Спирачни режими на асинхронни двигатели

Асинхронен двигател може да работи в следните режими на спиране: регенеративно спиране, противоположно и динамично спиране.

Регенеративно спиране на асинхронен двигател

Регенеративно спиране се извършва, когато скоростта на ротора на асинхронния двигател надвиши синхронно.

Режимът на регенеративно спиране се използва практически за двигатели с промяна на полюса и в задвижвания на повдигащи машини (телфери, багери и др.).

При преминаване към режим на генератор, поради промяна в знака на въртящия момент, активният компонент на тока на ротора променя знака. В такъв случай асинхронен двигател дава активна мощност (енергия) на мрежата и консумира от мрежата реактивна мощност (енергия), необходима за възбуждане. Този режим възниква например при спиране (преминаване) на двускоростен двигател от висока към ниска скорост, както е показано на фиг. 1 а.

Ориз. 1. Спиране на асинхронен двигател в главната комутационна верига: а) с възстановяване на енергия в мрежата; б) противопоставяне

Да предположим, че в първоначалното положение двигателят е работил при характеристика 1 и в точка а, въртейки се със скорост ωset1… С увеличаване на броя на полюсните двойки, двигателят преминава към характеристика 2, чийто участък bs съответства на спиране с възстановяване на енергията в мрежата.

Същият тип спиране може да бъде реализиран в системата честотен преобразувател — двигател при спиране на асинхронен двигател или при смяна от характеристика на характеристика. За това честотата на изходното напрежение се намалява, а оттам и синхронната скорост ωо = 2πf / p.

Поради механична инерция, текущата скорост на двигателя ω ще се променя по -бавно от синхронната скорост ωо, и постоянно ще надвишава скоростта на магнитното поле. Поради това има режим на спиране с връщане на енергия към мрежата.

Регенеративно спиране също може да бъде приложено в електрическо задвижване на повдигащи машини при спускане на товари. За това двигателят се включва в посока на понижаване на товара (характеристика 2, фиг. 1 б).

След края на спирането той ще работи в точка със скорост -ωset2… В този случай процесът на понижаване на товара се извършва с освобождаване на енергия в мрежата.

Регенеративното спиране е най -икономичният тип спиране.

Спиране на асинхронен електродвигател чрез противоположност

Прехвърлянето на асинхронен двигател в противоположния режим на спиране може да се извърши по два начина. Една от тях е свързана с промяна в редуването на две фази на напрежението, захранващо електродвигателя.

Да приемем, че двигателят работи по характеристика 1 (фиг. 1 б) с фази на променливо напрежение ABC. След това при превключване на две фази (например В и С) се преминава към характеристика 2, чийто участък ab съответства на противоположното спиране.

Нека обърнем внимание на факта, че с опозицията асинхронно приплъзване на двигателя варира от S = 2 до S = 1.

В същото време роторът се върти срещу посоката на движение на полето и постоянно се забавя. Когато скоростта падне до нула, двигателят трябва да бъде изключен от електрическата мрежа, в противен случай той може да премине в режим на двигател, а роторът му ще се завърти в посока, обратна на предишната.

В случай на спиране с контра-превключване, токовете в намотката на двигателя могат да бъдат 7-8 пъти по-високи от съответните номинални токове.Коефициентът на мощност на двигателя намалява значително. В този случай не е необходимо да се говори за ефективност, тъй като и преобразуваната в електрическа механична енергия и консумираната от мрежата енергия се разсейват в активното съпротивление на ротора и в този случай няма полезна енергия.

Двигателите с катерична клетка са за момент претоварени от ток. Вярно е, че при (S> 1), поради феномена на изместване на тока, активното съпротивление на ротора забележимо се увеличава. Това води до намаляване и увеличаване на въртящия момент.

За да се увеличи ефективността на спиране на двигатели с намотан ротор, във веригата на техните ротори се въвеждат допълнителни съпротивления, което дава възможност за ограничаване на токовете в намотките и увеличаване на въртящия момент.

Друг начин за противоположно спиране може да се използва с активния характер на въртящия момент на товара, който се създава например върху вала на двигателя на повдигащия механизъм.

Да приемем, че е необходимо да се намали натоварването, като се гарантира неговото спиране с помощта на асинхронен двигател. За тази цел двигателят чрез включване на допълнителен резистор (съпротивление) в роторната верига се прехвърля към изкуствена характеристика (права линия 3 на фиг. 1).

Поради момента, превишаващ натоварването Ms стартов въртящ момент Mp на двигателя и неговата активна природа, товарът може да се спуска с постоянна скорост -ωset2… В този режим плъзгащото спиране на асинхронния двигател може да варира от S = 1 до S = 2.

Динамично спиране на асинхронен двигател

За динамично спиране на намотката на статора, двигателят се изключва от променливотоковата мрежа и се свързва към източник на постоянен ток, както е показано на фиг. 2. В този случай намотката на ротора може да бъде късо съединена, или в неговата верига са включени допълнителни резистори с съпротивление R2d.

Ориз. 2. Схема на динамично спиране на асинхронен двигател (а) и верига за включване на намотките на статора (б)

Постоянният ток Ip, чиято стойност може да се контролира от резистор 2, протича през намотките на статора и създава неподвижно магнитно поле спрямо статора. Когато роторът се върти, в него се индуцира ЕМП, чиято честота е пропорционална на скоростта. Този ЕМП от своя страна причинява появата на ток в затворения контур на намотката на ротора, който създава магнитен поток, който също е неподвижен спрямо статора.

Взаимодействието на тока на ротора с полученото магнитно поле на асинхронния двигател създава спирачен момент, поради което се постига спирачният ефект. В този случай двигателят работи в режим генератор независимо от мрежата с променлив ток, превръщайки кинетичната енергия на движещите се части на електрическото задвижване и работната машина в електрическа енергия, която се разсейва под формата на топлина във веригата на ротора .

Фигура 2б показва най -често срещаната схема за включване на намотките на статора по време на динамично спиране. Системата за възбуждане на двигателя в този режим е асиметрична.

За да се анализира работата на асинхронен двигател в режим на динамично спиране, асиметрична система за възбуждане се заменя със симетрична. За тази цел се приема, че статорът се захранва не от постоянен ток Ip, а от някакъв еквивалентен трифазен променлив ток, който създава същия MDF (магнитодвижеща сила) като постоянния ток.

Електромеханичните и механичните характеристики са показани на фиг. 3.

Ориз. 3. Електромеханични и механични характеристики на асинхронния двигател

Характеристиката се намира на фигурата в първия квадрант I, където s = ω / ωo — приплъзване на асинхронен двигател в режим на динамично спиране. Механичните данни на двигателя се намират във втория квадрант II.

Различни изкуствени характеристики на асинхронния двигател в режим на динамично спиране могат да бъдат получени чрез промяна на съпротивлението R2d допълнителни резистори 3 (фиг. 2) във веригата на ротора или постоянен ток Азp се доставя към намотките на статора.

Променливи стойности R2q и Азn, възможно е да се получи желаната форма на механичните характеристики на асинхронния двигател в режим на динамично спиране и по този начин съответния интензитет на спиране на асинхронното електрическо задвижване.

А. И. Мирошник, О. А. Лисенко