3.7.2Торможение противовключением

Режим противовключения может быть представлен в виде простейшей модели, о которой ранее уже говорилось (п. 3.7.1). Направления вращения электромагнитного момента и угловой скорости ВМП остаются неизменными, а направление вращения ротора с помощью внешнего механически активного источника энергии изменяется на противоположное (рис. 3.20).

М

ω₀

ω

Рисунок 3.20 – Направление механических параметров при торможении противовключением

При этом значение скольжения будет больше единицы

.

В этих условиях частота токов в обмотке ротора f₂=f₁·S станет больше частоты питающей сети, и, кроме того, величина тока в обмотке ротора будет значительно больше номинального значения. В силу того, что изменилось соотношение направлений электромагнитного момента (М>0) и угловой скорости (ω<0), изменилось также направление механической мощности

Р=M·(-ω)<0.

А это значит, что поток кинетической энергии направлен от механизма к двигателю. С другой стороны направление потока электромагнитной мощности, а стало быть, и электрической не изменилось, т. е. поток электрической энергии в электроприводе направлен от питающей сети к двигателю

Р_ЭМ=Р_ЭЛ.=М·ω₀>0.

Механическая характеристика при торможении противовключением изображена на рис.3.21.

ω рад/с

ω₀ Двигательный режим

КЗ М, Н·м

Режим противовключения

Рисунок 3.21 – Механическая характеристика при торможении потивовключением

Основным недостатком режима противовключения является то, что электрическая энергия, потребляемая двигателем из сети, а также механическая энергия, направленная от механизма к двигателю, в совокупности преобразуются в тепловую энергию, которая рассеивается в двигателе. Это может привести к недопустимому перегреву двигателя и как следствие к выходу его из строя. Кроме того, проанализировав механическую характеристику в режиме противовключения, нетрудно убедиться в том, что двигатель в этом режиме работает неустойчиво.

Для того, чтобы уменьшить перегрев двигателя, а также обеспечить достаточно устойчивую работу двигателя в режиме противовключения, нужно ввести в цепь ротора добавочное активное сопротивление. Это приведет к тому, что, во-первых, снизится ток ротора, а во-вторых, механическая характеристика будет иметь такой наклон к осям, что часть устойчивой области характеристики ab (рис. 3.22) будет располагаться в четвертом квадранте.

ω рад/с

ω₀ R_ДОБ.=0

R_ДОБ.

М, Н·м

Рисунок 3.22 – Механическая характеристика при торможении потивовключением с введением добавочного сопротивления

Кроме того, рассмотренный вариант противовключения имеет ограниченную область применения, а именно, может быть использован только в грузоподъемных устройствах для обеспечения плавности процессу пуска груза.

Для расширения области применения режима противовключения с целью снижения скорости вращения двигателя, а также для обеспечения реверса, используют другой вариант режима потивовключения, который заключается в том, что для обеспечения тормозного режима изменяют направление электромагнитного момента и как следствие угловой скорости вращения магнитного поля. Под действием отрицательного момента двигатель будет тормозиться, при этом скольжение будет больше единицы

При этом отрицательный электромагнитный момент будет больше критического момента, ток в обмотках ротора будет значительно превышать номинальный ток, а частота в обмотках ротора будет больше частоты питающей сети (f₂>f₁, f₂>50 Гц).

Для обеспечения такого процесса необходимо изменить последовательность чередования фаз напряжения, приложенного к статорной обмотке (рис. 3.23).

~U

А В С

ТП

М М

ω ω

А-В-С А-С-В

Рисунок 3.23 – АД с изменением последовательности чередования фаз питающего напряжения

При этом механическая характеристика АД в режиме торможения противовключением и реверса будет иметь следующий вид (рис. 3.24).

ω рад/с

Противовключение ω₀ ДР

ω_НОМ.

-М М_Т М, Н·м

Реверс

Рисунок 3.24 – Механическая характеристика АД при торможении противовключением

При переключении контактов в положение (2) (рис. 3.23), рабочая точка переходит из т. а в т. b. После чего под действием отрицательного электромагнитного момента М_Т (тормозного момента) скорость начинает уменьшаться до полной остановки – т. с. Если при этом своевременно не отключить двигатель от сети, то он реверсируется, характеристика перейдет в третий квадрант координатной плоскости.

Таким образом, к преимуществам торможения противовключением можно отнести:

1. Простота реализации;

2. Возможность быстрой остановки двигателя;

3. Возможность реверса.

Недостатки:

1. Этот способ торможения наименее энергетически эффективен, т. к. торможение сопровождается большим выделением тепла в двигателе;

2. В момент переключения происходит динамический удар, и при этом механическая часть двигателя испытывает большие перегрузки. Это приводит к разрушению подшипников, изгибу вала и т. д.