Файл: Вид работы Курсовая работа Название дисциплины Электрический привод Тема Расчет механических характеристик и тормозных сопротивлений асинхронного электродвигателя в тормозных режимах.doc

При реактивном статическом моменте Мс установившийся режим наступит в точке D (ω=ω2).

При активном статическом моменте Мс, который не изменяет своего знака, скорость АД  превысит ω=-ω0 и достигнет значения ω=ω3.

В режиме противовключения ротор и поле статора вращаются в противоположном направлениях, поэтому скорость пересечения обмотки ротора полем статора определяется суммой скоростей ротора и поля статора. Скольжение двигателя в точке В будет:



т.к.  .

Это приводит к разному увеличению ЭДС,  ,индуктируемой в роторе и резкому броску тока при переходе в режим противовключения. Поэтому для ограничения броска ток в цепи ротора двигателей с фазным ротором и включают значительное добавочное сопротивление R2д.

Несмотря на повышенные потери в двигателе в этом режиме, в двигателе развивается повышенный тормозной, что обеспечивает торможение АД. Поэтому торможение противовключением очень широко применяется в электроприводе.

3 Динамическое торможение асинхронных двигателей

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно отключением статора двигателя от сети переменного тока и включением его на сеть постоянного тока. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор КМ1 отключает статор от сети переменного тока, а контактор КМ2 присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получение различных тормозных характеристик в цепь ротора включено внешнее сопротивление R2д.

Ротор при отключении двигателя продолжает вращаться по инерции. По обмоткам статора начинает протекать постоянный ток, который образует неподвижное магнитное поле статора. Под действием этого поля в обмотках вращающегося ротора наводится ЭДС. А так как обмотка ротора замкнута на сопротивление, то по ним протекает ток, величина которого определяется значением наводимой ЭДС и сопротивлением цепи ротора. Взаимодействие неподвижного магнитного потока статора с током ротора создает тормозной момент двигателя.

В этих условиях асинхронный двигатель представляет собой синхронный генератор с неявно выраженными полюсами, работающий при переменной частоте.

---

При динамическом торможении, также и как в двигательном режиме обмотки ротора пересекаются магнитным потоком статора.

Поэтому процессы в машине для этих режимов аналогичные. А, следовательно, и механические характеристики двигателя при динамическом торможении будут аналогичны механическим характеристикам при двигательном режиме работы (это же можно доказать аналитически). Все характеристики проходят через начало координат, так как при скорости, равной нулю, тормозной момент в этом режиме также равен нулю.

Скольжение при динамическом торможении определяется как отношение скорости вращения ротора к синхронной скорости:

.

Это определение скольжения полностью соответствующему общему определению скольжения асинхронной машины. Действительно, под скольжением асинхронной машины в любом режиме работы понимают отношение скорости вращения ротора относительно поля статора   к синхронной скорости  .

В режиме динамического торможения поле неподвижно в пространстве, и поэтому скорость вращения ротора относительно поля статора будет равна скорости вращения ротора.

Величина критического момента пропорциональна квадрату приложенного к статору напряжения и возрастает с ростом напряжения (если пренебречь насыщением): критическое скольжение зависит от сопротивления, включенного в ротор. Оно увеличивается пропорционально этому сопротивлению.

Следует иметь в виду, что в схеме динамического торможения токи Iдт протекают (при соединении обмоток в звезду не по трём, а по двум фазным обмоткам) Для расчёта характеристик нужно заменить реальный ток Iдт эквивалентным током Iэкв, который протекая по трём фазам, вызывает ту же намагничивающую силу, что и ток Iдт. Например, для схемы рис. 4.15,а Iэкв=0.816·Iдт, и для схемы (рис. 4.15, б) Iэкв=0.472Iдт.

С учетом этих особенностей можно записать следующие выражения для тока

                                                   (4.25)

---

Ток намагничивания   зависит от тока ротора при постоянном  . При росте скольжения ток намагничивания будет уменьшаться под действием реактивного тока ротора. Упрощенная формула для приближенного расчета механических характеристик (не учитывается насыщение двигателя) подобна формуле Клосса для двигательного режима

                                       (4.26)

где Мдтк = критический момент при динамическом торможении

                     (4.27)

Sотк - критическое скольжение при динамическом торможении

                                    (4.28)

Следует отметить, что критическое скольжении в режиме динамического торможения меньше критического скольжения в двигательном режиме, т.к.   Для получения максимального тормозного момента, равного максимальному моменту в двигательном режиме, ток эквивалентный  должен в 2-4 раза превышать номинальный ток намагничивания  .



Вид механических характеристик (рис. 4.14) подобен характеристикам в режиме рекуперативного торможения. Исходный точкой характеристик является начало координат. Интенсивность динамического торможения можно регулировать, изменяя ток  в обмотках статора. Тормозной момент пропорционален току   и сопротивлению  . При 

---

появляется насыщение машины. При включении   улучшается cosφ2, Повышается Sкрт.

Энергетика в режиме динамического торможения АД работает как синхронный генератор, нагруженный на сопротивление Rд. Вся механическая мощность, поступающая на вал двигателя при торможении преобразуется в электрическую и идёт на нагрев сопротивления роторной цепи.

Механические характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения при различных сопротивлениях в цепи ротора и различных значениях постоянного тока в статоре   будут иметь вид, изображенный на рис 4.14.

Симметричное включение двух обмоток статора к сети постоянного тока практически невозможно без переключений обмоток.

Поэтому используют различные способы включения обмоток статора при питании их от источника постоянного тока (рис.4.15).

Наиболее простыми применяющимися на практике является первые две схемы.

Питание постоянным током короткозамкнутых двигателей сравнительно небольшой мощности осуществляется от сети переменного тока через выпрямители.

Иногда используются динамическое торможение с самовозбуждением для двигателей с короткозамкнутым ротором. В этом случае к обмотке статора приключаются конденсаторы по схеме рис. 4.16.

Машина работает самовозбужденным асинхронным генератором. Толчок для самовозбуждения создает ЭДС, индуктируемая в обмотках как статора вращающимся ротором за счет остаточного намагничивания последнего.

ЭДС от остаточного намагничивания  , приложенная к конденсатором, обуславливает протекание по обмоткам статора емкостного тока  . Этот возникший в статоре ток  создает в генераторе вращающееся магнитное поле, которое увеличивает ЭДС и напряжение на зажимах статора. Напряжение на конденсаторах увеличивается до величины 

---

. Т.к. протекающий через конденсаторы, в результате еще увеличится и еще больше увеличится напряжение генератора до величины Ео2 и т.д. В результате будем наблюдать процесс самовозбуждения асинхронного генератора, который протекает аналогично процессу, самовозбуждения постоянного потока (рис. 4.17).

Зависимость между напряжением и током конденсатора прямоугольника, а зависимость между потоком намагничивания и ЭДС генератора определится его кривой холостого хода. Поэтому процесс самовозбуждения будет протекать до тех пор, пока не наступит равновесие напряжения на зажимах конденсаторов и генератора (точка А).

Механические характеристики асинхронной машины при работе в режиме асинхронного генератора с самовозбуждением для различных значений емкости имеют вид (рис. 5.19).

Максимум тормозного момента при уменьшении емкости конденсатора перемещается в области более высоких скоростей.

Недостатки данного вида торможения:

1) возникновение тормозного момента только при  ;

2) срыв моментов при скоростях, превышающих   (скорость при которой прекращается самовозбуждение);

3) необходимость большой емкости конденсаторов для обеспечения тормозного эффекта при пониженных скоростей.

Преимуществом. Конденсаторного напряжения является отсутствие необходимости во внешнем источнике электрической энергии.

Примечание. Несмотря на аналогию уравнения механической характеристики для режима динамического торможения и уравнений для других режимов, режим динамического торможения и характеризующие его кривые имеют значительное отличие от двигательного режима:

1) при двигательном режиме работы результирующий магнитный поток, созданный магнитодвижущими силами статора и ротора, вращается в пространстве с синхронной скоростью, при динамическом торможении магнитный поток неподвижен.

2)  Ток статора в двигательном режиме изменяется в функции скольжения, а при динамическом торможении постоянный ток статора не меняется.

3) Результирующий магнитный поток в двигательном режиме остается примерно постоянным, а при динамическом торможении и малой скорости ротора магнитный поток увеличивается, т. к. при этом уменьшается размагничивающее действие реакции ротора.

---