Способы торможения асинхронных двигателей

Лекция 18.

Асинхронная машина, подключенная к трехфазной сети, может работать в режимах двигателя (0 < s < 1, квадрант I), генератора(s < 0, квадрант II) и электромагнитного тормоза (s > 1, квадрант IV).

В режиме электромагнитного тормоза направления вращения полей статора и ротора противоположны и режим называют торможением противовключением. Такое торможение достигается изменением направления вращения поля статора. При этом характеристика Е₁ заменяется обращенной характеристикой Е₂. Для уменьшения токов АД одновременно уменьшают напряжение статора (характеристика И₂). Рабочая точка из а ₁ по горизонтали скачком переходит в а ₂ и затем по характеристике И₂ движется вниз. При достижении точки а ₃ (n = 0) АД нужно отключить от сети, иначе начнется реверс. При активном моменте М _С (груз в подъемнике) возможен второй способ торможения противовключением: в цепь ротора вводится большое сопротивление (характеристика И₁) и АД включается на подъем. Под действием преобладающего момента М _С > М _п из точки а ₄ начнется спуск груза с подтормаживанием. В точке а ₅ пересечения характеристик И₁ и М _С установится частота спуска – n ₂ (тормозной спуск).

Характеристики торможения противо- включением

Рекуперативное торможение возникает, если двигатель переходит в

генераторный режим (s < 0, n > n ₁).

Этот вид торможения наблюдается в частотно-управ­ляемых двигателях при понижении частоты f ₁, а также в многоскоростных двигателях при переходе на низкую скорость.

Например, при увеличении числа пар полюсов характеристика Е₁ заменяется на Е₂, при этом рабочая точка а ₁ по горизонтали скачком переходит в точке а ₂ и далее по характеристике Е₂ плавно в точке а ₃, а ₄. Участок а ₂ а ₃ является генераторным. Ему соответствует торможение (М < 0) с возвратом (рекуперацией) энергии в сеть. Рекуперативное торможение может также использоваться в приводах подъемников в режиме быстрого спуска. Двигатель включается на спуск и под действием груза разгоняется до частоты n > n ₁, т. е. переходит в генераторный режим, при этом кинетическая энергия груза преобразуется в электрическую энергию и отдается в сеть.

Динамическое торможение осуществляют отключением обмоток статора от трехфазной сети и подключением к источнику постоянного напряжения U ₀ (рисунок а). Постоянный ток I ₀ обмоток статора создает неподвижное магнитное поле, под действием которого в обмотке вращающегося по инерции ротора индуцируются токи, создающие тормозной момент. Искусственные механические характеристики в режиме динамического торможения (рисунок б) можно регулировать изменением сопротивлений R ₀ или R _д в цепи ротора (кривая 1). Кривая 2 соответствует двигателю с короткозамкнутым ротором.

Динамическое торможение: а – схема; б – характеристики

Рабочими характеристиками АД называют зависимости частоты вращения n, момента на валу М, тока статора I ₁, КПД η и cosφ₁ от полезной мощности Р ₂ при U _1ном, f _1ном.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Характеристика n (Р ₂) по форме близка к механической характеристике n (М) и является жесткой. Характеристика М (Р ₂) близка к линейной, поскольку n и Ω изменяются мало. Зависимость I ₁(Р ₂) начинается с точки I ₀ холостого хода, который для АД составляет (0,25¸0,35) I _1ном. Мощность всех потерь в АД складывается из мощности постоянных потерь (механические и потери из-за вихревых токов и гистерезиса) и мощности переменных потерь (нагрев обмоток статора и ротора). КПД η достигает максимума при равенстве постоянных и переменных потерь. У АД это условие выполняется при наиболее вероятной нагрузке, т. е. при Р ₂ = (0,6¸0,7) Р _2ном. КПД микромашин составляет 0,4¸0,6, машин малой и средней мощности – 0,7¸0,9, мощных машин – 0,9¸0,95. Коэффициент мощности cosφ₁ на холостом ходе низок (не более 0,2). С ростом нагрузки он растет и достигает максимума при Р ₂» Р _2ном. Для двигателей малой и средней мощности при полной загрузке cosφ₁ = 0,7¸0,9, при Р ₂ > 100 кВт cosφ₁ = 0,9¸0,95. Значениям cosφ₁ = 0,7¸0,9 соответствуют значения sinφ₁ = 0,7¸0,3, т. е. даже при полной загрузке доля реактивного тока статора составляет 70–30%. При неполной загрузке АД cosφ₁ существенно снижается, а в режимах, близких к холостому ходу, АД загружает сеть в основном реактивным током. Поэтому полная загруженность АД – необходимая мера по повышению cosφ промышленных предприятий.

Дата добавления: 2014-01-07