Kondenzátorové brzdění asynchronních motorů

Kondenzátorové brzdění elektromotorů

Kondenzátorové brzdění asynchronních motorů s nízkým výkonem a kombinované způsoby brzdění s jeho využitím jsou v posledních letech široce používány. Z hlediska rychlosti brzdění, zkrácení brzdné dráhy a zlepšení přesnosti poskytuje kondenzátorové brzdění často lepší výsledky než jiné způsoby brzdění elektromotorů.

Kondenzátorové brždění je založeno na využití fenoménu samobuzení asynchronního stroje nebo přesněji kapacitního buzení asynchronního stroje, neboť jalová energie potřebná k vybuzení režimu generátoru je dodávána kondenzátory připojenými k vinutí statoru. V tomto režimu stroj pracuje se záporným pólem vzhledem k rotujícímu magnetickému poli vytvářenému volnými proudy buzenými ve vinutí statoru, klouzajícími a vyvíjejícími brzdný moment na hřídeli. Na rozdíl od dynamických a obnovovacích nevyžaduje spotřebu vzrušující energie ze sítě.

Kondenzátorové brzdové obvody pro elektromotory

Kondenzátorové brzdění asynchronních motorů

Obrázek ukazuje obvod pro zapnutí motoru při vypínání kondenzátoru. Kondenzátory jsou zahrnuty paralelně s vinutím statoru, obvykle zapojeny do trojúhelníku.

Když je motor odpojen od sítě vybíjecí proudy kondenzátoru tvořím magnetické polenízká úhlová rychlost otáčení. Stroj přejde do režimu regenerativního brzdění, rychlost otáčení se sníží na hodnotu odpovídající rychlosti otáčení buzeného pole. Při vybíjení kondenzátorů vzniká velký brzdný moment, který se snižuje s klesající rychlostí otáčení.

Na začátku brzdění je kinetická energie uložená rotorem rychle absorbována s krátkou brzdnou dráhou. Zastavení je prudké, nárazové momenty dosahují 7 Mnom. Špičková hodnota brzdného proudu při nejvyšších hodnotách kapacity nepřesahuje rozběhový proud.

S rostoucí kapacitou kondenzátorů se zvyšuje brzdný moment a brzdění pokračuje na nižší rychlost. Studie ukazují, že optimální hodnota kapacity je v rozmezí 4-6 snů. Zastavení kondenzátoru se zastaví při rychlosti 30 — 40 % jmenovité rychlosti, když se rychlost rotoru rovná frekvenci otáčení pole statoru z volných proudů vznikajících ve statoru. V tomto případě jsou více než 3/4 kinetické energie uložené pohonem absorbovány v procesu brzdění.

Pro úplné zastavení motoru podle schématu na obrázku 1, a, je nutné mít moment odporu hřídele. Popsané schéma se příznivě srovnává s absencí spínacích zařízení, snadnou údržbou, spolehlivostí a účinností.

Při pevném paralelním zapojení kondenzátorů s motorem lze použít pouze ty typy kondenzátorů, které jsou určeny pro nepřetržitý provoz ve střídavém obvodu.

Pokud se odstavení provede dle schématu na obrázku 1 s připojením kondenzátorů po odpojení motoru od sítě, je možné použít levnější a malorozměrové kovové papírové kondenzátory typů MBGP a MBGO, určené pro provoz ve Schématech konstantního a pulsujícího proudu, stejně jako suché polární elektrolytické kondenzátory (CE, KEG atd.).

Kondenzátorové brzdění s kondenzátory volně zapojenými podle zapojení do trojúhelníku se doporučuje používat pro rychlé a přesné brzdění elektropohonů, na jejichž hřídel působí zatěžovací moment minimálně 25 % jmenovitého momentu motoru.

Pro brzdění kondenzátoru lze použít i zjednodušené schéma: spínání jednofázového kondenzátoru (obr. 1.6). Pro získání stejného brzdného účinku jako u třífázového spínání kondenzátoru je nutné, aby kapacita kondenzátoru v jednofázovém obvodu byla 2,1krát větší než kapacita v každé fázi v obvodu z Obr. 1, a. V tomto případě je však kapacita v jednofázovém obvodu pouze 70% celkové kapacity kondenzátorů, když jsou zapojeny ve třech fázích.

Energetické ztráty v motoru při kondenzátorovém brzdění jsou ve srovnání s jinými typy brzdění nejmenší, proto se doporučují pro elektropohony s velkým počtem rozběhů.

Při výběru zařízení je třeba mít na paměti, že stykače v obvodu statoru musí být dimenzovány na proud procházející kondenzátory.Aby se překonala nevýhoda kondenzátorového brzdění – zastavení činnosti až do úplného zastavení motoru – používá se v kombinaci s dynamickým magnetickým brzděním.

Dynamické kondenzátorové brzdové obvody

Obvody kondenzátorového dynamického brzdění magnetickým brzděním.

Dva základní obvody DCB jsou znázorněny na obrázku 2.

V obvodu je po zastavení brzdění kondenzátoru přiváděn stejnosměrný proud do statoru. Tento řetěz se doporučuje pro přesné brzdění pohonu. Stejnosměrné napájení musí být provedeno v závislosti na dráze stroje. Při snížené rychlosti je výrazný dynamický brzdný moment, který zajišťuje rychlé konečné zastavení motoru.

Účinnost tohoto dvoustupňového brzdění je patrná z následujícího příkladu.

Při dynamickém brzdění motoru AL41-4 (1,7 kW, 1440 ot./min.) s vnějším momentem setrvačnosti hřídele, který je 22 % momentu setrvačnosti rotoru, je doba brzdění 0,6 s a brzdění vzdálenost je 11,5 otáčky hřídele.

Při kombinaci brzdění kondenzátorem a dynamického brzdění se doba brzdění a dráha zkrátí na 0,16 s a 1,6 otáčky hřídele (předpokládá se kapacita kondenzátorů 3,9 spánku).

Ve schématu na Obr. 2b, režimy se překrývají se stejnosměrným napájením až do konce procesu vypínání kondenzátoru. Druhý stupeň je řízen napěťovým relé PH.

Kondenzátorově dynamické brzdění podle schématu na obr. 2.6 umožňuje zkrátit čas a brzdnou dráhu 4 — 5krát ve srovnání s dynamickým brzděním s kondenzátorem podle schématu na Obr. 1, a.Odchylky času a dráhy od jejich průměrných hodnot v sekvenčním působení kondenzátoru a režimech dynamického brzdění jsou 2-3krát menší než v obvodu s překrývajícími se režimy.