Režimy brzdění asynchronních motorů

Indukční motor může pracovat v následujících režimech brzdění: rekuperační brzdění, opačné a dynamické brzdění.

Rekuperační brzdění indukčního motoru

K rekuperačnímu brzdění dochází při překročení rychlosti rotoru indukčního motoru synchronně.

Režim rekuperačního brzdění se prakticky používá u motorů s přepínáním pólů a v pohonech zdvihacích strojů (zvedáky, rypadla atd.).

Při přepnutí do režimu generátoru se vlivem změny znaménka točivého momentu změní znaménko aktivní složky proudu rotoru. Pak asynchronní motor dává činný výkon (energii) do sítě a odebírá ze sítě jalový výkon (energii) potřebnou k buzení. Tento režim nastává například při zastavení (přechodu) dvourychlostního motoru z vysokých na nízké otáčky, jak je znázorněno na obr. 1a.

Rýže. 1. Zastavení asynchronního motoru v hlavním komutačním obvodu: a) s obnovením energie v síti; b) opozice

Předpokládejme, že ve výchozí poloze motor pracoval na charakteristice 1 a v bodě a, otáčel se rychlostí ωset1... S rostoucím počtem pólových párů se motor přesune na charakteristiku 2, jejíž úsek bs odpovídá brzdění s rekuperací energie. v síti.

V systému lze implementovat stejný typ zavěšení frekvenční měnič — motor při zastavení indukčního motoru nebo při změně z charakteristiky na charakteristiku. K tomu se sníží frekvence výstupního napětí, a tím i synchronní rychlost ωо = 2πf / p.

V důsledku mechanické setrvačnosti se aktuální rychlost motoru ω bude měnit pomaleji než synchronní rychlost ωo a bude neustále překračovat rychlost magnetického pole. Proto existuje režim odstavení s návratem energie do sítě.

Lze použít i regenerativní brzdění elektrický pohon zdvihacích strojů při spouštění břemen. K tomu se motor zapne ve směru spouštění břemene (charakteristika 2, obr. 1 b).

Po ukončení odstávky bude pracovat v bodě s rychlostí -ωset2... V tomto případě se proces snižování zátěže provádí s uvolněním energie v síti.

Rekuperační brzdění je nejúspornějším typem brzdění.

Zastavení asynchronního elektromotoru opozicí

Převedení indukčního motoru do opačného režimu brzdění lze provést dvěma způsoby. Jedna z nich souvisí se změnou střídání dvou fází napětí napájejícího elektromotor.

Předpokládejme, že motor pracuje podle charakteristiky 1 (obr. 1 b) s fázemi střídavého napětí ABC.Poté při sepnutí dvou fází (např. B a C) přejde na charakteristiku 2, jejíž úsek ab odpovídá opačnému dorazu.

Pozor na to, že s opozicí prokluz asynchronního motoru se pohybuje od S = 2 do S = 1.

Rotor se přitom otáčí proti směru pohybu pole a neustále zpomaluje. Když otáčky klesnou na nulu, musí být motor odpojen od sítě, jinak může přejít do režimu motoru a jeho rotor se bude otáčet v opačném směru než předchozí.

V případě protispínacího brzdění mohou být proudy ve vinutí motoru 7-8x vyšší než odpovídající jmenovité proudy.Účiník motoru výrazně klesá. V tomto případě není nutné mluvit o účinnosti, protože jak mechanická energie přeměněná na elektřinu, tak energie spotřebovaná sítí se rozptýlí v aktivním odporu rotoru a v tomto případě neexistuje žádná užitečná energie.

Motory s kotvou nakrátko jsou krátkodobě přetíženy proudem. Je pravda, že při (S> 1) vlivem jevu proudového posunu znatelně vzroste činný odpor rotoru. To má za následek snížení a zvýšení točivého momentu.

Pro zvýšení brzdné účinnosti motorů s vinutým rotorem jsou do obvodu jejich rotorů zavedeny dodatečné odpory, což umožňuje omezit proudy ve vinutích a zvýšit točivý moment.

Jiný způsob zpětného brzdění lze využít při aktivním charakteru točivého momentu břemene, který vzniká např. na hřídeli motoru zvedacího mechanismu.

Předpokládejme, že je nutné snížit zátěž zajištěním jejího zastavení pomocí indukčního motoru. Za tímto účelem je motor vložením přídavného odporu (odpor) do obvodu rotoru převeden na umělou charakteristiku (přímka 3 na obr. 1).

Vzhledem k momentu překročení zátěže Ms rozběhový moment Mp motoru a jeho aktivní povaha, zátěž může být snižována konstantní rychlostí -ωset2… V tomto režimu se posuvný doraz indukčního motoru může měnit od S = 1 do S = 2.

Dynamické brzdění indukčního motoru

Pro dynamické zastavení vinutí statoru je motor odpojen od střídavého napájení a připojen ke zdroji stejnosměrného proudu, jak je znázorněno na obr. 2. V tomto případě může být vinutí rotoru zkratováno, nebo jsou v jeho obvodu zařazeny přídavné odpory s odporem R2d.

Rýže. 2. Schéma dynamického brzdění asynchronního motoru (a) a obvod pro zapnutí vinutí statoru (b)

Konstantní proud Ip, jehož hodnotu lze řídit odporem 2, protéká vinutím statoru a vytváří vůči statoru stacionární magnetické pole. Při otáčení rotoru se v něm indukuje EMF, jehož frekvence je úměrná otáčkám. Toto EMF zase způsobí, že se v uzavřené smyčce vinutí rotoru objeví proud, který vytvoří magnetický tok, který je také stacionární vzhledem ke statoru.

Interakcí rotorového proudu s výsledným magnetickým polem indukčního motoru vzniká brzdný moment, díky kterému je dosaženo brzdného účinku.Motor v tomto případě pracuje v generátorovém režimu nezávisle na síti střídavého proudu a přeměňuje kinetickou energii pohyblivých částí elektrického pohonu a pracovního stroje na energii elektrickou, která se ve formě tepla odvádí v okruhu rotoru.

Obrázek 2b ukazuje nejběžnější schéma zapínání statorových vinutí při dynamickém brzdění. Systém buzení motoru v tomto režimu je asymetrický.

Aby bylo možné analyzovat činnost indukčního motoru v režimu dynamického brzdění, je asymetrický systém buzení nahrazen symetrickým. Pro tento účel se předpokládá, že stator není napájen stejnosměrným proudem Ip, ale nějakým ekvivalentním třífázovým střídavým proudem, který vytváří stejnou MDF (magnetomotorickou sílu) jako stejnosměrný proud.

Elektromechanické a mechanické charakteristiky jsou znázorněny na obr. 3.

Rýže. 3. Elektromechanické a mechanické vlastnosti asynchronního motoru

Charakteristika je na obrázku v prvním kvadrantu I, kde s = ω / ωo — skluz indukčního motoru v režimu dynamického brzdění. Mechanické údaje motoru se nacházejí ve druhém kvadrantu II.

Různé umělé charakteristiky asynchronního motoru v režimu dynamického brzdění lze získat změnou odporu R2d přídavných rezistorů 3 (obr. 2) v obvodu rotoru nebo přivedením stejnosměrného proudu Azp do vinutí statoru.

Proměnnými hodnotami R2q a Azn je možné získat požadovaný tvar mechanických charakteristik asynchronního motoru v režimu dynamického brzdění a tím i odpovídající intenzitu brzdění indukčního elektrického pohonu.

A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko