2.1.3Торможение двигателей постоянного тока

В электроприводах различают механическое и электрическое торможение. Под механическим понимают торможение электропривода при помощи тормозных устройств, принцип действия которых основан на использовании трения. Механическое торможение обеспечивает полную остановку электропривода и его фиксацию в заторможенном состоянии. Под электрическим торможением понимают создание на валу электродвигателя электромагнитного момента, направленного навстречу вращению якоря ( ротора ). Для электрического торможения применяют специальные узлы в схемах управления электроприводами.

Как правило, электрическое торможение применяют не для полной остановки электропривода, а для предварительного уменьшения скорости до такой, при которой можно начинать механическое торможение.

Электрическое торможение применяют, в основном , в электроприводах судовых грузоподъемных механизмов, работающих с частыми пусками и остановками.

Кроме того , электрическое торможение ограничено применяют в некоторых системах судовой электроавтоматики, например, авторулевых..

Различают 4 вида электрического торможения:

• динамическое;

• рекуперативное;

• торможение противовключением .

Рисунок 2.6. Схема двигателя постоянного тока при

динамическом торможении

Динамическое торможение двигателя параллельного возбуждения

В схеме динамического торможения используются контакт КТ тор­мозного контактора контакт КЛ линейного. Эти контакты всегда находятся в противоположном состоянии: если замкнут контакт КЛ, разомкнут контакт КТ, и наоборот.

Ток в обмотке якоря

I = ( U – E ) / r ,

где: Е = k ω Ф - противоЭДС обмотки якоря, прямо пропорциональная скорости двигателя ω _.

Этот ток протекает через якорь в направлении слева направо ( в соответствии с полярностью напряжения питающей сети ).

Для торможения размыкают контакт КЛ и замыкают КТ. При размыкании контакта КЛ двигатель отключается от сети, поэтому напряжение на обмотке якоря U = 0.

При замыкании контакта КТ к обмотке якоря двигателя подключается тор­мозной токоограничивающий резистор r , причём обмотка якоря и резистор соединены последовательно.

Ток в такой цепи определяется по закону Ома

I = ( U – E ) / ( r + г ) = (0-Е)/ ( r + г ) = - Е/( r + г ).

В этой формуле ток якоря имеет знак «минус», значит, направление тока в обмотке якоря изменилось на обратное .

Изменение направления тока приводит к изменению знака электромагнитно­го момента двигателя М = k( - I )Ф <0, этот момент становится тормозным.

В момент остановки якоря n = 0, противоЭДС Е = 0, ток якоря I = 0 и электромагнитный момент двигателя М = 0.

Особенности торможения:

- простота торможения, т.к. для его получения нужен тормозной контактор КТ и тормозной резистор;

- торможение позволяет полностью остановить якорь;

- торможение широко применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов для предварительного сброса скорости перед срабатыванием оновного, электромагнитного тормоза, обеспечивающего полную остановку груза.

Рекуперативное торможение

Известно, что электрические машины обратимы, т.е. одна и та же электрическая машина может работать как генератором, так и электродвигателем.

При рекуперативном торможении электродвигатель переходит в генераторный режим. При этом двигатель преобразует механическую энергии, полученную от движущихся частей привода, в электрическую, которую двигатель возвращает в судовую электрическую сеть.

Рекуперативное торможение наступает в следующих случаях:

• при движении электровоза под уклон ;

• при переходе двигателя с большей скорости на меньшую ( происходит каждый раз автоматически );

• при опускании тяжелых грузов.

В любом из этих случаев выполняется одно и то же условие рекупертивного торможения: противоЭДС обмотки якоря двигателя Е = сωФ должна cтать больше напряжения питающей сети U.

В этом случае ток якоря двигателя

I = ( U – E ) / r < 0

изменяет свой знак на обратный.

Поэтому изменяет свой знак и электромагнитный момент двигателя

М = с ( - I )Ф, который становится тормозным.

Особенности торможения:

• торможение наступает при условии: противоЭДС обмотки якоря двигателя должна стать больше напряжения сети ( Е >U ), или, что одно и то же, скорость якоря двигателя должна стать больше скорости идеального холостого хода (ω> ω );

• при торможении двигатель переходит в режим генератора, преобразуя механическую энергию опускающегося груза в электрическую энергию, возвращаемую в сеть;

• в судовых условиях использование возвращаемой в сеть энергии практически невозможно вследствие кратковременности работы двигателя в генераторном режиме ( с учетом ограниченной высоты трюма ).

Более того, это торможение опасно тем, что при одновременном переходе большого числа грузовых лебедок в режим рекуперативного торможения возможен переход гене

раторов судовой электростанции в двигательный режим с последующим их отключением по обратному току ( при помощи реле обратного тока ). При этом судно обесточивается.

В то же время на электротранспорте электроэнергия, возвращаемая в сеть при рекуперативном торможении, позволяет уменьшить общий расход электроэнергии на 15…20%

При этом электровозы, идущие под уклон и работающие в режиме рекуперативного торможения, питают электроэнергией электровозы, идущие на подъем.

• положительная роль рекуперативного торможения при спуске тяжелых грузов состоит в том, что тормозной электромагнитный момент двигателя стабилизирует скорость спуска груза, не позволяя ему разгоняться свыше определенной скорости .