Sw-motors.ru

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

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Принцип действия электрического торможения основан на принципе обратимости электрических машин, согласно ему каждая машина может работать как электродвигателем, так и генератором, то есть переходить из двигательного режима в генераторный режим и обратно. Электрическое торможение подразделяется на рекуперативное и реостатное. Рассмотрим принцип действия электрического торможения на примере рекуперативного торможения.

РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

В тяговом режиме тяговый электродвигатель подключен к контактной сети. Он потребляет из нее электроэнергию и преобразовывает ее в механическую энергию. По его обмоткам протекает ток в направлении, указанном на рисунке 50. Ток, протекающий по обмотке якоря, создает магнитный поток. Он взаимодействуя с магнитным потоком главных полюсов, создает электромагнитные силы F , направление которых определяется Правилом левой руки. На проводник обмотки якоря, расположенный под северным полюсом действует сила F1, а под южным полюсом — F2. Эта пара сил создает электромагнитный вращающий момент Мвр, вращающий якорь по часовой стрелке с частотой n.

При переходе из тягового режима в режим “выбега” линейными контакторами тяговый электродвигатель отключается от контактной сети. Прохождение тока по его обмоткам прекращается и электромагнитные силы исчезают. Однако якорь, под действием накопленной кинетической энергии поезда, которая придвижении по спуску еще возрастает, вращается в прежнем направлении с частотой n (рис. 50, б).

Для перевода тягового электродвигателя в генераторный режим собирается схема рекуперативного торможения. Обмотка его главных полюсов отключается от обмотки якоря и подключаются к независимому источнику питания, которым является генератор АМ-Г преобразователя, а обмотка якоря подключается к контактной сети (рис. 50, в). Проводники обмотки якоря вращаются в магнитном поле главных полюсов и в них индуцируется э.д.с.

Рис.50. Переход тягового электродвигателя из режима двигателя в режим

При уменьшении сопротивления резистора rр в цепи генератора АМ-Г, (точнее в цепи его обмотки главных полюсов) увеличивается его э.д.с., величина тока, протекающего по обмоткам главных полюсов тягового электродвигателя, и его э.д.с. .

При величине э.д.с. электродвигателя большей, чем величина напряжения контактной сети, от плюсового якорного зажима электродвигателя в контактную сеть начинает протекать ток, совпадающий по направлению с э.д.с.. Это свидетельствует о том, что тяговый электродвигатель перешел в режим генератора и этот ток является генераторным током или током рекуперации Iр. Направление тока в обмотке якоря, по сравнению с тяговым режимом, изменилось на противоположное, что привело к изменению направления электромагнитных сил F1 и F2, действующих на проводники обмотки якоря, и электромагнитного момента, созданного этими силами. Он направлен против часовой стрелки, т.е. против частоты вращения якоря и поэтому является тормозным моментом Мт. Чем больше величина тока рекуперации, тем больше этот момент (Мт = См Iр Ф), тем меньше частота вращения якоря и колесной пары.

Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:

· тяговый электродвигатель последовательного возбуждения невозможно перевести в режим генератора. Для работы таких электродвигателей в генераторном режиме их необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей отключаются от обмоток якорей и подключаются к зажимам якоря генератора преобразователя;

· направление тока возбуждения в обмотках возбуждения должно соответствовать направлению тока в режиме работы двигателем;

· суммарная э.д.с. всех тяговых двигателей работающих в режиме генератора должна быть больше напряжения контактной сети на 80-100 вольт;

· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.

· схема рекуперативного торможения должна обеспечивать стабилизацию величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

Маневровые локомотивы

Электрическое торможение

Принцип работы электрического торможения. Электрическое торможение (ЭТ) на тепловозах с электрической передачей может быть сравнительно легко осуществимо. В этом случае тяговые электродвигатели переводятся в генераторный режим работы. Полученная при торможении электрическая энергия рассеивается в виде тепла в тормозных резисторах и частично используется для питания агрегатов собственных нужд, например для привода электродвигателей вентиляторов, охлаждающих тормозные резисторы. Электрическое торможение дает возможность увеличить скорость движения на спусках, а следовательно, обеспечить более экономичное ведение поезда; минимально использовать пневматические тормоза (ПТ), что снижает износ тормозных колодок и бандажей колесных пар тепловоза и вагонов; повысить безопасность движения поездов (наличие двух тормозов ЭТ и ПТ); реализовать более высокие тормозные усилия, ограниченные по условиям сцепления колес с рельсами, благодаря лучшим противогазным свойствам.

Электрическое торможение обладает рядом преимуществ по сравнению с ПТ. Это и плавность торможения, быстрота действия, возможность регулирования тормозного усилия и независимость его от воздействия окружающей среды. Регулирование скорости движения поезда ПТ при высоких скоростях малоэффективно в связи с резким уменьшением тормозной силы. Длительность работы ЭТ не ограничена, что особенно важно при работе на затяжных спусках. Электрическое торможение обеспечивает подтормаживание поезда для поддержания заданной скорости, и снижение скорости до значений (20-:30 км/ч), при которых становится эффективным ПТ.

Увеличение скорости движения пассажирских поездов повышает значение ЭТ как эффективного экстренного тормоза. На ряде участков железных дорог с затяжными спусками, как, например, на БАМе, без ЭТ нельзя обеспечить нормальную эксплуатацию.

Применение ЭТ на тепловозах требует дополнительного оборудования, усложняющего конструкцию тепловоза. Это несколько ограничивает широкое использование его на тепловозах. Пассажирские тепловозы ТЭП70, грузовые 2ТЭ121 и экспортные тепловозы УЗОО и ТЭ114 оборудованы ЭТ. Кроме того, построены опытные тепловозы 2ТЭ116, 4ТЭ10С и маневровые ТЭМ2 с ЭТ.

Следует отметить, что хотя ЭТ обладает рядом преимуществ, основным тормозом безопасности является поездной ПТ, так как он сохраняет работоспособность при обрывах, нарушениях управления и др. Применение ЭТ предусматривается на всех перспективных магистральных тепловозах.

Регулирование тормозной силы и системы электрического торможения. При ЭТ электродвигатели отключаются от тягового генератора. Обмотки якорей подключаются к тормозным резисторам, а обмотки возбуждения — к источнику питания. В качестве источника питания (возбудителя) используется тяговый генератор, т. е. тяговые электродвигатели при ЭТ имеют независимое возбуждение. Это обеспечивает гибкость управления скоростью движения при плавном регулировании тормозной силы в широком диапазоне ее изменения. Тормо-

Рис. 12.4. Тормозные характеристикитепловоза: ПТ -■ предварительное торможение; 1п — 12п — позиции тормозного контроллерашая сила чаще всего регулируется магнитным потоком, т. е. изменением напряжения генератора путем регулирования частоты вращения вала дизеля или изменения тока возбуждения возбудителя. Г большинстве случаев напряжение тягового генератора регулируют за счет изменения тока возбуждения при неизменной частоте вращения (неизменной позиции контроллера). Тормозная сила может регулироваться также изменением сопротивления тормозного резистора, но это требует дополнительных переключающих аппаратов. Такой способ регулирования использован на тепловозах ТЭМ2.

Тормозные характеристики тепловоза (рис. 12.4) представляют собой зависимость тормозной силы от скорости движения В(и). Тяговый электродвигатель в тормозном режиме, так же как и в тяговом, имеет ряд ограничений, которыми определяются пределы регулирования тормозных сил. Такими ограничениями являются: максимальный ток возбуждения 1„ , который определяется условиями нагревания катушек главных полюсов; максимальный тормозной ток 1« , ограничиваемый нагреванием обмотки якоря электродвигателя; коммутация 1„ V, сцепление колес с рельсами. Работая но предельным характеристикам, получаем наибольшую эффективность электрического тормоза, но при ведении поезда используются меньшие значения тормозной силы (регулировочные характеристики).

Регулировочные характеристики могут иметь различный вид в зависимости от того, какой параметр ЭТ выбран в качестве регулируемого. Для остановочного торможения удобно использовать характеристики с постоянным усилием, так как можно задавать значение замедления поезда независимо от скорости движения. Такие характеристики согласуются с характеристиками ПТ состава. При подтормаживании на спусках необходимо обеспечить устойчивое поддержание скорости поезда. В этом случае можно использовать характеристики регулирования по току возбуждения и тормозной силе.

Читать еще:  Авиамодельный двигатель своими рукам

На тепловозах, имеющих передачу переменно-постоянного тока, в качестве возбудителя используется тяговый синхронный генератор СГ, к которому через выпрямительную установку ВУ со стороны постоянного тока подключаются главными контактами контактора 177 обмотки возбуждения двигателей 1′-6′, соединенные последовательно (рис. 12.5). Якорь каждого электродвигателя включается на отдельный тормозной резистор ЯТ. Рассмотрим цепь питания якоря электродвигателя 1: плюсовые щетки якоря 1. главные контакты контактора П1, резистор 1?77, контакты тормозного переключателя 77/, минусовые щетки якоря 1. В качестве тормозных резисторов используются резисторы большой мощности типа ЛСО, выполненные из фехралевой лепты. Силовая схема из тягового режима в тормозной переводится переключателем 771 в обесточенном состоянии. Питание обмотки возбуждения тяговогогенератора, как и в тяговом режиме, происходит от возбудителя через управляемый выпрямитель. В режиме электрического торможения тяговый генератор работает на 13-й позиции контроллера машиниста при токах больше 500 А с тем, чтобы обеспечить подачу достаточного количества воздуха в тяговые электродвигатели для их охлаждения. При токах, меньших 500 А, работа генератора происходит на 11-й позиции. Этим обеспечивается устойчивая работа синхронных электроприводов. Для защиты тяговой цепи от замыкания на землю используется реле заземления. Тормозные резисторы защищены от перегрузки максимальным реле, настраиваемым на ток срабатывания (1,2-1,25)/. Срабатывание этих защитных реле приводит к отключению электрического тормоза и замене его пневматическим.

Управление торможением осуществляется от крана машиниста, имеющего две рукоятки: главную, управляющую давлением в тормозной магистрали, и вспомогательную, управляющую тормозной уставкой. Тормозная уставка представляет собой переключаемое кулачковое контактное устройство типа контроллера, имеющее нулевое и пять рабочих положений, в том числе положение экстренного торможения. С помощью тормозной уставки дается сигнал на включение электрического тормоза и регулируется тормозное усилие. Главная и вспомогательная рукоятки связаны зубчатой передачей и храповиком. При повороте главной рукоятки одновременно поворачивается и вспомогательная. Тем самым производится пневматическое торможение состава и электрическое торможение локомотива. Если поворачивать вспомогательную рукоятку, то будет меняться значение уставки, а давление в тормозной магистрали будет оставаться постоянным, так как храповое устройство не позволит поворачиваться главной рукоятке, при этом будет осуществляться электрическое торможение.

На каждом положении вспомогательной рукоятки тормозная сила поддерживается постоянной (см. рис. 12.4). При экстренном торможении включается последняя ступень, и процесс тормо-

Рис. 12.5. Схема силовой цепи при электрическом торможении для тепловозов с передачей переменно-постоянного тока

Рис. 12.6. Структурная схема управления тяговым генератором при электрическомторможении для 2ТЭ116М: СГ- тяговый генератор; 1-6-якоря тяговых электродвигателей; ВУ выпрямительная установка; ЯТІ — Р.Т6 тормозные резисторы; ТІ1ТІ — ТПТ5- трансформаторы постоянного тока; 1′-■ 6′ обмотки возбуждения тяговых электродвигателей; СУ — селективный узел; БЗВ — блок задания; ИД индуктивный датчик; УВМ узел выделения максимального тока; СП- статический преобразователь; ФУ — фазосдвигающее устройство; БГІ, БГ2 — блокннг-геиераторы; УВВ управляемый выпрнмнтель; СВ-синхронный возбудитель; БУВ — блок управления возбуждением; ОРД объединенный регулятор дизеляжения происходит по ограничительным кривым. Управление торможением производится автоматической системой управления тягового генератора в тормозном режиме (рис. 12.6).

Сигнал по тормозному току 1ял подается в селективный узел СУ при помощи трансформаторов постоянного тока Г/777 — 77777 через узел выделения максимального тока УВМ. Сигнал по току возбуждения двигателей 1В1 также поступает в СУ при помощи ТПТ5. При электрическом торможении СУ несколько изменяется по сравнению с СУ для тягового режима. Сигнал задания по частоте вращения вала дизеля подается от блока задания возбуждения БЗВ. Сигнал задания по току возбуждения двигателей подается в СУ через датчик давления в тормозной магистрали. Сигнал задания поступает также от тормозной уставке, соответствующей позиции вспомогательной рукоятки; определяет тормозную силу В.

Пуск и тормозные режимы двигателя постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ

Ответственным моментом при эксплуатации двигателей постоянного тока является их пуск. При включении двигателя в сеть в начальный момент ток в цепи якоря ограничивается лишь электрическим сопротивлением цепи якоря, так как в неподвижном якоре ЭДС не индуцируется. Поэтому начальный пусковой ток при непосредственном включении двигателя в сеть может достигать опасных значений, способных нарушить работу щеточно- коллекторного узла и вызвать «круговой огонь» на коллекторе. Кроме того, такой ток создаст чрезмерно большой пусковой момент, оказывающий на вращающиеся части электропривода ударное воздействие, способное вызвать их механическое разрушение. Эффективным средством ограничения пускового тока в двигателях постоянного тока является применение пусковых реостатов. Существует два метода расчета пусковых реостатов: графический и аналитический.

Графический метод расчета пусковых реостатов

В основе графического метода лежит пусковая диаграмма двигателя. Пусковая диаграмма, представленная на рис. 13.14, совмещена с трехступенчатым пусковым реостатом; K1, К2 и КЗ являются контактами силовых контакторов, посредством которых осуществляется переключение ступеней реостата, а rдоб1, rдоб2 и rдоб3резисторы ступеней пускового реостата. Механические характеристики 1, 2, 3 соответствуют ступеням пускового реостата RПР1, RПР2 и RПР3. Значения начального пускового тока I1 и тока переключений реостатов I2 обычно принимают

при этом ток переключений I2 должен быть не меньше тока нагрузки, соответствующего статическому моменту сопротивления нагрузки МС, на вал двигателя. Для двигателей специального назначения, с тяжелыми условиями работы, например двигателей краново-металлургических серий, указанные значения токов могут быть увеличены.

Аналитический метод расчета пусковых реостатов

При аналитическом методе расчет сопротивлений резисторов пускового реостата ведут по формулам:

В этих выражениях λ = I1/I2 представляет собой отношение начального пускового тока I1 к току переключений I2. При работе двигателя от регулируемого преобразователя напряжения необходимость в пусковом реостате отпадает, так как пуск двигателя можно начинать с любого пониженного значения напряжения на обмотке якоря в соответствии с допустимым значением начального пускового тока.

Тормозные режимы двигателей постоянного тока независимого возбуждения дпт нв

Помимо основного (двигательного) режима работы в двигателях постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения возможны тормозные режимы.

Генераторное рекуперативное торможение

Этот режим наступает, когда частота вращения якоря превышает частоту вращения холостого хода n.

В этих условиях ЭДС машины Еа = сеФn превышает напряжение питающей сети (Еа > Uном), при этом ток якоря, а следовательно, и электромагнитный момент меняют свое направление на противоположное. В итоге машина постоянного тока переходит в генераторный режим и вырабатываемую при этом электроэнергию отдает в сеть. Электромагнитный момент двигателя становится тормозящим и противодействует внешнему вращающему моменту, создаваемому силами инерции вращающего с прежней скоростью якоря (рис. 13.15, а). Этот процесс торможения будет продолжаться до тех пор, пока частота вращения якоря, уменьшаясь, не достигнет значения n0.

Таким образом, для перехода двигателя в режим генераторного рекуперативного торможения не требуется изменений в схеме включения двигателя.

Генераторное рекуперативное торможение — наиболее экономичный вид торможения, так как он сопровождается возвратом энергии в сеть. Применение этого способа торможения является эффективным энергосберегающим средством в электроприводе Он целесообразен в электротранспортных средствах, работа которых связана с частыми остановками и движением под уклон. В этом случае кинетическая энергия движения транспортного средства (трамвай, троллейбус, электропоезд) преобразуется в электрическую энергию и возвращается в сеть.

Читать еще:  Что такое ctdi двигатели

Возможен способ перевода двигателя в режим генераторного рекуперативного торможения и при установившейся частоте вращения якоря. Для этого необходимо увеличить в двигателе магнитный поток возбуждения, т.е. ток в обмотке возбуждения.

Из выражения ЭДС якоря Еа = сеФn следует, что с ростом магнитного потока возбуждения Ф при неизменной частоте вращения n ЭДС якоря Еа увеличивается, что ведет к уменьшению тока в цепи якоря:

При ЭДС Еа = U ток якоря Ia = 0, а частота вращения якоря достигает значения n = n. При дальнейшем увеличении потока возбуждения Ф, а следовательно, возрастании ЭДС якоря Еа пограничная частота вращения снижается (см. 13.12, б), а частота вращения якоря, оставаясь практически неизменной за счет сил инерции вращающихся частей электропривода, начинает превышать пограничную частоту n. При этом ЭДС якоря превышает напряжение сети и двигатель переходит в режим генераторного рекуперативного торможения.

Динамическое торможение.

Необходимость в таком торможении возникает в том случае, когда после отключения двигателя от сети его якорь под действием кинетической энергии движущихся масс электропривода продолжает вращаться. Если при этом обмотку якоря, отключив от сети, замкнуть на резистор rт, то двигатель перейдет в генераторный режим (обмотка возбуждения должна оставаться включенной в сеть). Вырабатываемая при этом электроэнергия не возвращается в сеть, как это происходит при рекуперативном торможении, а преобразуется в теплоту, которая выделяется в сопротивлении

В режиме динамического торможения ЭДС якоря не меняет своего направления, но поскольку якорь отключен от сети (U = 0), то ток якоря изменит направление, так как будет создаваться ЭДС Еа

т.е. станет отрицательным. В результате электромагнитный момент также
изменит направление и станет тормозящим (рис. 13.15, б). Процесс торможения продолжается до полной остановки якоря (n = 0).

Торможение противовключением.

Допустим, что двигатель работает в основном (двигательном) режиме с номинальной нагрузкой. При отключении двигатели от сети вращающий
момент М = 0, но якорь двигателя за счет кинетической энергии вращающихся масс электропривода некоторое время будет продолжать вращение, т.е. произойдет выбег двигателя.

Чтобы уменьшить время выбега двигателя, применяют торможение противовключением. С этой целью изменяют полярность напряжения на клеммах обмотки якоря (полярность клемм обмотки возбуждения должна остаться прежней) и напряжение питания обмотки якоря становится отрицательным (- U). Но якорь двигателя под действием кинетической энергии вращающихся масс электропривода сохраняет прежнее (положительное) направление вращения, и так как направление магнитного потока не изменилось, то ЭДС якоря Еа также не меняет своего направления и действует согласно напряжению (-U), при этом ток якоря создается суммой напряжения сети U и ЭДС якоря Еа
(рис. 13.15, в):

где rт, — сопротивление резистора в цепи якоря двигателя.

В этих условиях электромагнитный момент станет отрицательным.

Под действием тормозящего момента — Mт, частота вращения якоря уменьшается, достигнув нулевого значения.Если в этот момент цепь якоря не отключить от сети, то произойдет реверсирование двигателя и его якорь под действием момента, который прежде был тормозным, начнет вращение в противоположную сторону. При этом двигатель перейдет в двигательный (основной) режим с отрицательными значениями частоты вращения и вращающего момента. Во избежание нежелательного реверсирования операцию торможения противовключением автоматизируют, чтобы при нулевом значении частоты вращения цепь якоря отключалась от сети.

Торможение двигателей постоянного тока с независимым возбуждением и тормозные характеристики

Для чего используется тормозной режим противовключения? Какие особенности он имеет?

Схематично процесс можно описать следующим образом:

  1. Обмотки переключаются на работу в противоположном направлении.
  2. Ротор продолжает работу в привычном состоянии (по инерции).
  3. Скольжение превышает единицу, момент становится отрицательным.

Применять этот способ торможения нужно осторожно, в противном случае через некоторое время вам потребуется ремонт электродвигателя.

Если у вас двигатель постоянного тока, то схема работы может быть несколько иной: для начала процесса торможения требуется изменение подключения концов обмоток.

Какой бы вы вариант ни выбрали, вам важно помнить, что тормозной режим противовключения имеют следующие особенности:

  • Напряжение сильно растет, поэтому позаботьтесь о подключении резисторов.
  • Энергия торможения (а на первых этапах она очень серьезная) постепенно начинает растворяться в тормозных резисторах или же в обмотках электродвигателя.

Для чего и каким образом используется режим динамического торможения?

Схема динамического торможения выглядит примерно следующим образом:

  1. Вы принимаете соответствующее решение.
  2. Вы отключаете якорь двигателя постоянного тока от источника питания.
  3. Через некоторое время после этого вы включаете работу на сопротивление.
  4. В такой ситуации обмотка возбуждения будет оставаться под серьезным напряжением.

Как и другие способы торможения, динамическое требует внимательности и осторожности. Помните о том, что постоянный ток обладает физическим свойством создавать вокруг себя неподвижное магнитное поле. Когда вы запускаете вращение ротора, то просто начинается выработка тока. Когда ток от ротора соприкасается с неподвижным магнитным полем, получается эффект торможения.

ВНИМАНИЕ! Тормозной момент может быть разным на одном и том же оборудовании! Вам важно учитывать частоту вращения, особенности тока возбуждения, а также сопротивления цепи ротора (или же якоря).

Для чего и по каким причинам используется режим рекуперативного торможения?

При таком способе торможения электрическая машина автоматически превращается в генератор, который работает параллельно с сетью. В таком случае вся энергия, которая образуется в процессе торможения, просто уходит в электрическую сеть (за исключением потерь). Такой способ торможения зачастую применятся в подъемных кранах и в другом оборудовании; используется для обкатки и испытания двигателей; часто это решение необходимо для того, чтобы беспроблемно переходить с одной скорости на другую.

Способы торможения электродвигателя могут быть различными. Схемы действия серьезно отличаются. Но если у вас все еще остались какие-то вопросы, то смело можете задавать их нашему специалисту. Мы работаем с полной отдачей, с душой и на совесть. Обращайтесь.

Способы торможения двигателей постоянного тока

Во многих случаях возникает необходимость затормозить ЭП. Торможение можно осуществить различными механическими и электромеханическими тормозами. Однако в качестве тормоза может быть использован и сам двигатель, поскольку любая электрическая машина обладает свойством обратимости, т.е. одна и та же электрическая машина может работать как в двигательном, так и в генераторном режиме. При смене двигательного режима на генераторный происходит изменение знака электромагнитного момента машины. При двигательном режиме работы знак момента совпадает со знаком (направлением) скорости вращения, а при генераторном – знак момента противоположен знаку скорости. Торможение самим двигателем повышает экономичность установки и упрощает ее. Существует три метода торможения электрических двигателей: динамическое, рекуперативное и торможение противовключением.

При динамическом торможении якорь электродвигателя отключают от питающей сети и замыкают на нагрузочное сопротивление (см. рис.20).

Машина переходит в генераторный режим работы и превращает запасенную кинетическую энергии вращающихся частей ЭП в электрическую энергию, которая выделяется на сопротивлении обмотки якоря R

я и сопротивлении
R
д, включенным в цепь обмотки якоря,
R
я+
R
д.

Ток обмотки якоря в режиме динамического торможения протекает под воздействием ЭДС обмотки якоря. Поскольку ЭДС обмотки якоря имеет знак противоположный знаку напряжения, подаваемого на машину, ток якоря и электромагнитный момент изменяют свои знаки на противоположные. Момент становится тормозным, скорость двигателя уменьшается до нуля, двигатель останавливается.

Читать еще:  Что такое двигатель jzt

На рис. 19 показана характеристика динамического торможения ДПТ НВ, уравне­ния которой получают из (68) и (69) при U

Из (73) и(74) видно, что характеристики Ω(I

) и Ω(
М
) при
U
= 0 являются линейными. Схема динамического торможения, при котором ДПТ НВ имеет та­кую характеристику, приведена на рис. 20. Она может называться также схемой генератора, работающего на автономную нагрузку
R
д.

Рис.20. Схема динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

ПрямаяВО на рис.19 (во втором квадранте) представляет собой механическую характеристику двигателя постоянного тока в режиме динамического торможения. Эффективность торможения по мере снижения скорости вращения падает, так как величина тормозного момента двигателя зависит от скорости. Динамическое торможение применяют в машинах с независимым электромагнитным или магнитоэлектрическим возбуждением.

В двигателях с параллельным и последовательным возбуждением обмотка возбуждения в период динамического торможения должна получать независимое питание от сети, поскольку при работе машины в режиме самовозбуждения уменьшение скорости нарушает условие самовозбуждения и тормозной момент становится недостаточным для эффективного торможения.

Расчет величины добавочного сопротивления при динамическом торможении приведен в разделе 4.5 (Регулирование тока и момента при пуске, торможении и реверсе), формула (89).

Рекуперативное торможениедвигателя осуществляют путем отдачи электрической энергии в сеть постоянного тока, питающую двигатель. Двигатель получает механическую энергию от рабочей ма­шины и отдает ее (рекуперирует) в виде электроэнергии в сеть (см. рис. 21, в

). На этом участке Ω > +Ω0, поэтому ЭДС обмотки якоря больше напряже­ния сети, ток и момент изменяют свои направления на противопо­ложные.

Из (65) можно получить выражение для тока якоря

Из приведенного выражения для тока якоря видно, что при Е

>
U
ток якоря становится отрицательным, следовательно, и момент изменяет свой знак и становится тормозным. Механическая характеристика двигателя при рекуперативном торможении представлена на рис.19 прямой, представляющей собой продолжение характеристики двигательного режима (
+
Ω 0 Мп) во втором квадранте характеристики. При рекуперативном торможении кинетическая энергия вращающихся масс ЭП расходуется не на истирание механических тормозов, не на нагрев добавочных сопротивлений, как в случае динамического торможения, а отдается в сеть и может быть полезно использована другими приемниками электрической энергии. Поэтому рекуперативное торможение широко используется в ЭП, имеющих значительные инерционные массы. Двигатель с последовательным возбуждением, используемый в тяговых устройствах, нельзя непосредственно перевести в генераторный режим. Процесс рекуперации более просто осуществляется в машинах со смешанным возбуждением, благодаря чему они находят применение в тяговых ЭП.

Торможение противовключениемприменяют при необходимости быстрого торможения двигателя для производства реверса, т.е. разгону двигателя в направлении, противоположном начальному. Для этого полярность напряжения, приложенного к якорю, изменяют на противоположную. При таком переключении направления тока обмотки якоря и электромагнитного момента изменяются:

В начальный период в якорной цепи напряжение и ЭДС обмотки якоря будут действовать согласовано, создавая очень большой ток и тормозной момент.

Для ограничения толчков тока и момента при противовключении в якорную цепь вводят добавочное сопротивление R

д. В этом случае при расчете тока якоря следует принимать суммарное сопротивление цепи обмотки якоря
R
=
R
я+
R
д. Величину
R
д следует выбирать такой, чтобы ток
I
пр не превышал (2–2,5)
I
N.

Режим противовключения наступает и в том случае, когда знак приложенного к якорю напряжения остается прежним, а изменяется направление вращения двигателя, т.е. Ω

Рис.21. Схемы работы ДПТ НВ в режимах холостого хода (а

), двигательном (
б
), рекуперативного торможения (
в
), короткого замыкания (
г
), противовключения (
д
) и автономного генератора (
е
)

В двигателях малой мощности, которые находят широкое применение в электроприводах роботов для быстрого торможения и надежного фиксирования вала двигателя при аварийном останове иногда применяют встроенные электромеханические тормоза. Тормозные колодки во время работы двигателя фиксируются электромагнитом, обмотка которого включена параллельно обмотки якоря двигателя. При отключении двигателя одновременно снимается питание двигателя и обмотки якоря, тормозные колодки пружиной прижимаются к вращающемуся диску, насаженному на вал двигателя, и двигатель тормозится.

Таким образом, торможение ЭП реализуется при трех разновид­ностях генераторного режима работы ДПТ НВ.

16. Рассчитать и построить характеристики

) и Ω(
М
) при дина­мическом торможении и добавочном сопротивлении цепи якоря
R
д = 0,01 Ом. Номинальные данные ДПТ НВ см. в задаче 15.

Эффективность электромеханического преобразования энергии двигателя оценивается коэффициентом полезного действия (КПД) η, который определяется отношением механической мощности на его валу Р

2 =
М
Ω к потребляемой из сети электрической мощности
Р
1=
UI
.

— потери мощности в двигателе.

В состав потерь мощности в двигателе ΔР

– электрические потери в обмотке якоря, ΔР

– механические потери на трение щеток о коллектор и трение в подшипниках ΔР

– потери в стали магнитопровода якоря ΔР

Вопросы для самоконтроля

1. Нарисуйте механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением и укажите на них точки, соответствующие режиму холостого хода, короткого замыкания.

2. Перечислите способы торможения двигателя

3. Как осуществляется динамическое торможение? Приведите схему динамического торможения.

4. Какие преимущества и недостатки рекуперативного торможения?

5. Какое назначение добавочного сопротивления при противовключении и динамическом торможении?

6. Нарисуйте механические характеристики при различных способах торможения.

7. Напишите формулу для расчета КПД двигателя.

4.3. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения с помощью резисторов в цепи якоря [1]

Этот способ применяется при невысоких требованиях к показа­телям качества регулирования скорости, отличаясь в то же время универсальностью и простотой реализации (см. рис. 18).

Из (65) видно, что скорость Ω0 не зависит от R

д, а наклон характе­ристик, как это следует из (72), тем больше, чем больше
R
д. Этот краткий анализ позволяет изобразить семейство механических (элек­тромеханических) характеристик ДПТ НВ в виде совокупности ли­ний (рис. 22) различного наклона (жесткости), проходящих через одну и ту же точку на оси скорости с ординатой Ω0. Характеристика
1
со­ответствует случаю, когда
R
д = 0 и является естественной, искусст­венные характеристики
2

4
построены при наличии в цепи якоря резисторов с сопротивлениями соответственно
R
д1

Рис.22. Механические характеристики при различных значениях дополнительного сопротивления цепи обмотки якоря

Так как при данном способе регулирования магнитный поток не изменяет­ся и равен номинальному, то при подстановке в (67) Ф = Фном и I

доп =СеФном
I
ном =
М
ном . (77)

Выражение (77) показывает, что при рассматриваемом спосо­бе регулирования скорости ДПТ НВ может без перегрева работать на любой искусственной характеристике с моментом нагрузки, рав­ным номинальному. Отметим, что способы регулирования скорос­ти, при которых М

доп=
М
ном, в теории ЭП называются регулирова­нием скорости при
постоянном моменте.
Сделанный вывод о характере допустимой нагрузки справедлив для ДПТ НВ, у которых охлаждение не ухудшается по мере сниже­ния скорости. В тех же случаях, когда ДПТ НВ охлаждается с помо­щью вентилятора на своем валу, момент нагрузки при снижении скорости необходимо также уменьшить из-за ухудшения вентиля­ции двигателя.

Для регулирования скорости движения исполнительных органов рассмотренный способ используется при небольших диапазонах регулирования или кратковременной работе двигателя на понижен­ных скоростях.

Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 4114; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector