2.1.12.2 Торможение противовключением

Для рассмотрения физической сущности этого процесса, рассмотрим тот же пример, что и в случае рекуперативного торможения.

В процессе этого торможения необходимо создать электромагнитный момент, который по отношению к направлению вращения будет отрицательным.

Пусть, как и в предыдущем случае, двигатель работает в режиме подъема груза. При этом в статическом режиме, когда М=М_С, двигатель работает с постоянной скоростью ω=ω_НОМ. Пусть груз G₁ увеличивается (спуск), статический момент сопротивления также увеличивается. При этом М_С>М в результате чего скорость вращения двигателя падает. При некотором значении G₁ скорость вращения двигателя становится равной нулю, при этом М=М_КР, а I=I_КЗ. Если после этого продолжать увеличивать G₁, шкив начнет вращаться в противоположную сторону (в сторону спуска груза, то есть вниз), при этом угловая скорость ω становится отрицательной (реверс) и по отношению к положительному электромагнитному моменту направлена противоположно. Такой режим называется режимом противовключения.

Рисунок 2.16 – Механические характеристики ДПТ НВ при переходе в режим противовключения

При этом ЭДС, равная Е=кФ(-ω), становится отрицательной и при этом ток в цепи якоря, равный

,

станет больше чем ток короткого замыкания I_КЗ.

В рассмотренном варианте режим противовключения может быть использован для обеспечения плавности при спуске груза. Практическая реализация режима противовключения с целью торможения заключается в следующем:

Необходимо изменить направление электромагнитного момента двигателя по отношению к направлению скорости вращения за счет изменения соотношений направлений магнитного потока и тока якоря (правило левой руки). Чаще всего для этого изменяют полярность подключения обмотки якоря (рисунок 2.17).

Рисунок 2.17 – Реализация торможения противовключением изменением полярности подключения обмотки якоря

Для того чтобы перейти в режим торможения противовключением изменяют полярность напряжения подводимого к цепи якоря, для чего переключатель переводят в положение 2. При этом направление подключения обмотки возбуждения ОВ и, как следствие, направление магнитного потока Ф остаются прежними. При этом ток в цепи якоря изменит свое направление и станет отрицательным. Момент М, равный

также изменит свое направление и по отношению к скорости вращения станет тормозным. ЭДС Е=кФω свое направление не изменит, а напряжение станет отрицательным. При этом ток в цепи якоря, равный

по абсолютной величине станет больше тока короткого замыкания, то есть

.

Механическая характеристика при торможении противовключением представлена на рисунке 2.18.

Рисунок 2.18 – Механическая характеристика при торможении противовключением

Под действием отрицательного момента двигатель начинает тормозиться до полной остановки (рисунок 2.18, т. с). Если в этот момент двигатель не отключить от питающей сети, то он реверсируется.

Если по условиям технологического процесса реверс противопоказан, то для отключения двигателя при снижении скорости до ω=0,1ω_НОМ используют электромеханические реле центробежного типа.

Учитывая то, что в процессе торможения противовключением ток по абсолютной величине превышает ток короткого замыкания, возникает необходимость ограничения тока в цепи якоря. С этой целью в цепь якоря включают добавочное сопротивление. При этом характеристики выглядят так, как показано на рисунке 2.18, то есть чем больше величина добавочного сопротивления, тем меньше интенсивность торможения.

Рассмотрим энергетические процессы при торможении противовключением.

Так как U<0 и I<0, то уравнение энергетического баланса при торможении противовключением имеет вид

,

,

.

Электрическая энергия питающей сети UI знака не меняет, то есть, направлена от источника питания к двигателю. Кинетическая энергия E(-I) отрицательна и направленная от механизма к двигателю. При этом сумма электрической энергии источника питания и кинетической энергии механизма превращается в двигателе в тепловую энергию, то есть происходит нагрев двигателя.

Главным недостатком торможения противовключением является крайне низкая энергетическая эффективность.

К преимуществам относятся:

• возможность быстрой и легкой остановки;

• возможность реверса.