Торможение

Тормозные режимы могут возникать в двигателях при определенных условиях работы или создаваться искусственно для ускорения процесса остановки.

Торможение может быть генераторным с отдачей энергии в сеть, противовключением и динамическим.

Г енераторный режим асинхронной машины возникает когда ротор начинает вращаться со скоростью выше синхронной. При этом ЭДС статора становится больше напряжения сети , ток меняет фазу на 180 и электромагнитный момент меняет знак на противоположный, противодействуя вращению ротора. Генераторное торможение может возникать за счет действия нагрузки на вал двигателя.

Чаще возникает задача быстрой остановки ротора. Она реализуется переключением порядка следования фаз обмотки статора. При этом магнитное поле начинает вращаться в противоположную сторону и двигатель переходит в режим реверса. Ему соответствует механическая характеристика Р (см. рисунок), представляющая собой естественную характеристику развернутую на 180 . Переключение любых двух выводов статорных обмоток приведет к скачкообразному переходу из точки a в точку b на новой характеристике, затем снижению скорости до точки d. Если в момент остановки ротора не отключить питание статора, то двигатель начнет разгоняться в противоположную сторону и придет в статическое состояние в новой рабочей точке e.

Динамическое торможение осуществляется путем подключения одной, двух или трех обмоток статора к источнику постоянного тока. В этом режиме двигатель имеет механическую характеристику, проходящую через начало координат (характеристика ДТ на рис.). Таким образом, при отключении двигателя от сети переменного тока и подключении к сети постоянного тока рабочая точка переместится вначале в точку c, а затем по характеристике ДТ в точку остановки в начале координат.

Регулирование частоты вращения

Современный электропривод развивается в направлении расширения применения регулируемых и автоматизированных приводов, с помощью которых решаются новые технологические задачи, повышается точность обработки изделий, увеличивается производительность оборудования. Асинхронные двигатели составляют более 50% по мощности и более 80% по количеству используемых двигателей в мире и их доля в новых разработках постоянно увеличивается.

Н аиболее совершенным способом управления асинхронными двигателями является частотное управление. Оно осуществляется с помощью электронных преобразователей частоты (ПЧ). Вход ПЧ подключается к однофазной или трехфазной сети переменного тока, а на его выходе формируется система трехфазных переменных напряжений или токов, амплитуда и частота которых задается соответствующими сигналами управления. Коэффициент полезного действия современных ПЧ составляет0,8-0,9. Они изготавливаются на мощности двигателей от десятков ватт до сотен киловатт. Регулирование выходной частоты происходит плавно в диапазоне до 1:100, а при установке соответствующих датчиков и до нескольких тысяч. Механические характеристики при частотном управлении при снижении частоты смещаются параллельно, заполняя непрерывно всю область между номинальной и минимальной частотой (рис. а)).

Такое же смещение, но дискретно можно получить путем применения специальных много скоростных двигателей, у которых можно переключать обмотки статора, изменяя число пар полюсов p. При этом синхронная скорость вращения изменяется обратно пропорционально p (рис. б)). Этот способ является наиболее простым и доступным, но обладает очень ораниченными возможностями.

Управлять частотой вращения можно также изменяя напряжение питания. При этом максимальный момент уменьшается пропорционально , а критическое скольжение остается постоянным. Этот способ имеет очень низкий КПД. Кроме того, при снижении напряжения питания резко снижается перегрузочная способность двигателя. Поэтому его можно использовать только в замкнутых системах управления для машин малой мощности. Однако с широким распространением электронных преобразователей частоты этот способ утратил свое значение и в настоящее время практически не применяется.

Последним способом управления асинхронными двигателями является способ изменения сопротивления цепи ротора. Этот способ может использоваться только в двигателях с фазным ротором, но для машин этого типа он является основным. Достоинством способа является простота и возможность регулирования скорости в пределах. 1:10 с сохранением перегрузочной способности двигателя. При изменении добавочного сопротивления максимальный момент остается постоянным, а изменяется критическое скольжение вплоть до 1,0. Недостатками его являются большие потери в добавочном сопротивлении, мягкие искусственные механические характеристики и относительно небольшой диапазон регулирования.