Механические характеристики при торможении синхронных машин. Динамический тормоз асинхронного двигателя


Тормозные режимы синхронных машин

Как и в обычных электродвигателях в синхронных машинах помимо пусковых характеристик существуют и тормозные характеристики. Для осуществления нормального тормозного режима синхронного электропривода необходимо выбрать нужный режим электрического торможения машины.

Итак, торможение синхронного электродвигателя может быть осуществлено несколькими способами:

  • Противовключением – реализуется как и режим противовключения асинхронной машины;
  • Динамическое торможение;
  • Рекуперативное торможение (с отдачей энергии в сеть) – такой вид торможения может быть реализован при наличии преобразователя частоты, позволяющего осуществить рекуперацию энергии в сеть;

Торможение противовключением

Торможение противовключением применяется довольно редко, так как оно может вызывать значительные толчки тока в сеть, иногда превышающие значение тока при пуске, довольно сильный нагрев пусковой обмотки, следствием чего является довольно низкий cosφ и сравнительно малый тормозной момент. На рисунке ниже показаны схемы:

На рисунке а) показан двигательный режим, на рисунке б) показан режим торможения синхронной машины противовключением.

Режим динамического торможения

Режим динамического торможения синхронного электродвигателя от асинхронного отличается тем, что в синхронном электродвигателе статорная обмотка отключается от сети и подключается к тормозным резисторам, на которых гасится энергия, вырабатываемая электрической машиной при торможении. Схема приведена ниже:

При работе в двигательном режиме выключатель QF замкнут. При переходе электродвигателя в режим динамического торможения выключатель QF размыкается, а QF1 замыкается, при этом напряжение с обмотки возбуждения не снимается. В итоге машина переходит в генераторный режим, а энергия, которая вырабатывается при этом, гасится на резисторах R1, R2, R3, создавая тем самым тормозной момент. При таком режиме работы расход электроэнергии значительно ниже, чем при противовключении. Интенсивность замедления зависит от величины сопротивлений R1, R2, R3. Также на интенсивность влияет и параметры источника постоянного тока возбуждения. Если возбудитель находится на валу машины (собственный возбудитель), то время замедления значительно возрастет, так при уменьшения скорости вращения синхронного электродвигателя будет падать ток возбуждения. Если возбудитель питается от другого источника тока, то момент торможения поддерживается постоянным.

Рекуперативное торможение

Схема показана ниже:

Приведенная схема может реализовывать две схемы торможения – рекуперативное или динамическое. При использовании схемы инвертора позволяющего проводить рекуперацию энергии, оно будет произведено, но такая схема будет немного дороже чем схема с динамическим замедлением (показана пунктиром). Если электропривод имеет частые пуски и остановы, то применять схему с рекуперативным торможением более целесообразно, чем при длительных или кратковременных режимах работы. При выборе схемы питания необходимо произвести технико – экономические расчеты целесообразности применения какой – то из схем.

elenergi.ru

Динамическое торможение асинхронных двигателей

Применяется для быстрой остановки асинхронных двигателей в нереверсивных приводах. Для динамического торможения, обмотка статора отключается от сети трех фазного переменного тока и включения на пониженное напряжение постоянного тока.Обмотка статора включается по одной из схем. При соединении звездой постоянный ток проходит через две фазы статора (рис1-1)

Рис (1-1) Схемы включения обмоток статора при динамическом торможении.

Постоянный ток, протекая по обмотке статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле с синусоидальным распределением индукции по расточке статора. Если ротор по инерции или под действием активного статического момента вращаться в магнитном поле статора, то в обмотке ротора наводится ЭДС, которая в замкнутом контуре ротора создает ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создает тормозящий электромагнитный момент.

Асинхронный двигатель в указанных условиях представляет собой обращенный синхронный генератор, работающий при частоте на сопротивление ротора. Относительная угловая скоростьв режиме динамического торможения аналогична скольжениюS.

Механическая характеристика режима динамического торможения является неблагоприятной. Тормозящий момент незначителен. Для усиления тормозного эффекта в двигателях с фазным ротором вводят добавочные сопротивления в цепь ротора. добавить вводят добавочные сопротивления в цепь ротора

Рис.(1-2) Механическая характеристика асинхронного двигателя в режиме динамического торможения является неблагоприятной.

Торможение асинхронных двигателей противовключением

Режим противовключения возникает, когда ротор двигателя под действием внешних сил или по инерции, начинает вращаться в направлении противоположном вращению поля статора. Этот режим используется для экстренных остановок двигателя в реверсируемых электроприводах, а так же обеспечения посадочной скорости при опускании тяжелых грузов.

Практически режим противовключения получают изменением порядка следования фаз сети в обмотке статора. Изменение следования фаз осуществляется переключением двух любых линейных проводов, подведенных к статору двигателя.

При этом электропривод будет затормаживаться от скорости (что соответствует скольжению) до скорости(). Затормаживание происходит под действием отрицательного динамического момента.

В момент, когда двигатель необходимо отключить от сети, иначе он будет разгоняться в противоположном направлении: при реактивном статическом моменте на валу (если) до скорости, а при активном моменте будет разгоняться до скорости.

То есть при активном моменте двигатель будет работать последовательно в режимах:

Рис 1-3 Механическая характеристика асинхронного двигателя при торможении противовключением

В режиме противовключения двигатель преобразует кинетическую энергию, движущихся по инерции масс, в электрическую энергию, которая в виде тепла выделяется в цепи ротора. Одновременно двигатель работает как трансформатор. Он (двигатель) потребляет энергию из сети и расходует ее на нагрев сопротивлений ротора. Потребляемый двигателем ток превышает . В результате двигатель может перегреваться. Поэтому для ограничения толчка тока ротора в цепь двигателя с фазным ротором одновременно с противовключением вводят добавочное сопротивление.

При активном статическом моменте на валу двигателя с фазным ротором режим противовключения можно также получить, включением в цепь ротора добавочных сопротивлений (большой величины) уменьшить пусковой момент двигателя до значения меньшего, чем.

Режиму противовключения соответствуют скольжения

и обычно находящиеся в пределах .

Рис 1-4 Переход асинхронного двигателя в режим противовключения под действием активного статического момента.????

studfiles.net

Изучение автоматического торможения асинхронных электродвигателей

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(Минсельхоз России)

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. ПРОФ. И.И.ИВАНОВА»

Кафедра Электротехники и МЖ

Лабораторная работа №3

по дисциплине «Электропривод»

КУРСК – 2007

Составили: профессор Серебровский В.И.

преподаватель Назаренко Ю.В.

Лабораторная работа №3

Изучение автоматического торможения асинхронных электродвигателей

Цель работы: Изучить принцип работы и схемы автоматического управления торможением асинхронного короткозамкнутого электродвигателя

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Асинхронный двигатель (АД) может работать в следующих тормозных режимах:

а) генератором;

б) противовключения;

в) динамического торможения.

Изучение работы асинхронного двигателя в режиме генераторного торможения

Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть возможно при частоте вращения ротора АД выше синхронной, при этом АД создает момент, противодействующий моменту вращения приводной машины. Тем самым, пытаясь затормозить приводной двигатель, АД загружает его, забирает с его вала механическую энергию и превращает ее в электрическую, становясь генератором (отсюда название тормозного режима). Механические характеристики асинхронного двигателя в координатах М и n имеет вид (рис. 3.1)

По мере приближения частоты вращения АД, работающего в двигательном режиме, к синхронной (n c) момент его приближается к нулю.

При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора воздействием внешнего момента, когда частота вращения ротора больше частоты вращения магнитного поля (n > n o), двигатель работает генератором параллельно с сетью, в которую он может отдавать электрическую энергию, потребляя при этом реактивную мощность для возбуждения.

Генераторному торможению с отдачей энергии в сеть соответствуют участки характеристики, расположенной в квадрате II (рис.3.1). В этом режиме критический момент имеет большую величину, чем в двигательном режиме. Режим генераторного торможения с отдачей энергии в сеть применяется практически в двигателях с переключением полюсов, а также в приводах грузоподъемных машин, тормозных стендах (подъемники, экскаваторы и т.д.).

Изучение работы асинхронного двигателя в режиме торможения противовключением

Испытуемый двигатель оборудован устройством – реле контроля скорости (РКС) (иначе – реле контроля частоты вращения вала).

Механические характеристики трехфазного асинхронного электродвигателя

1-естественная; 2, 3, 4-искуственные характеристики; 5-характеристика торможения противовключением ; 6, 7- характеристика динамического торможения. линия перехода из двигательного режима в генераторный.

Рис. 3.1.

Схема подсоединения обмоток асинхронного двигателя

при изучении работы АД в режиме противовключения

а- с промежуточным реле; б- без промежуточного реле.

Рис. 3.2.

Торможение противовключением имеет большее применение на практике. Режим торможения противовключением может быть получен изменением порядка следования фаз в обмотке статора, т.е. изменением направления вращения магнитного потока. Для ограничения тока и получения соответствующего момента при торможении необходимо у двигателей с контактными кольцами включить в роторную цепь дополнительное сопротивление Rт. Ротор при этом вращается против поля и постепенно замедляется. Когда скорость спадает до нуля, двигатель должен быть отключен до сети, иначе он может вновь перейти в двигательный режим, тогда ротор его будет вращаться в направлении обратном предыдущему. Таким образом, схема автоматического торможения асинхронного электродвигателя должна, во-первых, после отключения асинхронного электродвигателя автоматически подключать обмотку статора электродвигателя «на реверс», во-вторых, автоматически отключать обмотку статора от питающей сети при снижении частоты вращения ротора до нуля.

Автоматизация торможения противовключением АД достигается с помощью реле контроля скорости. Оно состоит из постоянного магнита P, помещенного внутри подвижного кольца С (статор). Постоянный магнит наглухо соединен с валом электродвигателя и вращается вместе с ним. Кольцо С имеет обмотку в виде беличьего колеса и жестко соединено с рычагом K. При вращении вала электродвигателя, а, следовательно, и магнита P, в статоре реле появляется ток, поле которого, взаимодействуя с полем магнита, создает вращающий момент, стремящийся повернуть статор в сторону вращения магнита. Величина этого момента зависит от частоты вращения ротора (вала) электродвигателя.

Схема работы РКС

Рис. 3.3.

При достижении электродвигателем определенной частоты вращения момент на реле становится достаточным, чтобы повернуть статор РКС с рычагом K и отжать пружину, действующую на контактную систему. Контактная система РКС в электрической схеме управления автоматическим торможением асинхронного электродвигателя производит соответствующие переключения, чем и достигается автоматизация торможения. При остановке электродвигателя рычаг K возвращается в исходное положение. Характеристика перехода из двигательного режима работы АД в тормозной приведена на рис. 3.1.

Торможение противовключением используют для быстрой остановки механизмов с большими моментами инерции или же для сокращения непроизводительного времени работы механизмов при естественном торможении и ускорение времени замены обрабатываемой детали.

Пуск и автоматическое торможение противовключением асинхронного электродвигателя осуществляются по схеме, показанной на рис. 3.2, а. В ней используются два контактора — линейный KЛ и тормозной КТ, промежуточное реле РП, реле контроля скорости РКС, кнопки КнП — «пуск» и КнС — «стоп».

Контакторы КЛ и КТ включены по обычной реверсивной схеме. Защита двигателя осуществляется либо автоматическим выключателем, либо предохранителями и тепловыми реле.

Для пуска двигателя нажимают кнопку «Пуск». При этом срабатывает линейный контактор КЛ и включает двигатель в сеть. Контактор КЛ имеет два замыкающих и один размыкающий блок-контакты. Один замыкающий, блок-контакт шунтирует кнопку «пуск», другой подготав­ливает цепь катушки реле РП. При достижении валом двигателя некоторой скорости контакты реле РКС замы­каются и реле РП срабатывает. При этом один его замыкающий контакт шунтирует блок-контакт КЛ в цепи катушки реле РП, другой контакт реле РП также замыкается и подготавливает цепь питания катушки тормозного контактора КТ. При работе двигателя катушка контактора КТ не может получить питания, так как размыкающий блок-контакт КЛ в цепи катушки КТ разомкнут.

При нажатии кнопки «стоп» контактор КЛ отключается, его размыкающий блок-контакт в цепи катушки контактора КТ замыкается, контактор КТ срабатывает и подает на статор двигателя питание с обратной последовательностью фаз. Двигатель затормаживается, и при скорости ротора, близкой к нулю, реле РКС размыкает свои контакты, реле РП обесточивается и отключает кон­тактор КТ. Торможение на этом заканчивается.

Схема на рис. 3.2, б отличается от предыдущей тем, что в ней отсутствует промежуточное реле РП, но для управления требуются кнопки «пуск» и «стоп» как с замыкающими, так и с размыкающими контактами.

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно подключением обмотки статора на сеть постоянного тока. Для перехода их двигательного режима в режим динамического торможения контактор КЛ

(рис. 3.4) отключает статор от сети переменного тока, а контактор КТ присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепь статора включается дополнительное сопротивление.

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 возникает тормозной момент, величина которого зависит от намагничивающей силы статора, сопротивления ротора и скорости двигателя.

Механические характеристики для этого режима приведены в нижней части квадрата П (рис. 3.1). Они проходят через начало координат, так как при скорости равной нулю, тормозной момент в этом режиме также равен нулю. Критическое скольжение зависит от сопротивления, включенного в ротор. Оно увеличивается пропорционально росту сопротивления. Величина максимального момента при этом не изменяется (Мкр).

Динамическое торможение асинхронного электродвигателя с возбуждением статора постоянным током. Торможение противовключением получается резким, что для ряда приводов недопустимо. При динамическом торможении с возбуждением статора постоянным током тормозной момент нарастает плавно, максимальный тормозной момент получается при низкой скорости (20—30% номинальной).

Для осуществления динамического торможения асинхронного двигателя необходимо двигатель отключить от сети и подать на статор постоянный ток. Хорошие тормозные характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором получаются при подаче в статор постоянного тока, в 3-4 раза превышающего ток холостого хода Iх двигателя. Постоянный ток подают либо от сети (если есть заводская сеть постоянного тока), либо от выпрямителя.

Так как при постоянном токе ток в обмотках статора двигателя ограничивается только их омическим сопротивлением, напряжение источника постоянного тока должно быть значительно ниже номинального переменного напряжения (U__<10%Uн~). После окончания торможения питание статора постоянным током должно отключаться.

Схема управления динамическим торможением асинхронных электродвигателей зависит от источника постоянного тока (заводская сеть постоянного тока или выпрямитель) и времени затухания магнитного потока двигателя после отключения статора от сети переменного тока. В двигателях с фазным ротором (которые включаются и отключаются с введенным сопротивлением в цепь ротора) магнитный поток статора спадает практически мгновенно. В двигателях с короткозамкнутым ротором магнитный поток спадает замедленно (для малых двигателей в течение 1—1,5 с).

Постоянный ток для возбуждения статора двигателя от заводской сети подается сразу же после отключения статора от сети переменного тока (независимо от типа ротора двигателя).

При питании статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором от выпрямителя нельзя сразу после отключения статора от сети переменного тока подавать питание от выпрямителя, так как исчезающий в статоре магнитный поток индуктирует в его обмотках большую э. д. с, которая может повредить выпрямитель.

Поэтому подают постоянный ток на статор с некоторой выдержкой времени, пока не спадет магнитный поток статора.

Схема подсоединения обмоток асинхронного двигателя

при изучении работы АД в режиме динамического торможения

Рис. 3.4.

Пуск и динамическое торможение асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляются по схеме, показанной на рисунке 3.4. В ней используются два контактора —линейный КЛ и тормозной КТ. Для управления двигателем, служит ключ КУ, а для осуществления нулевой блокировки — реле РП. Для управления торможением используются два электромагнитных реле времени РДТ1 и РДТ2. Постоянный ток на статор подается от выпрямителя Вп, питающегося от понижающего трансформатора Тр.

Для пуска двигателя подают напряжение на схему и ставят ключ КУ в нулевое положение. При этом через его контакты 1—2 катушка реле РП получает питание, реле срабатывает, один его замыкающий контакт шунтирует контакты 1—2 ключа КУ, другой замыкающий контакт включает трансформатор Тр. После этого поворачивают ключ КУ в положение I и через его контакты 2—3 подается питание на катушку контактора КЛ. Контактор КЛ срабатывает и главными контактами подключает статор электродвигателя к сети. Размыкающие блок-контакты КЛ в цепи катушки контактора КТ размыкаются, а замыкающий контакт в цепи катушки реле РДТ1 замыкается, реле РДТ1 срабатывает и своим замыкающим контактом включает реле РДТ2. Реле РДТ1 и РДТ2 своими контактами готовят цепь катушки контактора КТ к торможению. В таком положении схема находится при работе двигателя.

Для остановки двигателя нужно повернуть ключ управления КУ в нулевое положение. При этом катушка контактора КЛ отключается и статор двигателя отключается от сети. Также лишается питания катушка реле РДТ1. Размыкающий контакт КЛ в цепи катушки контактора КТ замыкается. Лишившись питания, реле РДТ1 с выдержкой 1—1,5 с (достаточной для затухания магнитного потока двигателя) отпускает свой якорь, и через его замкнутые размыкающие контакты подается питание на катушку контактора КТ. Контактор КТ срабатывает и подает постоянный ток от выпрямителя на статор двигателя. Ротор двигателя быстро затормаживается.

Одновременно с этим реле РДТ1 своим замыкающим контактом, который размыкается, лишает питания катушку реле РДТ2. Это реле отпадает с выдержкой, достаточной для полного торможения двигателя. При этом замыкающие контакты реле РДТ2 размыкаются и контактор КТ отключается, прекращая подачу постоянного тока в статор двигателя. Реле РДТ2 должно отключить контактор КТ через 2—3 с после остановки двигателя.

  1. Изучить устройство, принцип действия и назначения частей реле контроля скорости. Подключить двигатель к клеммам «Фазные провода», «Нулевой провод» (расположены на нижней панели стенда справа).

  2. Подключить тормозные резисторы Rт к клеммам 3-4, 5-6. Подключить реле контроля скорости к клеммам 8-9.

  3. Пустить асинхронный двигатель в работу нажатием кнопки «Пуск» КнП. Заметим здесь, что АД подключен к сети посредством автоматического выключателя ВА.

  4. Затормозить асинхронный двигатель нажатием кнопки «Стоп» КнС. Заметим время торможения двигателя.

  5. Повторить п.5. для 3-х других значений Rт

  6. Отчет по этой части работы должен содержать схему рис. 3.2, данные опытов, наблюдаемые студентами, кривые, выводы.

Задание на опыты для изучения работы ад в режиме динамического торможения

  1. Собрать схему. Подключить двигатель к клеммам «Фазные провода», «Нуль».

  2. Подключить клеммы 4 и 6 через резистор Rт к источнику положительного тока 24 В.

  3. Подключить катушку и контакт реле времени РВ к клеммам 8-9.

  4. Переменный ток 220 В подать на клеммы «Переменный ток».

  5. Пустить асинхронный двигатель в работу.

  6. Осуществить динамическое торможение А.

  7. Повторить п.6 при другом сопротивлении резистора Rт.

  8. Повторить п.6 при двух-трех различных установках реле времени РВ.

  9. Отчет по этой части работы должен содержать схему рис.3.4, данные

опытов, наблюдаемые студентами описание принципов торможения и выводы.

Контрольные вопросы

1. Как осуществляется динамическое торможение электродвигателя?

2. Как осуществляется торможение электродвигателя противовключением?

3. Как изменится тормозная механическая характеристика электродвигателя при введении добавочного тормозного сопротивления?

4. Какой вид торможения является наиболее эффективным способом остановки привода?

studfiles.net

Динамическое торможение - асинхронный двигатель

Динамическое торможение - асинхронный двигатель

Cтраница 1

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется подключением обмотки статора к источнику постоянного тока. Машина работает как синхронный генератор с неподвижными полюсами. Части механических характеристик ( рис. 5.8) 5 - 0 ( для двигателя с короткозамкнутым ротором) и 5 - 0 ( на реостатной характеристике двигателя с фазным ротором) соответствуют динамическому торможению.  [2]

Динамическое торможение асинхронных двигателей подобно динамическому торможению двигателей постоянного тока и заключается в том, что статор отключается от сети переменного тока и на время торможения подключается к источнику постоянного тока.  [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 контактор / С / ( рис. 3.32) отключает статор от сети переменного тока, а контактор К2 присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрены внешние резисторы.  [4]

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешнее сопротивление. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор / / / ( рис. 2 - 43) отключает статор от сети переменного тока, а контактор 2Л присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрено внешнее сопротивление.  [6]

Динамическое торможение асинхронного двигателя возникает, если в обмотку статора подается постоянный ток, а ротор вращается за счет механической энергии, поступающей со стороны вала от постороннего источника, либо за счет собственного запаса кинетической энергии. Тормозной момент образуется в результате взаимодействия неподвижного потока машины с током, вызванным этим потоком, во вращающемся роторе.  [8]

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется путем подключения обмотки статора к сети постоянного тока. Обмотка ротора двигателя с контактными кольцами замыкается при этом на сопротивление. Наиболее распространенная схема включения двигателя в режиме динамического торможения приведена на рис. 2 - 26 а. Существуют также другие схемы включения обмоток статора на постоянный ток, но физические процессы, происходящие в двигателе, остаются неизменными для любой схемы. Постоянный ток обмотки статора создает неподвижное магнитное поле.  [9]

Динамическое торможение асинхронных двигателей обычно применяют для быстрой и точной остановки нереверсивного привода. Схема на рис. 30, а предподчти-тельна при частых пусках и выключениях электропривода с неизбежными кратковременными бросками тока, а также при наличии отдельного источника постоянного тока. Здесь предусмотрена защита двигателя при помощи максимальных реле РМ вместо тепловых, недостаточных в таких условиях эксплуатации. При нажатии пусковой кнопки П линейный контактор Л включает двигатель, а замыкающий блок-контакт Л включает реле динамического торможения РДТ. Выключение двигателя и его автоматическое торможение осуществляется при нажатии кнопки С, чем обесточивается линейный контактор Л, и включается контактор торможения Т блок-контактом Л, В обмотку статора подается постоянный ток через замыкающие контакты Т; реле РДТ выключается, а его контакт РДТ разрывает цепь контактора Т через заданный промежуток времени, достаточный для останова двигателя.  [11]

Режим динамического торможения асинхронного двигателя имеет две разновидности: торможение с независимым возбуждением постоянным током и режим торможения с самовозбуждением.  [12]

Недостатком динамического торможения асинхронного двигателя обычно бывает потеря всей энергии торможения в сопротивлениях.  [13]

Для динамического торможения асинхронного двигателя статор отключают от сети и две его любые фазы подключают к сети постоянного тока.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru


Смотрите также