Перечислите способы торможения асинхронного двигателя и дайте краткую их характеристику.

1. Торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное торможение, генераторный режим работы параллельно с сетью) возможно при скорости выше синхронной. Механические характеристики асинхронного двигателя в координатах М и ω представлены на рисунке. В квадранте I расположены участки характеристик двигательного режима для трех различных сопротивлений роторной цепи. По мере приближения скорости двигателя к скорости идеального холостого хода, или синхронной скорости, момент двигателя приближается к нулю.

При дальнейшем увеличении угловой скорости под влиянием внешнего момента, когда ω > ω ₀, двигатель работает в режиме генератора параллельно с сетью, которой он может отдавать электрическую энергию, потребляя при этом реактивную мощность для возбуждения. Торможению с отдачей энергии в сеть отвечают участки характеристик, расположенные в верхней части квадранта II.

, + для двигательного режима, - для рекуперативного торможения.

В этом режиме, как видно из формулы, максимальный момент имеет большее значение, чем в двигательном.

Режим торможения с отдачей энергии в сеть применяется практически для двигателей с переключением полюсов, а также для приводов грузоподъемных машин (подъемники, экскаваторы и т. п.) и в некоторых других случаях.

2. Торможение противовключением имеет значительно большее применение на практике. Режим торможения противовключением может быть получен, так же как и для двигателя постоянного тока, при движущем моменте нагрузки M_z> М_п. Для ограничения тока и получения соответствующего момента необходимо при использовании двигателя с фазным ротором в его роторную цепь включить дополнительный резистор. Установившемуся режиму при торможении противовключением соответствует, например, точка -ω _уст на характеристике R_p2.

Механическая характеристика для R_p1 в режиме торможения противовключением не обеспечивает устойчивой работы. Торможение противовключением может быть получено также путем переключения на ходу двух фаз обмотки статора, что ведет к перемене направления вращения магнитного поля (переход из точки a в точку d на рис. ниже). Ротор при этом вращается против направления движения поля и постепенно замедляется. Когда угловая скорость спадет до нуля (точка b), двигатель нужно отключить от сети, иначе он может вновь перейти в двигательный режим, причем ротор его будет вращаться в направлении, обратном предыдущему (точка c). При реализации торможения для ограничения тока и момента АД производится включение добавочных резисторов в цепи ротора и статора.

3. Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешние резисторы. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения отключает обмотку статора от сети переменного тока и присоединяют её к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрены внешние резисторы.

Проходя по обмотке статора, постоянный ток образует неподвижное поле, основная волна которого дает синусоидальное распределение индукции. Во вращающемся роторе возникает переменный ток, создающий свое поле, которое также неподвижно относительно статора. В результате взаимодействия суммарного магнитного потока с током ротора возникает тормозной момент, который зависит от МДС статора, сопротивления ротора и угловой скорости двигателя. Двигатель в этом случае работает в режиме генератора независимо от сети переменного тока, преобразовывая кинетическую энергию движущихся частей электропривода и рабочей машины в электрическую, которая рассеивается в виде тепла в цепи ротора.

Механические характеристики для этого режима приведены в нижней части квадранта II. Они проходят через начало координат, так как при угловой скорости, равной нулю, тормозной момент в этом режиме также равен нулю. Максимальный момент пропорционален квадрату приложенного к статору напряжения и возрастает с его ростом. Критическое скольжение зависит от сопротивления роторной цепи. Оно увеличивается пропорционально росту сопротивления. Максимальный момент при этом не изменяется.

Торможение с самовозбуждением основано на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает (исчезает не мгновенно) в течение некоторого, пусть и небольшого интервала времени. За счет энергии этого затухающего поля и использования специальных схем включения АД можно обеспечит его самовозбуждение и реализовать тормозной режим. (конденсаторное и магнитное торможение)

На практике применяют чаще всего торможение противовключением, особенно когда требуется осуществить перемену направления вращения (реверс), или динамическое торможение.

14.От каких параметров зависит форма механической характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании? Приведите примеры характеристик и поясните, чем можно добиться расширения диапазона регулирования скорости.

Обычно в приводе с АД, как и в приводе с ДНВ, стремятся получить на всех скоростях одинаковую перегрузочную способность двигателя . Чтобы это обеспечить, нужно обеспечить постоянство критического момента. При этом считают, что этому соответствует условие .

Механические характеристики при частотном регулировании (рис выше) разделяются на характеристики, соответствующие частотам ниже номинальной (сетевой) и выше её.

В области частот ω _0эл< ω _0элН выполняется соотношение , так как напряжение, подводимое к АД, регулируется от номинального в сторону уменьшения.

В области частот ω _0эл> ω _0элН регулирование скорости ведется при U1=U1ном=const (т.к. по условиям нормальной работы АД нельзя повышать напряжение сверх номинального), то есть критический момент будет уменьшаться при увеличении частоты.

Однако из уравнения (+ для двигательного режима, - для рекуперативного торможения) очевидно, что в общем случае этот закон регулирования не обеспечивает постоянство критического момента. Он обеспечивает М_кр=const только если можно пренебречь значением активного сопротивления статора R1≈ 0. Тогда

По мере снижения скорости относительно индуктивных сопротивлений влияние R₁ увеличивается. Из схемы следует, что для обеспечения постоянства М_кр нужно менять пропорционально частоте не напряжение на зажимах Д, а напряжение за активным сопротивлением статора, т.е. обеспечить закон частотного регулирования . Чтобы обеспечить такой закон регулирования нужно, чтобы в процессе регулирования U₁ возрастало на величину падения напряжения от тока статора в сопротивлении R₁.

Расширение диапазона регулирования на нижней скорости возможно путем применения поддержки напряжения. На нижней скорости напряжение устанавливается больше, чем при . Это вызывает увеличение критического момента, а следовательно и жесткости характеристики.

при

при

Изменение Е_а пропорционально частоте целесообразно в тех случаях, когда момент нагрузки не зависит от скорости. Если , то может быть целесообразно выбрать иной закон частотного регулирования, который может быть характеризован как при разных значениях n.