Тормозные режимы двигателей постоянного тока

Возможны три основных способа торможения:

1. Рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть.

2. Динамическое торможение с гашением энергии в реостате.

3. Электромагнитное торможение противовключением.

Рекуперативное торможение. Двигатель параллельного возбуждения переходит в режим рекуперативного торможения при превышении его скорости вращения угловой скорости холостого хода w_0. ЭДС машины, в этом случае, превысит напряжение управления, и как следствие этого, ток якоря поменяет свое направление. Машина переходит в генераторный режим работы, момент меняет знак и становится тормозным, а выработанная электроэнергия отдается в сеть и может быть полезно использована.

В двигателе с параллельным возбуждением механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов Рисунок5.1 (второй квадрант). Переход в генераторный режим в этом случае может происходить автоматически, если под действием внешнего момента якорь будет вращаться со скоростью w>w₀₁. Машину можно и принудительно перевести в генераторный режим, если перевести ее на работу с характеристики А на характеристику Б (из точки 1 в точку 3), тем самым уменьшив величину w₀ до величины w₀₂. Практически это можно выполнить, уменьшив основной магнитный поток или снизив напряжение управления на якоре.

Двигатели с последовательным возбуждением не могут переходить в режим рекуперативного торможения. При необходимости, их сначала перекоммутируют на схему независимого возбуждения. Двигатели со смешанным возбуждением могут переходить автоматически в режим рекуперативного торможения.

 

В случае динамического торможения обмотку якоря отключают от источника управляющего напряжения и подключают к ней реостат. Машина переходит в генераторный режим (E>U) и создается тормозной момент. При этом кинетическая энергия (при реактивном статическом моменте) или потенциальная энергия (при активном статическом моменте), запасенная в механической части привода, преобразуется в электрическую, которая гасится в реостате. Ток якоря или величину тормозного момента регулируют, изменяя сопротивление реостата.

Электромагнитным торможением называют режим, при котором якорь двигателя вращается под действием моментов определяемых запасами кинетической или потенциальной энергии в направлении противоположном действию электромагнитного момента. Моменты, действующие на валу двигателя, могут иметь различную физическую природу. Их обычно делят на реактивные и активные (потенциальные) моменты. Реактивные моменты - препятствуют движению и меняют свой знак при изменении направления вращения (моменты, связанные с силами вязкого и сухого трения). Активные (потенциальные) моменты - связаны с перераспределением потенциальной энергии отдельных элементов привода, создаются силами веса, сжатия, скручивания и растяжения, они не изменяют свой знак при изменении направления вращения (значение активных моментов, как правило, не меняется при изменении скорости движения).

В связи с этим, необходимо рассмотреть особенности торможения в данном режиме, в зависимости от типа действующего на валу двигателя момента.

При наличии реактивного статического момента торможения противовключением достигают, изменяя полярность на зажимах якоря и включая в его цепь тормозной реостат R_т. После переключения полярности двигатель переходит из точки 1 в точку 2 на новую механическую характеристику, проходящую через точку -w₀, наклон которой будет определяться величиной сопротивления тормозного реостата. Ток и момент двигателя изменяют знак, при этом происходит интенсивное торможение, благодаря действию суммарного отрицательного динамического момента. В точке 3 происходит остановка двигателя, поскольку реактивный статический момент, меняя свой знак, препятствует вращению в противоположном направлении. Если переводить двигатель в режим противовключения при меньшем значении сопротивления тормозного реостата, то двигатель из точки 1 перейдет в точку 4 новой механической характеристики (с меньшим наклоном к оси абсцисс). В этом случае тормозной режим не закончится в точке 5, двигатель может совершить реверс и перейти в двигательный режим работы с установившейся скоростью -w_с. Для того, чтобы исключить реверс и остановить двигатель в точке 5, его отключают от сети и применяют механическое торможение.

При наличии активного статического момента в режим противовключения двигатель можно ввести без изменения полярности напряжения управления на якоре. Достаточно ввести большое сопротивление тормозного реостата (рисунок 5.3). Тогда под действием потенциальных сил происходит торможение якоря до остановки (происходит переход из точки 1 в точку 2 и 6), а при еще большем сопротивлении тормозного реостата он может начать вращаться в другую сторону (переход из точки 1 в точки 5, 3, 4). ЭДС при этом меняет свой знак, а ток (момент) сохраняет прежнее направление.