Расчет механических характеристик асинхронных двигателей в режиме динамического торможения. Динамическое торможение асинхронного двигателя возникает, если в обмотку статора по­дается постоянный ток, а ротор вращается в результате механи­ческой энергии, поступающей со стороны вала от постороннего источника, или собственного запаса кинетической энергии. Тор­мозной момент образуется в результате взаимодействия непо­движного магнитного потока машины с электрическим током, вызванным этим потоком, во вращающемся роторе.

Возможны две системы построения схем динамического тормо­жения: 1) с питанием от отдельного источника постоянного тока; 2) по схемам торможения с самовозбуждением (рис. 2.17).

Рассчитываем механические характеристики асинхронных двигателей с фазовым ротором в режиме динамического торможе­ния с. самовозбуждением по универсальным кривым (метод завода «Динамо»).

Для получения универсальных зависимостей между параме­трами двигателя расчетные соотношения представляют в относи­тельных единицах. При этом за базисные напряжения, силу тока статора и приведенную силу тока ротора, момент и скольжение принимают

где I_o.н — сила тока холостого хода в двигательном режиме.

Учитывая указанные соотношения и схемы замещения асин­хронного двигателя, можно записать следующие зависимости между основными параметрами машины:

По формулам (2.44)—(2.46) и универсальной кривой намагни­чивания (рис. 2.18) крановых машин построены универсальны« графические зависимости I₂^*’ = f(s*)  (рис. 2.19, а) и I₁* = f (s*) (рис. 2.19, б), на основании которых рассчитывают кривые I₂^*’ = f (I₁*) (см. рис. 2.19, в) с параметрической зависимостью от М *'. В схеме самовозбуждения силы тока статора и ротора связаны соотношением

где I_п* — сила тока подпитки двигателя от внешнего источника; k_c — коэффициент приведения тока ротора к току статора; k_экв — коэффициент приведения постоянного тока возбуждения, подводимого к статору, к эквивалентному по МДС трехфазному току, k_экв = 0,815.

Коэффициент приведения тока ротора к току статора

где k_cx — коэффициент схемы выпрямления, для трехфазной мостовой схемы k_cx = 0,815; k_т— коэффициент трансформации двигателя от статора к ротору; k_пc — коэффициент, определяемый схемой подключения выпрямительного моста; обычно для применяемой потенциометрической схемы на рис. 2.17 k_пс =r_сн /(r_пc + r₁) (здесь r₁ — сопротивление фазы статора; r_пс — внешнее сопро­тивление роторной цепи, параллельно которой включен выпрямительный мост; k_пс= 0,8?0,92).

Совместное решение графических зависимостей I₂’* = f (I₁*) и зависимости (2.47), являющейся уравнением прямой линии, позволяет определить значения М* = f (I₁*) и I₂’* = f (I₂*) и по ним значения s* = f (M*).

Значения s и М, необходимые для построения механических характеристик, определяются из выражений

R₂’ ступень сопротивления в линии ротора;   r₁k_псk_т² — дополнительное сопротивление цепи постоянного тока, приведенное к цепи переменного тока; k_и — коэффициент, учитывающий потери напряжения в выпрямительном мосте при коммутации.

В практических расчетах зависимость k_и =f(I_d2) может быть принята линейной

где I_d2 и I_d2ном— сила выпрямленного тока ротора и номинальное значение ее.

Приведенная методика позволяет рассчитать характеристики и в схемах с источником постоянного тока. При этом следует принять I₁* = const.

Как видно из рис. 2.19, в, введение двигателя в режим само­возбуждения характеризуется пересечением прямой I₂’* = f(I₁*), определяемой принятой схемой электропривода, и кривых I₂’* = f (I₂; М*), характерных для асинхронного двигателя. Кривые при заданных М и s* ? 0 и, следовательно, I₂’* ? ?, как следует из выражения (2.43), асимптотически приближаются к кривой, определяемой зависимостью

Сопоставляя выражения (2.45) и (2.48), получим в аналити­ческом виде условие самовозбуждения асинхронной машины в режиме динамического торможения без подпитки от посторон­него источника

Коэффициент k_c может быть назван коэффициентом само­возбуждаемости машины.

Если условие (2.49) не выполняется, необходимо обеспечивать подпитку двигателя от отдельного источника постоянного тока. Минимальная сила тока подпитки определяется требуемым макси­мальным моментом и может быть найдена путем нанесения на гра­фики I₂’* =f(I₁*; М*) (см. рис. 2.19, в) прямой bс, проходящей параллельно прямой Oа с уравнением I₂’* = I₁*/k_c и являющейся касательной к кривой I₂’* = f(I*; М*) для требуемого значения момента М*. Отрезок Оb в масштабе равен силе тока подпитки I_п^*. Сила тока подпитки при заданных значениях М* и принятой схеме электропривода опре­деляется коэффициентом трансформации k_т.

На рис. 2.20 построен график зависимости I_п/I_o.п = f/(k_т), рассчитанной для крановых двигателей при М* = 2,5. По найденной силе тока I_п может быть рассчитана схема узла подпитки. Следует отметить, что даже при выполнении условия самовозбуждения для обеспечения устойчивой работы электропривода в установившихся режимах следует сохранить узел подпитки. При этом сила тока подпитки может составить 3—5 % номинальной силы тока дви­гателя.

Электроприводы в режиме динамического торможения с само­возбуждением имеют сравнительно высокие показатели регулиро­вания скоростей. Отношение номинальной скорости подъема груза к минимальной скорости его спуска при одинаковом моменте нагрузки определяется степенью возбуждаемости машины и может быть найдено из выражения

где D_д* — диапазон регулирования при динамическом торможении, D_д* = 1/s*.

Зависимость D_д* в функции коэффициента трансформации для крановых механизмов также построена на рис. 2.20.