Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое тормоз в асинхронном двигателе

Что такое тормоз в асинхронном двигателе

§ 110. Регулирование скорости вращения, реверсирование и торможение асинхронных двигателей

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением

n = n(1 — S) =f1 ⋅ 60(1 — S).
p

Отсюда следует, что скорость асинхронного двигателя можно регулировать изменением какой-либо их трех величин:

числа пар полюсов p; частоты f1 тока питающей сети; скольжения S.

Изменение числа полюсов электродвигателя. Для возможности изменения числа пар полюсов двигателя статор его выполняют либо с двумя самостоятельными трехфазными обмотками, либо с одной трехфазной обмоткой, которую можно пересоединять на различные числа полюсов.

На рис. 265, а схематически показаны две катушки одной фазы, соединенные последовательно. Из чертежа видно, что катушки создают четыре магнитных полюса.


Рис. 265. Изменение числа пар полюсов на статоре электродвигателя

Те же две катушки, соединенные параллельно между собой, создадут уже только два полюса (рис. 265, б). Пересоединение обмоток статора производится при помощи специального аппарата — контроллера. При этом способе регулировка скорости вращения двигателя совершается скачками.

На практике встречаются двигатели, синхронные скорости вращения (n) которых могут быть равны 3000, 1500, 1000 и 750 оборотов в минуту.

Регулировку скорости вращения двигателя путем изменения числа полюсов можно производить только у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Ротор с короткозамкнутой обмоткой может работать при разных числах полюсов магнитного поля. Наоборот, ротор двигателя с фазной обмоткой может нормально работать лишь при определенном числе полюсов поля статора. Иначе обмотку ротора также пришлось бы переключать, что внесло бы большие усложнения в схему двигателя.

Изменение частоты переменного тока. При этом способе частоту переменного тока, подводимого к обмотке статора двигателя, изменяют при помощи специального преобразователя частоты. Регулировку изменения частоты тока выгодно производить, когда имеется большая группа двигателей, требующих совместного плавного регулирования скорости вращения (рольганги, текстильные станки и т. п.). Этот способ регулирования скорости мало распространен ввиду сложности его осуществления.

Введение сопротивления в цепь ротора. Первые два способа регулировки скорости вращения асинхронного двигателя требуют или специального исполнения двигателя, или наличия специального преобразователя частоты и поэтому широкого распространения не получили.

Третий способ регулировки скорости вращения асинхронных двигателей состоит в том, что во время работы двигателя в цепь обмотки ротора вводят сопротивление регулировочного реостата.

Рассматривая рис. 256, на котором построены естественная и реостатная механические характеристики асинхронного двигателя, мы видим, что с увеличением активного сопротивления цепи ротора возрастает величина скольжения S, соответствующая заданному значению вращаемого момента М (величина вращающего момента, развиваемого двигателем, равна моменту сопротивления на валу двигателя). Таким образом, вводя дополнительно активное сопротивление в цепь фазного ротора, мы увеличиваем скольжение S и, следовательно, снижаем скорость вращения ротора n. Такой способ регулирования применим только для асинхронных двигателей с фазным ротором.

Регулировочный реостат включают в цепь ротора так же, как и пусковой реостат. Разница между пусковым и регулировочным реостатом состоит в том, что регулировочный реостат рассчитан на длительное прохождение тока. Для двигателей, у которых производится регулировка скорости вращения путем изменения сопротивления в цепи ротора, пусковой и регулировочный реостаты объединяются в один пускорегулировочный реостат.

Недостатком этого способа регулирования является то, что в регулировочном реостате происходит значительная потеря мощности, тем большая, чем шире регулировка скорости вращения двигателя. На рис. 266 изображена схема включения асинхронного двигателя с пускорегулировочным реостатом.


Рис. 266. Схема включения асинхронного двигателя с пускорегулировочным реостатом

Реверсирование асинхронных двигателей. Для изменения направления вращения (реверсирование) асинхронного двигателя следует поменять местами два любых провода из трех, идущих к обмоткам статора двигателя. При этом меняется направление вращения магнитного поля статора и двигатель станет вращаться в другую сторону. Реверсирование двигателя может быть произведено при помощи переключателя (перекидного рубильника), магнитного пускателя и других устройств.

Торможение асинхронных двигателей. В условиях эксплуатации нередко возникает необходимость торможения двигателя с целью ускорить его остановку.

Торможение электрических двигателей может быть механическим, электромеханическим и электрическим. Электромеханическое торможение производится при помощи ленточного или колодочного тормоза, действующего на тормозной шкив, закрепленный на валу двигателя. Ослабление ленты или колодок осуществляется тормозным электромагнитом, обмотка которого соединена параллельно с обмоткой статора двигателя.

Если при работе двигателя переключить две любые фазы, то при этом двигатель начнет развивать вращающий момент, направленный в обратную сторону. Вращение ротора замедляется. Когда скорость вращения приближается к нулю, следует отключить двигатель от сети, в противном случае ротор под действием развиваемого момента начнет вращаться в противоположном направлении. Применяются и другие способы электрического торможения асинхронных двигателей.

Что такое тормоз в асинхронном двигателе

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта
Читать еще:  Что такое оппозитный двигатель внутреннего сгорания

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Торможение противовключением. Режим противовключения имеет место в том случае, когда ротор включенного в сеть элек­тродвигателя по инерции или под действием момента сопротив­ления вращается в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля статора. При этом электродвигатель развивает значительный тормозной момент и происходит весь­ма интенсивное торможение.

Данный способ торможения применяется как для ускорения остановки механизма, так и для получения устойчивых скоро­стей при спуске грузов (в подъемных устройствах). Если, например, требуется быстро остановить электродвигатель, то можно на ходу произвести переключение его статорной обмотки (поменять местами две фазы). При этом магнитное поле ста­тора начнет вращаться в сторону, противоположную направле­нию вращения ротора, который будет интенсивно затормажи­ваться. При снижении скорости ротора до нули статорную об­мотку необходимо от сети отключить, иначе ротор начнет вра­щаться в противоположную сторону.

Допустим, асинхронная машина работает в двигательном ре­жиме на естественной характеристике а в точке 1 при М 1 =М с (рис. 51,а). Чтобы перевести электродвигатель в режим противовключения, в его роторную цепь вводится добавочное сопротивление R п и изменяется направление вращения магнит­ного поля путем переключения статорной обмотки. Очевидно, что при этом электродвигатель должен перейти на работу по искусственной характеристике b, уравнение которой будет иметь вид

Переход электродвигателя на работу с естественной харак­теристики (точка 1) на искусственную (точка 2) происходит по прямой, параллельной оси абсцисс. Однако в точке 2 электродвигатель устойчиво работать не может, так как развивае­мый им момент М 2 ни по абсолютной величине, ни по знаку не совпадает с моментом сопротивления М с . Поэтому скорость электродвигателя начинает резко уменьшаться и в точке 3 ста­новится равной 0. В этот момент обмотку статора необходимо отключить от сети, иначе ротор начнет вращаться в противопо­ложную сторону. При использовании режима противовключения для ускорения реверса электродвигателя обмотку статора от сети отключать не следует.

Необходимо иметь в виду, что дополнительное сопротивление R п вводится в цепь ротора с тем, чтобы избежать слишком большого толчка тока в сети. Возможность подключения дополнительных сопротивлений в цепь ротора имеется лишь у электродвигателей с контактными кольцами. У электродвигате­лей же с короткозамкнутым ротором такой возможности нет и для ограничения тока при их торможении иногда дополнитель­ное сопротивление включает в цепь статора, хотя это приводит к существенному снижению тормозного момента.

Режим противовключения дает неплохие результаты, если требуется производить спуск грузов с заданными скоростями. Пусть электродвигатель работает на подъем груза на естественной характеристике а в точке 1 (рис. 51,б), развивая мо­мент М 1 = M с . Когда груз будет поднят на заданную высоту и его необходимо спустить, в цепь ротора можно включить допол­нительное сопротивление R п и электродвигатель перейдет на работу по искусственной характеристике b, уравнение которой

При введении достаточного дополнительного сопротивления ис­кусственная характеристика b будет проходить левее точки 1’ (М 1 =M с ). В этом случае электродвигатель устойчиво будет ра­ботать в точке 4, а груз опускаться со скоростью — n 4 , которую можно регулировать, вводя различные сопротивления в ротор­ную цепь. Чем больше величина сопротивления, введенного в цепь ротора, тем выше установившаяся скорость спуска.

Уменьшая сопротивление роторной цепи, можно соответст­венно уменьшить скорость спуска до нуля, а затем сделать ее отрицательной, т. е. заставить груз подниматься. Последнее воз­можно в том случае, если вращающий момент машины окажет­ся больше, чем момент, создаваемый грузом на ее валу.

Режим противовключения является простым и достаточно на­дежным тормозным режимом, но отличается неэкономичностью из-за больших потерь энергии и в дополнительных сопротивлени­ях. Наилучшие результаты он дает у электродвигателей с кон­тактными кольцами, где имеется возможность произвольно ме­нять активное сопротивление роторной цепи.

Генераторный режим с отдачей энергии в сеть. Ротор асин­хронного электродвигателя под влиянием внешних сил (напри­мер, опускающегося груза) может превысить синхронную ско­рость и вращать в направлении вращения магнитного поля статора со скоростью п 2 >п 1 . В этом случае скольжение s

Соответственно меняют свой знак э. д. с. и ток в роторе, а так­же вращающий момент, развиваемый электродвигателем.

Таким образом, при определенных условиях асинхронный электродвигатель без всяких переключений может переходить из двигательного режима в генераторный, возвращая некоторую часть электроэнергии в сеть.

Торможение с отдачей энергии в сеть чаще всего применяет­ся для ограничения скорости спуска груза у портальных кранов с большой высотой подъема, где этот способ торможения поз­воляет получить существенную экономию энергии.

Уравнение механических характеристик для генераторного режима следующее

Оно показывает, что характеристики электродвигателя являются прямым продолжением характеристики двигательного режима и располагаются во II квадранте (рис. 52).

Кроме того, уравнение (101) показывает, что скорость спус­ка груза можно регулировать, вводя различные активные со­противления в цепь ротора. Недостатком данного способа тор­можения следует считать повышенную скорость спуска груза. Даже при работе на естественной характеристике минимальная скорость спуска груза при данном способе торможения всегда превосходит наибольшую скорость его подъема примерно на 10—12%. При введении же дополнительных сопротивлений в цепь ротора скорость спуска груза значительно увеличивается (в некоторых случаях до двойной синхронной). Очевидно, что чем выше скорость электродвигателя в генераторном режиме, тем больше электроэнергии возвращается в сеть. Расчеты показыва­ют, что таким путем можно возвращать в сеть более 30% энер­гии, затраченной на подъем груза. Особенно большую экономию энергии данный способ дает при погрузке судов, когда высота спуска груза значительно больше, чем высота его подъема.

Читать еще:  Starline a93 не показывает температуру двигателя

Режим динамического торможения. В последние годы в ста­ночных и некоторых крановых схемах широкое применение по­лучил режим динамического торможения асинхронных электро­двигателей при питании обмотки статора постоянным током.

Обмотка статора работающего электродвигателя отключается от сети трехфазного тока и подключается к источнику постоян­ного тока (рис. 53), в качестве которого может использоваться селеновый или купроксный выпрямитель, монтируемый непо­средственно у электродвигателя. При этом магнитное поле ма­шины будет неподвижным, в обмотке ротора при его вращении будет наводиться э. д. с. и появится ток, т. е. электродвигатель превратится в генератор, создающий тормозной момент. Таким образом, данный способ аналогичен торможению электродвига­телей постоянного тока замыканием на сопротивление при независимом возбуждении. Ротор электродвигателя, работающего в этом режиме, может вращаться по инерции или под действием момента внешних сил. Передаваемая при этом электродвигате­лю механическая энергия преобразуется в его роторе в электри­ческую, а последняя в тепловую.

Характеристики режима динамического торможения прохо­дят через начало координат и до некоторого предела их можно считать прямолинейными (см. рис. 53). Жесткость характери­стик определяется величиной активного сопротивления ротор­ной цепи. Чем выше величина сопротивления, тем мягче харак­теристика электродвигателя в этом режиме. Регулируя сопро­тивление, можно изменить число оборотов электродвигателя и тем самым регулировать, например, скорость спуска груза.

Торможение при однофазном включении. Иногда в крановых схемах на время спуска груза обмотка статора подключается только к двум фазам трехфазной сети. При этом вместо вра­щающего будет образовываться пульсирующее магнитное поле статора. Когда ротор под действием внешних сил будет вра­щаться в этом магнитном поле, то согласно закону Ленца в его обмотке будет индуктироваться ток, создающий тормозной момент. Путем соответствующего подбора сопротивлений, вклю­чаемых в роторную цепь, можно получать различные тор­мозные характеристики, позволяющие опускать груз со скоро­стями как ниже, так и выше синхронной. Скорость спуска при одном и том же тормозном моменте будет тем больше, чем большее сопротивление введено в цепь ротора.

Изменение направления вращения. Как указывалось, для изменения направления вращения асинхронного электродвигате­ля необходимо изменить направление вращения магнитного по­ля статора. Для этого достаточно поменять местами любые два провода, подводящие ток к зажимам статора. Такое переключение статорной обмотки можно осущест­вить посредством двухпо­люсного переключателя или двух-, трехполюсных контакторов (рис. 54).

Нужно помнить, что из­менению направления вра­щения на ходу предшествует торможение противовключением, которое для электро­двигателей с фазным рото­ном недопустимо без пред­варительного введения со­противления в цепь ротора.

Реверсирование и электрическое торможение асинхронных двигателей.

Для изменения направления вращения, реверсирования, асинхронного двигателя необходимо поменять местами два любых линейных провода, соединяющих трехфазную сеть со статором машины. При таком переключении порядок чередования токов в фазах изменяется на обратный, что вызывает изменение направления вращения поля и направления вращения двигателя. Схема реверсирования двигателя представлена на рис. 1; положения 1 и 2 рубильника соответствуют различным порядкам чередования токов в фазах и, следовательно, противоположным направлениям вращения двигателя.

Включение неподвижного двигателя в том или другом направлении производится путем включения рубильника в положение 1 или 2. При реверсировании двигателя на ходу путем переключения рубильника вначале происходит торможение от данной скорости до нулевой, а затем разгон в другом направлении. Такое торможение может быть использовано также для торможения при так называемом противовключении. При таком реверсировании или торможении у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором имеют место значительные токи. Поэтому исходя из условий нагрева для этих двигателей допустимо число реверсирований в час не более десятков. Для ограничения токов и увеличения вращающих моментов в цепь фазного ротора асинхронного двигателя вводят сопротивление.

Рассмотрим три основных способа электрического торможения асинхронных двигателей.

Торможение по способу противовключения, как было указано, производится при переключении двигателя на ходу. Магнитное поле при этом вращается в другую сторону относительно направления вращения двигателя, и вращающий момент двигателя является тормозным — действует против направления вращения.

Генераторное торможение имеет место при переключении многоскоростного двигателя на ходу с большей скорости на меньшую, т.е. при переключении машины с меньшего числа полюсов на большее. В первый момент переключения скорость двигателя оказывается намного больше скорости его поля, т.е., скольжение получается отрицательным и машина переходит в режим работы генератором. Торможение происходит с превращением кинетической энергии вращающихся частей в электрическую энергию, которая за вычетом потерь в машине отдается в сеть. Генераторное торможение может быть также в подъемнике при спуске тяжелого груза, разгоняющего двигатель до скорости, превышающей синхронную; тогда машина начинает отдавать в сеть энергию, сообщаемою ей опускающимся грузом.

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых оборотах ваз 21099 карбюратор

Торможение в режиме работы генератором возможно только при сверхсинхронной скорости. Если двигатель в конце торможения должен быть остановлен, то к концу торможении следует перейти на механическое торможение или на другой вид электрического (динамическое, противовключение). Фиксации положения в конце при необходимости производится только с помощью механического тормоза.

При динамическом торможении обмотка статора двигателя отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного или однофазного переменного токи. При этом возможны различные способы соединения фаз обмотки статора.

Обмотка статора, питаемая постоянным током, создает неподвижное магнитное поле. Аналогично тому, как при нормальной работе двигателя его вращающееся поле увлекает за собой ротор, неподвижное поле при динамическом торможении заставляет ротор быстро останавливаться. Кинетическая энергия вращающихся частей переходит в теплоту, выделяющуюся в цепи ротора за счет токов, индуктированных в ней неподвижным полем статора. Плавность торможения обеспечивается регулированием напряжения на зажимах статора, Тормозной момент двигателя с фазным ротором может регулироваться также реостатом в цепи ротора. Недостатком динамического торможения является необходимость наличия источника постоянного тока с низким напряжением.

Что такое электродвигатель с тормозом

  1. Существующие схемы подключения:
  2. Пример с рекуперативной системой
  3. Пример с электромагнитным стопором

Действенным способом снижения скорости вращения двигателя является электрическое торможение. За счёт чего оно происходит? Тормозная сила создается за счёт преобразования кинетической и потенциальной энергии в электрическую.

Способы торможения бывают:

  • механические,
  • электронные.

В первом случае кинетическая энергия конвертируется в термическую. Но более совершенным считается второй вариант, при котором механическое напряжение элементов электродвигателя совсем незначительно. Принцип действия элементов системы здесь намного сложнее. Пока мотор включен во время работы в режиме пуск, диод выпрямляет подаваемый переменный ток.

При переводе системы на остановку или выключение с помощью реле или переключателя напряжение сохраняется. Это напряжение создает электрическое усилие для быстрой и эффективной остановки вращения вала. Чем больше емкость электролитического конденсатора, тем быстрее и эффективнее прекратится вращение ротора.

Существующие схемы подключения:

  • с динамическим торможением;

  • с механическим тормозом;

  • с подключением тормозящих конденсаторов.

Пример с рекуперативной системой

При динамическом торможении асинхронного двигателя обмотку статора отключают от питания переменного напряжения и переключают на сеть постоянного тока. Этот режим поддерживает постоянную скорость вращения под действием внешней нагрузки.

Эффективная схема динамического торможения рекуперативной системы представлена ниже (клик по картинке увеличит ее в размере).

Рекуперативная система для возврата энергии из серии энергонакопительных механизмов имеет в своём составе обмотку возбуждения (11), ротор (12, 13) и дополнительные элементы:

  • переключатели (2, 18) и выпрямительные диоды (10, 15);
  • соединенная последовательно с мотором аккумуляторная батарея (1);
  • цепь управления (3, 19) для контроля рабочего цикла переключателя (2);
  • переключатель полярности (8, 9) для перемены направления вращения двигателя на обратное;
  • схема управления (19).

Двигатель работает в условиях динамического торможения и возврата энергии в аккумулятор. Это позволяет уменьшить потери и добиться экономии топлива. Рекуперация энергии используется в транспортных средствах, таких как погрузчики, электропоезда и т. д.

Пример с электромагнитным стопором

Современная промышленность выпускает различные варианты электродвигателей с тормозом. Установка моторов с электромагнитным тормозом, обычно, осуществляется на оборудовании, которому требуется мгновенная остановка. Это нашло довольно широкое применение для работы на станках и конвейерах, где большую роль играет соблюдение техники безопасности.

На практике это обычные промышленные асинхронные электродвигатели, особенностью которых является их длина (оборудование облачается в специальный кожух).

Движки с электромагнитным тормозом запитываются как от переменного, так и от постоянного тока.

Первый способ подходит для случаев, когда неважно время срабатывания. При прекращении подачи напряжения из-за наведённого магнитного поля происходит постепенное уменьшение тока катушки. Медленное снижение магнитного поля приводит к медленному росту тормозного момента и длительному срабатыванию тормоза.

Второй вариант используется там, где требуется много срабатываний и точное позиционирование электропривода. В момент прерывания тока между катушкой и выпрямителем получается довольно быстрое снижение магнитного поля. Тормозной момент увеличивается быстро и соответственно срабатывание тормоза происходит почти мгновенно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector