Главная Электродвигатели Электродвигатели с последовательным возбуждением Электрическое торможение электродвигателя последовательного возбуждения
Электрическое торможение электродвигателя последовательного возбуждения

При естественной схеме включения двигателя последова­тельного возбуждения из трех известных тормозных режимов, применяются два: режим противовклю­чения и режим динамического торможения. Генераторный же режим при обычной схеме включения электродвигателя невоз­можен, так как при уменьшении момента и тока в двигатель­ном режиме, предшествующем переходу в генераторный режим, Ф ? 0, а п ??.

Режим противовключения. Наиболее часто режим противо­включения используется для ускорения реверса или остановки электродвигателя последовательного возбуждения, но может также использоваться и для торможения во время спуска гру­зов. Для .перевода электродвигателя в режим противовключе­ния при спуске груза приходится включать значительное до­полнительное сопротивление в цепь якоря, что намного увели­чивает непроизводительные потери энергии.

Допустим, электродвигатель механизма подъема крана ра­ботает на подъем груза на естественной характеристике а (рис. 24), уравнение которой

Режим противовключения электродвигателя оследовательного возбуждения при спуске груза

Электродвигатель работает устойчиво в точке 1 (М=Мс) и поднимает груз с постоянной скоростью n1. Когда груз будет поднят на необходимую высоту и потребуется его спустить, в цепь якоря может быть включено значи­тельное дополнительное сопротив­ление R, благодаря чему электро­двигатель перейдет на искусствен­ную характеристику b, уравнение которой

В первоначальный момент электро­двигатель, как известно, должен пе­рейти на работу, соответствующую точке 2 на характеристике b, но работать устойчиво в этой точке не может, так как развиваемый им в этой точке вращающий момент меньше момента сопротивления. Скорость электродвигателя начнет снижаться и в точке 3 станет равной нулю, после чего электродвигатель под действием груза начнет вращаться в про­тивоположную сторону, развивая тормозной момент. Устойчиво электродвигатель будет работать теперь в точке 4, опуская груз со скоростью —n4. Рассмотренный способ перевода электродвигателя последо­вательного возбуждения в режим противовключения применим лишь в том случае, если направление момента сопротивления не зависит от направления вращения электродвигателя, как это имеет место при работе механизма подъема груза. Характе­ристики, соответствующие режиму противовключения, располага­ются в IV квадранте и являются продолжением характеристик двигательного режима.


Схема и характеристика электродвигателя последовательного возбуждения в режиме противовключения

На рис. 25 показана схема и даны характеристики, соответ­ствующие режиму противовключения при реверсе и торможе­нии. Очевидно, что при включенных контактах 1В и 2В (рис. 25, а) электродвигатель работает на характеристике а, b или с (рис. 25, б), уравнения которых:

Следовательно, на характеристике а электродвигатель ра­ботает при замкнутых контактах У и П (естественная характе­ристика), на характеристике b— три разомкнутых контактах У, а на характеристике с — при разомкнутых контактах П, причем Rпр>R1. При размыкании контактов 1В, 2В и замы­кании контактов 1H, 2Н электродвигатель будет работать на характеристиках а', b' или с' в зависимости от состояния контактов У и П. Обычно в мо­мент размыкания контактов 1В, 2В и замыкания контактов 1Н, 2Н, контакты П раз­мыкаются и в цепь электродвигателя вво­дится значительное до­полнительное сопро­тивление Rпр., которое должно уменьшить толчок тока, имеющий место в момент перево­да электродвигателя в режим противовключения. Если до пере­ключения указанных контактов электродви­гатель работал на ес­тественной характери­стике а в точке 1, то при размыкании контактов 1В, 2В и П и замыкании контактов 1Н, 2Н электродви­гатель перейдет на работу, соответствующую точке 2 искусствен­ной характеристики с', уравнение которой

При этом электродвигатель будет развивать значительный тор­мозной момент и его скорость будет резко уменьшаться. В точ­ке 3 скорость меняет свой знак и начинается разгон электродви­гателяв противоположную сторону. В этот момент для уско­рения разгона обычно контакт П замыкают, а контакт У размы­кают и в цепь якоря электродвигателя оказывается включенным сопротивление R1 вместо ранее включенного сопротивления Rпр. При этом электродвигатель переходит на искусственную харак­теристику b1 уравнение которой

Следовательно, разгон электродвигателя в противоположную сторону начинается с точки 4 на характеристике b1. Когда же электродвигатель разовьет некоторое число оборотов, контак­ты У можно замкнуть и электродвигатель перейдет на естест­венную характеристику а1. Устойчиво он будет работать в точке, соответствующей равенству момента сопротивления и вращающе­го момента, развиваемого электродвигателем (точка 7).

Рассмотренный способ торможения электродвигателей по­следовательного возбуждения прост, не требует сложных пере­ключений и особенно часто применяется для механизмов горизонтального передвижения мостов и тележек кранов и механиз­мов поворота. Однако значительные толчки тока и момента, возникающие при переводе электродвигателя в режим противовключеиия, неблагоприятно сказываются на работе соседних потребителей, вызывают нарушение коммутации электродви­гателя и его повышенный нагрев. Это заставляет, как уже ука­зывалось, вводить в цепь якоря значительное дополнительное сопротивление, что приводит к повышению непроизводительных потерь энергии и к увеличению габаритов пускорегулировочной аппаратуры. К недостаткам режима противовключения следует также отнести возможность случайного реверса после останов­ки механизма, если электродвигатель не будет своевременно отключен. Но при необходимости быстрых остановок крановых механизмов при интенсивной их работе режим противовключе­ния является наиболее подходящим тормозным режимом и в этих случаях применяется очень часто.

Режим динамического торможения. Как указывалось, для перевода электродвигателя в режим противов,ключения его якорь необходимо отключить от сети и замкнуть на сопротивле­ние, при этом его обмотка возбуждения должна оставаться под питанием. Это заставляет в случае электродвигателей последо­вательного возбуждения, у которых обмотка возбуждения пи­тается через обмотку якоря, принимать дополнительные меры с тем, чтобы при переводе электродвигателя в режим динамиче­ского торможения обмотка возбуждения получила нормальное питание.

Различают режим динамического торможения рассматрива­емых электродвигателей при независимом возбуждении и при самовозбуждении.

Для осуществления режима динамического торможения при независимом возбуждении якорь электродвигателя необходимо отключить от сети и замкнуть на сопротивление, а обмотку возбуждения оставить включенной в сеть.

Из схемы на рис. 26, а видно, что для этого необходимо контакты Л отключить, а контакты Т включить. Тогда якорь от сети будет отключен и замкнут на сопротивление динамического торможения, а обмотка возбуждения будет получать питание от сети через дополнительное сопротивление Rв, которое необходимо для снижения тока в обмотке возбуждения до величины, при которой магнитный поток электродвигателя ос­тается таким же, как и в случае двигательного режима. Обычно сопротивление Rв выбирают таким, чтобы ток возбуждения был равен номинальному току электродвигателя, т. е. Iв = Iн.

В данном случае скоростные и механические характеристики электродвигателя последовательного возбуждения совершенно не отличаются от соответствующих характеристик электродви­гателя параллельного возбуждения в режиме динамического торможения и подчиняются уравнениям (46) и (47).

Так как обмотка возбуждения от якоря в данном случае от­ключена, то магнитный поток электродвигателя Ф=соnst. Сле­довательно, характеристики электродвигателя последователь­ного возбуждения в режиме динамического торможения при не­зависимом возбуждении прямолинейны, проходят через начало координат и располагаются во II и IV квадрантах, наклон их определяется величиной сопротивления Rд (рис. 26, б). Чем выше величина этого сопротивления, тем больше наклон, т. е. тем мягче характеристика электродвигателя в рассматриваемом режиме. Анализ характеристик, приведенных на рис. 26, б, показывает, что данный способ динамического торможения мо­жет применяться как для ускоренной остановки электродвигате­ля, так и для спуска грузов с устойчивыми скоростями.

Схемы и характеристики электродвигателей последовательного возбуждения в режиме динамического торможения

Режим динамического торможения при самовозбуждении осуществляется несколько иначе. В данном случае для пере­вода электродвигателя в режим динамического торможения контакты Л (рис. 26,в), как и в первом случае, размыкаются, а контакты Т замыкаются. При этом якорь и обмотка возбужде­ния от сети отключаются и замыкаются на сопротивление Rд, причем обмотка возбуждения соединяется с обмоткой якоря таким образом, чтобы ток через обмотку возбуждения протекал в ту же сторону, в которую он протекал в двигательном режиме, в противном случае электродвигатель будет размагничен.

Скоростные и механические характеристики при динамиче­ском торможении с самовозбуждением могут быть построены по уравнениям (46) и (47). Однако в данном случае величина магнитного потока Ф ? const, поэтому характеристики, хотя они и проходят через начало координат, непрямолинейны (рис. 26, г) и являются значительно более мягкими, чем при динамическом торможении с независимым возбуждением, что затрудняет по­лучение пониженных скоростей при спуске тяжелых грузов.

Нужно иметь в виду, что при работе электродвигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением ток и момент электродвигателя уменьшаются значительно быстрее, чем в случае независимого возбуждения, что объясняется сни­жением магнитного потока в процессе торможения. В резуль­тате этого торможение с самовозбуждением оказывается менее интенсивным при тех же условиях. Но по экономическим сооб­ражениям данный способ выгоднее, так как электродвигатель не потребляет электроэнергии из сети и торможение возможно даже в случае перерыва в электроснабжении установки.

Наиболее часто динамическое торможение электродвига­телей последовательного возбуждения применяется там, где нужно обеспечить большую точность остановки и надежность действия, так как данный способ торможения не может вызвать случайного реверса механизма после его остановки, даже если электродвигатель не был своевременно отключен (это не отно­сится лишь к механизмам подъема кранов, реверс которых воз­можен под действием веса поднятого груза). Кроме того, ди­намическое торможение действует независимо от величины на­пряжения сети и не связано с потерями электроэнергии в случае использования торможения с самовозбуждением.