механическая характеристика двигателя независимого возбуждения в этом генераторном режиме при М = 0 проходит через точку, соответствующую угловой скорости идеального ХХ, как и в случае двигательного режима.

Наклон (жесткость) механической характеристики определяется сомножителем второго члена уравнения R _ЯЦ / (С _Д Φ)², который по абсолютному значению остается неизменным. Следовательно, наклон механической характеристики в рассматриваемом генераторном режиме будет таким же как и в двигательном.

Электромеханическая характеристика

i _КЗ= e _П/ R _ЯЦ

ω ₀ = e _П / С _Д Φ

Поскольку М _д пропорционален току якоря, механическая характеристика будет отличаться от электромеханической только масштабом по оси абсцисс.

Режимы работы:

1. Точка идеального ХХ: ток якоря и Мд = 0. Всегда препятст. вращению и двигатель вращается только за счет того, что к валу двигателя приложен движущий момент. iя =0, потому, что при данной скорости ед=0, iя= ед => iя=0.

2. Точка реального ХХ: направление вращения не поменялось. Режим реального ХХ, при котором момент не отдается на вал, а весь э\м момент уравновешивается моментом потерь вращения.

3. Промежуток между точкой реального ХХ и точкой короткого замыкания: двигатель работает с некоторой скоростью ω, момент нагрузки на валу Мвал.

Двигательный режим: при наличии нагрузки на валу.двигатель развивает э/м момент МД1 который за вычетом потерь вращения передается на вал

4. Точка короткого замыкания: момент двигателя Мд=сд’Iкз, (где Iкз=еп/Rяц)

Мвал при приращении скорости в положительном направлении, принимает положительный знак, а в отрицательном – отрицательный.

На графике отмечены квадранты: 1 и 3 – двигательные; 2 и 4 – тормозные. Следовательно точка 5 (4й квадрант) – тормозной режим работы. Торможение в этой точке называется противоточным или торможение с противовключением.

5. 4й квадрант: режим при котором вращение в сторону противоположную вращению двигателя.

ЭДС имеют одинаковый знак.

В этом режиме ток определяется суммой , э/м момент препятствует вращению, совместно с моментом потерь вращения. На валу должен действовать момент Мвала, который преодолевает Мд+ Δ Мвр.

Рекуперативное торможение (генераторный режим):

Двигатель вращается внешним моментом на валу. Тормозная мощность, которая поступает с вала в двигатель, за вычетом потерь, отдается в сеть. (При этом преобразователь должен иметь двухстороннюю проводимость, то есть пропускать ток в обоих направлениях). Таким образом режим рекуперативного торможения является самым экономичным тормозным режимом.

Для перехода из одной точки в другую по показанной механической характеристике в установившемся режиме нужно менять момент на валу двигателя М _вала.

Такое торможение является весьма экономичным, поскольку оно сопровождается отдачей в сеть электрической энергии.