Электродинамическое торможение асинхронного двигателя
Электродинамическое торможение асинхронного двигателя.
Может быть осуществлено двумя способами. Для того чтобы асинхронная машина могла перейти в генераторный режим ей необходимо получать энергию для поддержания магнитного потока.
Первый способ заключается в следующем: двигатель отключают от сети, а по обмоткам статора пропускают постоянный ток от внешнего источника. В обмотке ротора, пересекающего неподвижное магнитное поле статора, наводится э.д.с. и текут тормозные токи. То есть энергия вращения ротора превращается в тепловую энергию, выделяющуюся в обмотке ротора и сопротивлениях в цепи ротора (для асинхронного двигателя с фазным ротором). Этот способ ранее очень широко использовался, так как финансовые затраты на его реализацию достаточно невелики. В качестве источника постоянного тока используются как неуправляемые выпрямители со ступенчатым регулированием тока возбуждения, так и управляемые выпрямители с регулированием тока возбуждения в функции времени.
Простейшая схема пуска и динамического торможения асинхронного двигателя.
Но при частых торможениях доля стоимости энергии, потребляемой из сети, становится значительной, а в условиях требований экономии энергоресурсов более целесообразным становится второй способ динамического торможения асинхронных двигателей. При этом способе к обмотке статора после её отключения от сети подключают батарею конденсаторов, которая является источником реактивной мощности, необходимой для создания магнитного потока в асинхронном двигателе. Асинхронный двигатель переходит в режим генератора, и энергия торможения рассеивается в обмотках статора, ротора или дополнительных сопротивлениях подключаемых в цепь статора. Механические характеристики конденсаторного динамического торможения приведены на рисунке (С1
Как видно из характеристик конденсаторного динамического торможения величину ёмкости батареи конденсаторов по мере снижения частоты вращения необходимо увеличивать для достижения более глубокого снижения частоты вращения. Для асинхронного двигателя с номинальной мощностью Р2 = 2,2 кВт, частотой вращения поля ωО = 157 рад/с при емкости конденсаторов С = 3х212 мкФ нижняя частота, называемая критической, при которой тормозной момент становится равным нулю, составляет 21% от синхронной. Это является одним из недостатков такого торможения. Как видим значение величины емкости необходимое для этого вида торможения довольно значительное. Но если торможение происходит не часто, то можно использовать значительно более дешевые электролитические конденсаторы соединенные встречно-последовательно. Если же время торможения составляет значительную долю работы привода, то используют дорогие неполярные конденсаторы. Но в этом случае энергию торможения с помощью инверторов возвращают в сеть. Желающие подробнее познакомиться с такими системами могут воспользоваться книгой В.И. Кашкалова и Ф.Ф. Долгополова «Торможение асинхронных двигателей без внешнего источника энергии» К.: Техніка 1985, 119 с.
Механические характеристики синхронных электродвигателей в установившихся и пусковых режимах.
Прорабатывается самостоятельно (Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода М.: Энергоиздат 1981, с. 89. 93.).
Торможение асинхронных двигателей
Торможение АД можно осуществить как при питании от сети переменного тока, так и путем включения в цепь статора источника постоянного тока. Кроме того, для подтормаживания Д используют режим самоторможения [9].
При включении АД по основной схеме может быть осуществлено торможение противовключением и рекуперативное торможение.
1. Торможение противовключением.
Рис. 5.13. Механические характеристики АД
при торможении противовключением
Этот режим можно осуществить двумя путями:
1) изменяя порядок чередования фаз. В этом случае направление вращения магнитного поля меняется на противоположное и Д с естественной характеристики 1 переходит на тормозную характеристику 2, расположенную во втором квадранте. В момент, когда частота вращения становится близкой к нулю, Д необходимо отключить от сети. В противном случае он реверсируется.
2) нагружая Д активным моментом, при введении в цепь ротора большого добавочного сопротивления. В этом случае вращающий момент нагрузки оказывается больше движущего момента Д. Поскольку они направлены в разные стороны, то Д переходит на работу по характеристике 3, и новое установившееся значение скорости будет соответствовать противоположному направлению вращения Д, то есть имеем спуск груза с подтормаживанием за счет включенного на подъем Д.
 |
2.Рекуперативное торможение.
Рис. 5.14. Механические характеристики АД
при рекуперативном торможении
Рекуперативное торможение самое экономичное, поскольку Д включается параллельно с сетью и работает в режиме генератора, то есть энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается обратно в сеть. Это торможение имеет место тогда, когда частота вращения выше синхронной. На практике этот метод широко используется в многоскоростных Д при переходе с большей скорости на меньшую, а также при уменьшении частоты питающего напряжения в системе преобразователь частоты — двигатель.
3. Динамическое торможение.
Рис. 5.15. Динамическое торможение АД: а) схема включения АД;
б) механические характеристики АД
Для осуществления этого режима обмотку статора отключают от сети и в две фазы статора подают постоянный ток. В результате ротор вращается в неподвижном магнитном поле. При этом цепь ротора может быть закорочена, либо в нее может быть введено 
. Возникает тормозной момент, который и тормозит двигатель. Электромеханическую характеристику Д в режиме динамического торможения можно получить из схемы замещения. Она располагается в первом квадранте (кривая 1), скольжение в режиме динамического торможения определяется как 
. Форма тормозной характеристики и величина тормозного момента зависят от схемы соединения обмоток. Кроме того, вид характеристики определяется величиной тормозного тока и, следовательно, сопротивлением потенциометра 
. При одном и том же значении можно получить различные характеристики (кривые 2 и 4). Следует иметь в виду, что момент будет пропорционален квадрату тока. При постоянном тормозном токе, изменяя , получим другое семейство характеристик (кривые 2 и 3).
Этот режим получил большое распространение.
Недостатком этого способа является уменьшение тормозного момента до нуля при снижении скорости до нуля.
4. Торможение АД при самовозбуждении.
Этот вид торможения основан на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает не мгновенно. Если использовать энергию этого затухающего поля, то можно обеспечить самовозбуждение Д и осуществить тормозной режим. На практике используют два способа торможения с самовозбуждением: конденсаторное и магнитное торможение.
а) б)
Рис. 5.16. Конденсаторное торможение АД: а) схема включения АД;
б) механические характеристики АД
При конденсаторном торможении самовозбуждение осуществляется за счет включения в цепь статора конденсаторов. Причем конденсаторы могут подключаться постоянно (глухое включение) или при помощи контактора. Увеличение емкости конденсаторов приводит к смещению вниз и влево характеристик. При отключении двигателя накопленная в электрическом поле энергия самовозбуждает его, что приводит к появлению тормозного момента.
Рис. 5.17. Схема включения АД при магнитном торможении
Магнитное торможение. В настоящее время с использованием тиристорных коммутирующих устройств и тиристорных регуляторов напряжения широкое распространение получило магнитное торможение. Этот способ реализуется при отключении Д от сети и закорачивании обмоток статора контактором 
. При этом появляется электрическая цепь и за счет запасенной в Д электромагнитной энергии осуществляется самовозбуждение Д.
Особенностью этого способа является быстротечность, которая определяется небольшим временем затухания магнитного поля. Обычно этот режим осуществляется в сочетании с режимом динамического торможения. Такое комбинированное торможение реализуется с помощью тиристорных пускорегулирующих устройств.
Рис. 5.18. Схема включения АД при комбинированном торможении
При отключении Д от сети тиристоры 
закрыты, сигнал подается на 
и он замыкает обмотку статора, осуществляя магнитное торможение. Спустя короткое время закрывается , открывается один из тиристоров коммутирующей группы , например 
. В результате в одну из обмоток статора подается выпрямительный ток и осуществляется динамическое торможение до остановки Д.
Электродинамическое торможение асинхронного двигателя схема
Группа: Участники форума
Сообщений: 20
Регистрация: 29.8.2007
Пользователь №: 10954
2 года назад у нас была халтура. Задача простая, разработать новый шкаф управления на пилораму(если ее так можно назвать). Там только циркулярка на прямом ходу и фреза на реверсе. И была также система торможения. Точно помню от отдельного пускателя 2 фазы подавались на дригатель. Тут же стоят мощные диоды, ну вообщем это есть динамическое торможение двигателя(сам движок 4кВт мощностью). Т.е. вырубается пускатель допустим циркулярки и включается сразу пускатель для торможения. Но вот что до сих пор не понятно, сделали мы точно такую же систему только из новых компонентов, и наша система совсем не тормозит двигатель. При испытании похоже было на то что он пытается сразу застопориться(экспиремент был совсем не безопасным). Фотку шкафа найти не могу, там все элементарно — 2 пускателя на циркулярку и фрезу и 3-ий на диоды. Хотелось бы спросить как можно с минимумом затрат и переделывания системы сделать нормальную систему торможения.
Группа: Участники форума
Сообщений: 857
Регистрация: 27.4.2008
Пользователь №: 18181
Может слишком большое тормозное сопротивление взяли?
Мощность торможения примерно равна P=U^2/R
U — номинал движка, R — тормозное сопротивление
Группа: Участники форума
Сообщений: 268
Регистрация: 5.9.2007
Пользователь №: 11086
Группа: Участники форума
Сообщений: 157
Регистрация: 29.9.2008
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 23029
Группа: Участники форума
Сообщений: 20
Регистрация: 29.8.2007
Пользователь №: 10954
Фотографию нашел. Там у нас 2 диода на выходе соединены и на двигатель.
Выпрямитель однополупериодный. Никаких резисторов не ставили по той простой причине, что в старом шкафу их не было. Диоды при торможении работали от 220В, может в этом ошибка. Прежняя система тормозила примерно — ГУУУУУУУУУУУУУ, затухает постепенно. А наша система пытается его сковать на месте сразу. После эксперимента движок сгорел, теперь опыты проводить не решаемся. Может поставить резистор тормозной. Но вот есть идея сделать для пущей уверенности понижающий трансформатор и потом уже резистор.
Группа: Модераторы
Сообщений: 10107
Регистрация: 3.7.2004
Из: Томск
Пользователь №: 32
Группа: Участники форума
Сообщений: 1153
Регистрация: 14.2.2008
Пользователь №: 15568
Группа: Участники форума
Сообщений: 857
Регистрация: 27.4.2008
Пользователь №: 18181
Упс. А разницу между торможением постоянным током и динамическим торможением все знаем? Ljubitel, к вам относится!
Сообщение отредактировал Михайло — 12.1.2009, 21:22
Группа: Участники форума
Сообщений: 20
Регистрация: 29.8.2007
Пользователь №: 10954
Динамическое торможение и предполагает подачу постоянного тока на двигатель(при низком напряжении) насколько я знаю. Со схемой помоему все понятно, где клемники там выход на двигатель а ввод на клемную колодку. Мёллеровский автомат для включения тормаза(щас с отключенным работает). Две кнопки «ПУСК СТОП», через доп-контакты пускателей одна отключает другую, чтоб кто-нить не нажал реверс во время работы. Тепловое реле, реле задержки включения ну и сигнальные лампочки.
P.S.: Товарищ Pzotov, я мог бы и не говорить про сгоревший движок. Я довожу эту информацию не для самокритики, хочу дать максимум информации по тому что есть и помещение бы там точно не сгорело.
Группа: Участники форума
Сообщений: 268
Регистрация: 5.9.2007
Пользователь №: 11086
to ljubitel:
Если фазового регулирования нет, то трансформатор ставить обязательно вольт на 12-24.
Если используете однополупериодный выпрямитель, то обязательно поставьте еще шунтирующий диод между клеммами двигателя, без него о нормальном торможении можно забыть.
Схему посмотрите в инструкции на Solbrake: http://www.ess-sib.ru/Downloads/Solcon/Solbrake.pdf
ИМХО, лучше поставить двухполупериодный выпрямитель, т.к. он не будет насыщать трансформатор постоянной составляющей в отличие от однополупериодного.
Как вариант, купить готовое устройство динамического торможения или реверсивный тиристорный пускатель с функцией динамического торможения, в последнем случае никакой обвески не надо вообще, торможение с заданной длительностью и интенсивностью будет при снятии сигнала управления.
Группа: Участники форума
Сообщений: 157
Регистрация: 29.9.2008
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 23029
А я не знаю к сожалению. Поясните , пожалуйста.
Группа: Модераторы
Сообщений: 10107
Регистрация: 3.7.2004
Из: Томск
Пользователь №: 32
Группа: Участники форума
Сообщений: 157
Регистрация: 29.9.2008
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 23029
Вы не правы. Я к сожалению не могу приложить картинку. Если вспомнить основы электропривода, кто изучал — работа электродвигателя изображается с помощью механической характеристики. Зависимость момента от скорости. Так вот двигательный режим изображается в 1 квадранте системы координат. Там момент и скорость имеют положительный знак. При динамическом торможении, когда две обмотки статора подсоединяются к ист пост тока, асинхроник работает как обращёный синхронный двигатель, привод переходит во второй — левый квадрант — момент тормозной — знак минус, скорость + , но снижается — механическая характеристика проходит через 0. И если двигатель не отключить от источника пост . тока, привод «уйдет» в 4 квадрант . Момент станет положительным, скорость отрицательной. Режим характерен для кранового привода — придерживание груза при спуске.
Вообще наша задача в топике сводится к расчёту источника постоянного тока. Какое постояное выпрямленное напряжение надо подвести к статору. Кстати схем соединений обмоток статора для дин торможения есть уйма. И с использованием двух , и всех трёх соединённых последователдьно-параллеьно.
Торможение поездов с помощью электродвигателей
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 04.02.2021
Что такое электродинамическое торможение на локомотивах и электропоездах? Да помимо пневматических тормозов электровозы и современные тепловозы оборудованы электрическим торможением. А называется оно – реостатное и рекуперативное. Как это торможение работает?
В этой статье рассмотрим электродвигатели постоянного тока. Так как они установлены на большей части электровозов, электропоездов как постоянного, так и переменного тока. Любой электродвигатель имеет якорь с коллектором, имеющим свою обмотку в пазах, который вращается в остове двигателя, а в остове (статоре) расположена еще одна обмотка – обмотка возбуждения. По обмотке якоря и по обмотке возбуждения протекает ток, а как известно вокруг каждого проводника с током образуется магнитное поле, возникает электродвижущая сила – ЭДС. Вот силовые линии магнитных полей якоря и обмотки возбуждения складываются и вращают якорь электродвигателя. Но если обмотку якоря обесточить, а ток в обмотке возбуждения оставить то якорь будет вращаться в магнитном поле обмотки возбуждения — тогда электродвигатель превращается в генератор. В обмотке якоря будет наводится ЭДС. В этом случае возникает электродвижущая сила (магнитный поток), направленная против магнитного потока обмотки возбуждения и соответственно против направления вращения якоря, называется эта сила – противо-ЭДС. Проще говоря, тормозная сила. Сила эта очень большая, вот именно она и играет главную роль в электрическом торможении.
колесно-моторный блок тепловоза, колесная пара и электродвигатель от тепловоза
Колесно-моторный блок тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/08/Q1-12-300×225.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/08/Q1-12-1024×768.jpg» width=»1024″ height=»768″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/08/Q1-12-1024×768.jpg» alt=»колесно-моторный блок тепловоза, колесная пара и электродвигатель от тепловоза» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/08/Q1-12-300×225.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/08/Q1-12-768×576.jpg 768w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /> Колесно-моторный блок тепловоза
В общем тяговые электродвигатели (ТЭД) из режима электродвигателя переводятся в режим генераторов, путем отключения обмотки якоря. Ну а для того, чтобы в ТЭД начал вырабатываться электрический ток, необходимо подключить якорь к какой-нибудь нагрузке – тормозным (балластным) сопротивлениям или к контактному проводу.
Тормозные реостаты
Когда подключаются тормозные сопротивления, такое торможение называется – реостатным, а при подключении к контактному проводу – рекуперативным. На электровозах и электропоездах постоянного и переменного тока этот процесс протекает практически одинаково, хотя есть некоторые конструктивные различия.
Все переключения в соответствующие режимы осуществляются с пульта управления контроллером машиниста, через соответствующие электропневматические контакты в силовой цепи локомотива, величина тормозной силы регулируется. Работа данных систем требует серьезной защиты от перегрузок и обязательного соблюдения некоторых условий, например, должно обеспечиваться равенство потоков возбуждения всех ТЭД, что способствует равномерному распределению нагрузок между двигателями при торможении и рельсы должны быть сухими. Также необходимо интенсивно охлаждать тормозные сопротивления.
При рекуперативном торможении ток вырабатываемый ТЭД подается в контактную сеть. На электровозах постоянного тока вырабатываемый ток является постоянным, поэтому сразу может поступать в контактную сеть. А вот с переменным током посложнее, ток на двигателях постоянный, а в контактном проводе переменный. Поэтому рекуперативное торможение на электровозах переменного тока применяется только при наличии выпрямительно-инверторных преобразователей (ВИП). Все современные электровозы переменного тока работатют на таких преобразователях.
При обычном режиме тяги переменный ток проходя через тиристоры в ВИПах преобразуется в постоянный и также, используя свойства тиристров, регулируется. При рекуперативном торможении ток проходит процесс инвертирования, т.е., проходя через тиристоры из постоянного преобразуется в переменный и поступает в контактную сеть. Применение рекуперации дает большой эффект. На отдельных участках с крутыми спусками может быть сэкономлено до 20% электроэнергии.
При любом электрическом торможении на спусках можно обеспечивать постоянную скорость состава, не применяя пневматические тормоза, особенно на затяжных спусках. Частые торможения пневматикой истощают тормозную магистраль, скорость сначала уменьшается, а затем снова растет и необходимо опять применять тормоза, снижается коэффициент трения колодок вследствие их нагревания. Благодаря электрическому торможению значительно уменьшается износ тормозных колодок и колес подвижного состава. В пассажирских поездах обеспечивается плавность хода поезда и комфортность пассажиров, в грузовых исключаются сильные реакции, которые происходят при торможении и отпуске пневматических тормозов. Ну а на электропоездах в пригородном сообщении и в метро электрическое торможение играет главенствующую роль. Также и современные тепловозы оборудуются системами реостатного торможения.
