Что такое динамическое торможение электродвигателя
Динамическое торможение
Динамическое торможение (электродинамическое торможение) — вид торможения асинхронных электродвигателей, при котором обмотка статора отключается от сети переменного тока и включается на постоянное напряжение. Этот тормозной режим используется для точной остановки двигателей. На время торможения обмотка статора отключается от сети переменного напряжения и подключается и источнику с постоянным напряжением. При этом обмотка статора будет создавать постоянное неподвижное магнитное поле. При вращении ротора относительно этого магнитного поля изменяется направление ЭДС и тока ротора, что приведет к изменению направления электромагнитного момента, т. е. он станет тормозным. Под действием этого момента происходит торможение. Кинетическая энергия вращающихся частей переходит в теплоту, выделяющуюся в цепи ротора за счет токов, индуктированных в ней неподвижным полем статора. Изменяя величину подведенного к обмотке статора напряжения, можно регулировать величину тормозного момента. Основным достоинством этого тормозного режима является точная остановка. Постоянное напряжение можно подводить к обмотке статора только на время торможения. После остановки двигатель нужно отключить от сети постоянного тока. Данный вид торможения применяется, например, в подъёмно-транспортных машинах, в двухсистемных электровозах и т.д.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Динамическое торможение» в других словарях:
динамическое торможение — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN dynamic brakingdynamic slowdownDB … Справочник технического переводчика
Динамическое торможение — электропривода, режим работы электропривода, при котором в результате взаимодействия постоянного магнитного потока в электродвигателе с током замкнутого электропроводящего контура создаётся тормозное усилие. В электроприводе с… … Большая советская энциклопедия
динамическое торможение — dinaminis stabdymas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. dynamic braking vok. dynamische Bremsung, f rus. динамическое торможение, n pranc. freinage dynamique, m … Automatikos terminų žodynas
динамическое торможение — dinaminis stabdymas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dynamic braking vok. dynamische Bremsung, f rus. динамическое торможение, n pranc. freinage dynamique, m … Fizikos terminų žodynas
ДИНАМИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ — электропривода генераторный режим работы электродвигателя, при к ром механич. энергия тормозящегося механизма превращается в электрическую и выделяется в форме тепловой энергии в резисторе, включаемом на время торможения в цепь обмотки якоря.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
динамическое торможение вращающегося электродвигателя — динамическое торможение Электрическое торможение вращающегося электродвигателя, при котором энергия рассеивается в обмотках или в отдельном сопротивлении. [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в целом Синонимы динамическое… … Справочник технического переводчика
динамическое торможение магнитным полем — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN field dynamic brakingFDB … Справочник технического переводчика
динамическое торможение полем возбуждения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN field dynamic brakingFDB … Справочник технического переводчика
динамическое торможение с переменным усилием — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN dynamic variable braking … Справочник технического переводчика
нереверсивное динамическое торможение — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN nonreversing dynamic brakingNRDS … Справочник технического переводчика
Торможение электродвигателя
Подписка на рассылку
Производственные процессы, связанные с эксплуатацией оборудования, оснащенного электрическими двигателями переменного или постоянного тока, требуют периодической остановки. Однако после отключения питающего напряжения от электродвигателей, их роторы продолжают вращение по инерции и останавливаются только через определенный промежуток времени. Такая остановка электродвигателя называется свободным выбегом.
Для электродвигателей, работающих с частыми пусками-остановами, остановка способом свободного выбега не подходит. Чтобы сократить время, необходимое для полной остановки вращения ротора применяется принудительное торможение. Способы торможения электродвигателя подразделяются на механические и электрические.
Механическое торможение
Остановка двигателей при таком способе торможения осуществляется благодаря специальным колодкам на тормозном шкиве. После отключения питающего напряжения тормозные колодки под воздействием пружин прижимаются к шкиву. В результате возникающего трения колодок о шкив кинетическая энергия вращающегося вала преобразуется в тепловую, что и приводит к его полной остановке. После подачи напряжения электромагнит (YB) растормаживает колодки, и эксплуатация электродвигателя продолжается в штатном режиме.
В зависимости от схемы электрического торможения, кинетическая энергия вращающегося ротора может отдаваться в сеть или на батарею конденсаторов, а также преобразовываться в тепло, которое поглощается обмотками электродвигателя или специальными реостатами.
Динамическое торможение электродвигателя
Эта схема остановки подходит для трехфазных электродвигателей как с которкозамкнутым, так и с фазным ротором.
Динамическое торможение электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется посредством отключения обмоток статора от питающей сети трехфазного переменного тока и переключением двух из них через систему контакторов и реле на источник выпрямленного постоянного напряжения.
Обмотки статора после подачи на них постоянного напряжения генерируют стационарное магнитное поле, под воздействием которого в короткозамкнутой «беличьей клетке»
вращающегося ротора начинает индуцироваться электрический ток, вызывающий появление томозного момента. Направление этого момента противоположно направлению вращения останавливающегося вала. После остановки двигателя подача постоянного напряжения на обмотки статора прекращается.
В двигателях с фазным ротором величину тормозного момента можно регулировать с помощью дополнительных сопротивлений, в качестве которых используются пусковые резисторы.
Торможение противовключением
Торможение асинхронного электродвигателя методом противовключения осуществляется путем реверсирования двигателя без отключения от питающей сети.
Управление торможением выполняется реле контроля скорости. В рабочем режиме контакты реле замкнуты. После нажатия на кнопку «СТОП» (SBC) группа контакторов производит переключение двух фаз, меняя порядок их чередования. В результате этого магнитное поле статора начинает вращаться в противоположном направлении, что приводит к замедлению вращения ротора. Когда скорость вращения становится близкой к нулю, реле контроля скорости размыкает контакты и подача питающего напряжения прекращается.
Конденсаторное торможение электродвигателей
Этот способ, называемый еще торможение с самовозбуждением, применим только к электродвигателям с короткозамкнутым ротором.
После прекращения подачи питающего напряжения ротор электродвигателя продолжает вращение по инерции и генерирует в обмотках статора электрический ток, который вначале заряжает батарею конденсаторов, а после накопления номинального заряда возвращается в обмотки. Это приводит к возникновению тормозного момента, величина которого зависти от емкости конденсаторных батарей, подключенных к каждой фазе по схеме «звезда» или «треугольник». Торможение с самовозбуждением применяется на двигателях с большим числом пусков-остановов, так как величина потерь энергии в двигателях при такой схеме остановки минимальная.
Рекуперативное торможение
Торможение асинхронного электродвигателя в рекуперативном режиме происходит, когда номинальная частота вращения ротора превышает его синхронную частоту. Двигатель начинает генерировать электрическую энергию и отдавать ее в питающую сеть, в результате чего создается тормозящий момент. Такой способ остановки применяется для многоскоростных двигателей путем постепенного переключения с большей частоты вращения ротора на меньшую. Таким образом, в определенный момент скорость, вращающегося под воздействием инерции вала, будет больше синхронной частоты, соответствующей подключенному количеству полюсов статора. Кроме того, рекуперативная схема торможения применяется для двигателей, подключенных к преобразователям частоты. Для этого достаточно уменьшить частоту питающего напряжения.
Остановка двигателей постоянного тока (ДПТ)
Торможение электродвигателей постоянного тока осуществляется противовключением и динамическим способом.
Динамическое торможение
Такая схема торможения применяется для двигателей с независимым возбуждением.
После нажатия кнопки «Стоп» (SB1) происходит отключение обмоток якоря от питающей сети и переподключение их на тормозной резистор. В обмотках якоря, вращающегося по инерции в стационарном магнитном поле, индуцируется постоянный ток, который проходя по обмоточным проводам резистора, преобразовывается в тепловую энергию.
Торможение противовключением
Метод противовключения основан на изменении полярности напряжения, подключаемого к обмоткам индуктора или якоря двигателя. Это приводит к смене полярности магнитного потока или направлению тока, индуцируемого в якоре. Таким образом, направление вращающего момента меняется на противоположное, что вызывает появление тормозящего эффекта. Скорость вращения якоря контролируется реле скорости, которое отключает питание якоря, когда она приближается к нулевой.
Что такое динамическое торможение электродвигателя
Динамическое торможение АД (торможение постоянным током) осуществляется путем подключения к двум любым обмоткам статора источника постоянного тока. При этом с помощью группы контактов К1 асинхронный двигатель сначала отключают от питания трехфазным переменным током, и только после этого, замыкают группу контактов К2 и подают постоянный ток. Величину постоянного тока регулируют сопротивлением r т (рисунок 1).
Само динамическое торможение асинхронного двигателя сопровождается следующими процессами и изменениями:
При отключении переменного тока, вращающееся магнитное поле перестает существовать. Далее подключают источник постоянного тока, который создает постоянное магнитное поле. Ротор по инерции продолжает крутиться теперь уже в постоянном магнитном поле, в обмотке ротора наводится ЭДС, ее частота прямо пропорциональна скорости вращения вала. Появление тока в обмотке ротора вызвано наличием вышеупомянутой ЭДС. Ток создает магнитный поток, который неподвижнен относительно статора. Взаимодействие результирующего магнитного поля АД и тока ротора создает тормозной момент. При этом асинхронный двигатель становится генератором; преобразовует кинетическую энергию вращающегося вала в электрическую, которая на обмотке ротора рассеивается в виде тепловой энергии. При переходе в режим динамического торможения частота и угловая скорость равны: f =0 w 0=0. Кривая динамического торможения должна проходить через начало координат и торможение происходит до полной остановки (рисунок 2).
Эффективность динамического торможения зависит от параметров:
— Величина постоянного тока, который протекает по статорной обмотке двигателя (чем больше ток, тем больше тормозной эффект);
— Величина сопротивления, введенного в цепь ротора. Эффективность торможения повышается путем комбинирования динамического торможения и торможения с введением сопротивлений в обмотку ротора (рисунок 2):
Рисунок 2 – Механическая характеристика динамического торможения асинхронного двигателя
Величина магнитодвижущей силы ( F ) напрямую связана с понятием эффективность торможения, чем больше значение силы – тем эффективней происходит торможение,
На рисунках, которые изображены ниже, стрелками показаны направления протекания постоянного тока по обмоткам, IW – ампер витки (так как количество витков в обмотках одинаково, то зависит значение только от величины тока). Векторные диаграммы иллюстрируют направления магнитодвижущих сил ( F ), сложив по правилам суммирования векторы, мы получим результирующий вектор, который обозначен жирной стрелкой.
Обмотка статора может быть соединена:
а) Схема соединения обмотки статора в звезду:
б) Схема соединения статорной обмотки в треугольник:
в) Соединение обмотки статора в звезду с закороченными двумя фазами:
г) Подключение звезда с разорванным нулем:
д) Подключение треугольник с закороченными фазами:
Схемы соединения а) и б) имеют наибольшее распространение, потому что не требуют переключения при торможении самих обмоток.
Необходимо подметить, что напряжение ( U ) источника постоянного тока должно быть малой величиной, потому что сопротивление обмотки статора мало. Ток выбирается из условия необходимого начального тормозного момента, обычно выбирают
Преимущества режима динамического торможения:
— Относительная простота осуществления способа;
— Возможность торможения до полной остановки вала ротора;
— Высокая эффективность торможения, особенно при использовании комбинированного метода.
Основным недостатком является необходимость наличия источника постоянного тока.
Расчет величины тормозного сопротивления:
Вышеприведенные формулы являются частным случаем (для понимания отношений величин сопротивления), когда постоянный ток протекает только по двум обмоткам статора, если же ток будет протекать по трем обмоткам, то коэффициент (количество фаз) перед сопротивлением фазы статора нужно соответственно изменить.
Советую вам прочесть статью про торможение противовключением, в которой подробно расписан данный вид остановки двигателя.
Виды и схемы динамического торможения асинхронного двигателя
Электропривод является основой практического большинства современных механизмов. Одной из форм его работы является динамическое торможение асинхронного двигателя. Почему этот режим имеет такое значение и как он организовывается, попытаемся разобраться в этой статье.
Асинхронный двигатель и его работа
Очевидно, что режимы функционирования электродвигателей асинхронного типа напрямую зависят от их конструкции и общих принципов работы. Этот силовой агрегат совмещает в себе два ключевых компонента:
За счет различных частот вращения статора и ротора между ними возникает ЭДС, которая приводит вал в движение. Стандартное значение этого параметра может достигать 3000 об/мин, что требует определенного усилия для ее остановки. Из логических соображений можно заключить, что раз стартует двигатель за счет ЭДС, то и останавливать его тоже нужно электродинамическим путем.
Что такое динамическое торможение?
На этом месте может возникнуть закономерный вопрос: зачем что-то придумывать, если можно отключить двигатель от электросети, и он сам остановится? Это бесспорно так, но учитывая высокую частоту вращения и массо-центровочные характеристики, пройдет некоторое время до того момента, когда ротор полностью остановится. Этот период называется свободным выбегом и каждый в детстве его наблюдал, запуская простую юлу. Тем не менее, если работа оборудования предполагает частое использование пускателей, то такой режим приводит к очевидной потере времени.
Для быстрой остановки используются режимы торможения, которые предполагают трансформацию механической (в данном случае – кинетической) энергии искусственным путем. Все выделяют два основных вида торможения, которые подразделяются затем на подвиды:
Динамическое торможение асинхронного двигателя относится к электрическому типу, так как в процессе обмотка статора отключается от сети с переменным током (две из трех фаз) и переводится в замкнутую цепь постоянного тока. При этом магнитное поле в статоре преобразуется из вращающегося в неподвижное. В роторе по-прежнему будет наводиться ЭДС, но момент будет направлен в обратную сторону, что приводит к торможению.
Классическая схема, как можно видеть на иллюстрации, предусматривает отключение от сети одной фазы контактором КМ1. При этом две другие фазы за счет контактора КМ2 переключаются в цепь с постоянным током через диодный мост.
Главным преимуществом такого способа торможения является возможность плавно контролировать тормозящий момент (за счет изменения напряжения или сопротивления) и осуществлять точную остановку.
Основные виды динамического торможения
Организация принудительной остановки асинхронного двигателя по электрическому принципу может быть осуществлена несколькими способами:
Виды динамического торможения
Классическое динамическое торможение
Эффективность такого режима работы зависит от расчета и значения следующих параметров:
Обмотка статора при этом может подключаться как минимум пятью разными способами:
В каждом случае на основании векторной диаграммы ведется расчет МДС, тормозного сопротивления и напряжения цепи.
Рекуперативное торможение
Режим рекуперативного торможения
Поскольку избыток электроэнергии, который высвобождается в процессе торможения, направляется обратно в сеть через мост/батарею конденсаторов, то этот режим работы считается наиболее экономичным. Наиболее часто этот способ применяется в подъемно-транспортной технике и оборудовании, которое работает на перемещение грузов или собственного веса под уклон. Классический пример – лифт, где рекуперативное торможение приводного двигателя используется для начального подтормаживания. Также подобная схема широко используется в электрифицированном транспорте, например, в трамваях, троллейбусах, электричках. Применяют ее и в специальной технике, например, экскаваторах, широко используемых на строительстве мостов, дорог, зданий и т. п.
Принцип расчета и организации генераторного режима заключается в превышении частотой вращения ротора ее синхронного значения. В таком случае электромагнитный момент меняет направление, что приводит к торможению.
Торможение противовключением
Схема торможения противовключением
На практике режим противовключения может быть организован несколькими разными способами. Классическим является использование пары магнитных пускателей, подключенных по реверсной схеме. В этом случае, быстрая остановка агрегата осуществляется за счет изменения положения фаз (противовключение).
Основной пускатель КМ2 производит отключение двигателя М от сети. После этого параллельный пускатель КМ1 опять включает двигатель, меняя при это крайние фазы местами, то есть заставляя его вращаться в обратную сторону. Чтобы не допустить чрезмерного перегрева в цепь может быть введено дополнительное сопротивление. Также схема противовключения может быть реализована, если двигатель использовать в качестве тормоза для груза.
Торможение самовозбуждением
Схема торможения самовозбуждением
Этот вариант реализуется за счет подключения обмоток статора к параллельной конденсаторной батарее или мосту (расчет емкости придется вести). Когда двигатель отключается от сети и должен наступить режим выбега, угасающее магнитное поле начинает питать конденсаторы, а через них возвращается обратно в обмотку, создавая тормозной момент.
Как можно видеть, на практике используется целая гамма специфических режимов работы асинхронных двигателей, которыми можно добиться быстрой и точной его остановки. При частых пусках и остановках динамическое, рекуперативное, реверсное (на пускателях) или конденсаторное торможение (через расчет моста или батареи) могут повысить эффективность работ оборудования и снизить потери времени.
nataliyatovmach.pro
Асинхронный электродвигатель. Принцип работы. Динамическое торможение.
Привод шахтных подъемных машин
Асинхронные электродвигатели допускают высокую перегрузку по моменту (1,8-2,5 номинального момента), что как подъемный двигатель работает с перегрузкой в период пуска и при маневрах с подъемными сосудами у приемных площадок. Наиболее распространенной системой асинхронного привода подъемных машин является асинхронный двигатель с фазным ротором и активным регулированием сопротивлением в цепи ротора.
Подъемный двигатель, соединенный с коренным валом подъемной машины через редуктор, подключают к сети трехфазного переменного тока с помощью масляного выключателя. Статор подъемного двигателя соединяют с масляным выключателем через реверсивный переключатель (реверсор), имеющий контакторы В для хода “вперед” и Н – “назад”. Наличие контакторов позволяет дистанционно (на расстоянии) переключать подъемный электродвигатель для хода “вперед” и “назад. Управляют реверсором с помощью командоконтроллера.
Ротор электродвигателя соединен с пусковым сопротивлением представляющим собой набор металлических сопротивлений различной величины, укомплектованных в стандартные ящики. Регулирование скорости подъемного двигателя осуществляется изменением величины сопротивления, включенного в цепь ротора.
Чем больше сопротивление введено в цепь ротора, тем меньше скорость вращения при той же самой внешней нагрузке и, наоборот, чем меньше соприкосновение в цепи ротора, тем больше его скорость.
Наиболее распространенное управление подъемным двигателем – контакторное с металлическим пусковым сопротивлением.
Пуск в ход и разгон подъемного двигателя осуществляют постепенно включением контакторов ускорения, которые своими силовыми контактами замыкают накоротко отдельные ступени пускового сопротивления, уменьшая его величину в цепи ротора.
При ручном управлении контакторами ускорения переключение их производится таким образом, чтобы развиваемый подъемным двигателем момент колебался около среднего заданного момента, определяющего среднее заданное ускорение подъемной системы.
Кроме механического торможения подъемных машин могут быть использованы и различные виды электрического торможения, из которых для асинхронного привода может быть применено только динамическое торможение.
Динамическое торможение подъемных машин
На подъемных установках шахт для получения пониженных скоростей при спуске людей и грузов и для оперативных замедлений при отрицательных усилиях применяют динамическое торможение асинхронных подъемных двигателей. Сущность динамического торможения заключается в том, что в период замедления или при спуске груза асинхронный подъемный двигатель отключается от сети переменного тока.
Р отор его, замкнутый накоротко или на сопротивление, вращается под действием внешней силы (опускающейся бадьи) а в обмотку статора включен постоянный ток.
Протекая по обмоткам статора, постоянный ток создает неподвижное в пространстве магнитное поле, наведящее во вращающейся замкнутой обмотке ротора переменный ток. Взаимодействие переменного тока вращающегося ротора с неподвижным магнитным полем статора создает тормозной момент.
Регулирование развиваемого подъемным двигателем тормозного момента при динамическом торможении осуществляется изменением сопротивления в цепи ротора или изменением тока возбуждения статора двигателя. Полностью остановить двигатель с помощью динамического торможения нельзя, так как при уменьшении скорости вращения уменьшается и тормозной момент, развиваемый двигателем.
Все механические характеристики асинхронного двигателя, работающего в режиме динамического торможения и управляемого с помощью металлических сопротивлений, могут быть рабочими при различных скоростях вращения ротора и постоянном моменте для всех ступеней сопротивления.
Длительной эксплуатацией, а также специальными исследованиями установлено, что динамическое торможение подъемных машин превосходит по высоким технико-экономическим показателям все остальные виды электрического и механического торможения:
К недостаткам характеристик динамического торможения относится их мягкость при работе двигателя с большим сопротивлением в цепи ротора, когда малое изменение внешнего момента вызывает значительное изменение скорости вращения двигателя.