10.2.2 Торможение синхронного двигателя

Основной областью применения СД до недавнего времени были нерегулируемые по скорости электроприводы большой мощности. Появление векторных преобразователей частоты переменного тока предоставило практические возможности создания регулируемого синхронного электропривода, которые аналогичны электроприводу АД.

Торможение СД, как и любого другого двигателя, осуществляется переводом его в генераторный режим. Наиболее часто применяют схему динамического торможения, которая приведена ниже (генераторный режим при работе СД независимо от сети переменного тока):

Рисунок 10.20 - Схема динамического торможения синхронного двигателя

В этой схеме обмотки статора синхронного двигателя 2 отключаются от сети переменного тока и закорачиваются на добавочные резисторы 1 (или накоротко), а обмотка возбуждения остаётся подключённой к источнику возбуждения U_В через

резистор 3.

Торможение СД противовключением используют редко, так как перевод СД в этот режим сопровождается значительными бросками тока и момента и требует ограничения тока и сложных схем управления.

При питании СД от векторного преобразователя частоты переменного тока можно осуществить плавное торможение двигателя до его полной остановки.

10.3 Пуск и торможение двигателя постоянного тока

При прямом пуске .

Прямой пуск применяют для двигателей мощностью до 0,5÷1,0 кВт, у которых R_Я относительно велико, а время пуска t_n<1c.

Наибольшее распространение получил реостатный способ пуска. Для ограничения I_n в цепь якоря включают пусковой реостат, сопротивление которого R_П выбирают таким, чтобы . По мере увеличения частоты вращения двигателя пусковой реостат выводят.

При пуске следует полностью вывести пусковой реостат в цепи возбуждения R_B для М_вр>М_сопр.

В электрических двигателях постоянного тока большой мощности не используют пусковой реостат (большие потери энергии), а проводят пуск при пониженном напряжении, которое подводится к якорю ДПТ от источника с регулируемым напряжением, например, система «генератор-двигатель» или управляемый выпрямитель.

ДПТ среди всех применяемых двигателей имеют лучшие пусковые качества, так как при они могут создавать . Это обеспечивает быстрое включение механизмов.

Рассмотрим особенности пуска ДПТ НВ и ДПТ ПВ, так как именно эти двигатели применяют для привода производственных механизмов.

10.3.1 Пуск и торможение двигателя постоянного тока с независимым возбуждением (дпт нв)

Эти двигатели применяют в электроприводе металлорежущих станков (серии 2П и 4П, двигатели с гладким якорем серий ПБСТ и ПГТ, высокомоментные двигатели серий ПБВ, ДК1 и ДК2 с возбуждением от постоянных магнитов).

Основная схема включения ДПТ НВ имеет вид:

Рисунок 10.21 – Принципиальная схема включения ДПТ С НВ

где R=R_Я+R_д; .

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ с НВ совмещены:

Рисунок 10.22 - Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ с НВ

Точка А соответствует режиму холостого хода, в котором ω=ω₀, I=M=0;

Точка В соответствует режиму короткого замыкания ω=0, I=I_к.з. и М=М_к.з., т.е.

неподвижному состоянию якоря при пуске.

Выше указывалось, что ток и момент не должны превосходить некоторых допустимых значений. Чаще всего ограничение тока (момента) осуществляют введением в цепь якоря добавочного резистора R_д. Пусковые реостаты применяют с ручным и автоматическим управлением.

1 – искусственная пусковая характеристика; 2 – естественная пусковая характеристика; 3 – характеристика регулирующего органа (нагрузки); 4 – характеристика динамического торможения; 5 – характеристика торможения противовключением

Рисунок 10.23 - Пусковая и тормозная характеристики ДПТ с НВ

пусковой реостат; резистор динамического торможения

Рисунок 10.24 - Схема нереверсивного управления пуском в функции времени и

и динамического торможения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

При нажатии кнопки SB1 замыкается цепь питания КМ1, срабатывают его контакты, которые шунтируют кнопку SB1, размыкают контакты в цепи резистора R_Т; замыкают контакты, включающие реле КТ1, и силовые контакты КМ 1. При этом начинается пуск ДПТ при включённых в цепь якоря пускового реостата (R₁ + R₂). КТ1 с выдержкой времени замедления при срабатывании замыкает цепь катушки управления КМ 2, контакты которого шунтируют R₁, и включают КТ 2. Контакты КТ 2 срабатывают с заданной выдержкой времени, включая управляющую катушку КМ 3, контакты которого шунтируют R₂. Пуск заканчивается и ДПТ переходит в рабочий режим.

Для отключения двигателя необходимо нажать кнопку SB2. При этом разомкнётся цепь питания управляющей катушки КМ 1, который своими контактами отключит якорь ДПТ и цепи питания всех управляющих катушек реле и контакторов от сети. Таким образом, будет снято шунтирование пускового реостата, замкнётся контакт КМ 1 в цепи R_Т и двигатель перейдёт в режим динамического торможения, при котором кинетическая энергия вращающихся частей электропривода преобразуется в теплоту и выделяется на R_Т и в обмотках цепи якоря.

Реверс и торможение противовключением ДПТ НВ, осуществляемые изменением полярности напряжения якоря или обмотки возбуждения, происходят по характеристике 5 при включении в цепь якоря резистора R_д.

Иногда для регулирования тока (момента) в цепь якоря вводят добавочный резистор, чтобы реализовать две и более искусственных характеристик. Число ступеней m добавочного резистора связано с пределами изменения I_я≤I_доп и током переключения I₂ соотношением

.

SB1, SB2 – двухцепные кнопки управления

Рисунок 10.25 - Схема управления пуском двигателя постоянного тока в функции

времени, реверсом и торможением в функции ЭДС

Нажатием кнопки SB1 включается КМ1, который включает своими силовыми контактами двигатель, блокировочным контактом шунтирует SB1, включает питание реле KV1. Пусковой ток ограничен пусковым реостатом ( ). Падение напряжения на приведёт к срабатыванию КТ и его контакты разомкнут цепь управляющей катушки контактора КМ4. Реле KV1 подключит цепи управляющих катушек контакторов КМ3 и КМ4 (цепь КМ4 останется разомкнутой контактом КТ). КМ3 своим контактом шунтирует и двигатель перейдёт на вторую ступень пускового реостата. Напряжение с управляющей катушки КТ будет снято и это реле с выдержкой времени на замедление замкнёт цепь управления КМ4, контакт которого шунтирует , а двигатель перейдёт в рабочий режим.

Реверс осуществляют нажатием кнопки SB2, далее процесс пуска развивается аналогично, но реле KV2 срабатывает не сразу, так как в первый момент происходит торможение ДПТ и ЭДС якоря направлена согласно напряжению сети.

Если же требуется работа на искусственной механической характеристике, то последовательно в цепь якоря необходимо включить ещё один резистор R_доб. , его сопротивление рассчитывают по формуле

где частота вращения холостого хода, об./мин.; требуемая частота вращения, об/мин.; ток якоря, соответствующий заданной нагрузке двигателя, А.

Для остановки двигателя следует нажать кнопку SB3, при этом разомкнутся управляющие цепи всех реле и контакторов, двигатель будет отключён от цепи, а система управления будет подготовлена к следующему включению.

Простейшая схема пуска ДПТ параллельного возбуждения в функции частоты вращения представлена ниже.

Рисунок 10.26 - Схема управления пуском ДПТ с параллельным возбуждением

в функции частоты вращения

Пусковой реостат имеет две ступени, а катушки контакторов КМ2 и КМ3 подключены к зажимам якоря. Контакторы настроены на разные напряжения срабатывания , которые определяются расчётным путём. При нажатии кнопки «пуск» линейный контактор КМ1 подключает двигатель к сети при полностью введённом пусковом реостате и шунтирует эту кнопку. С разгоном двигателя увеличивается противо-ЭДС якоря и при определённой частоте вращения срабатывает контактор КМ2, шунтирующий первую ступень реостата. При дальнейшем увеличении частоты вращения срабатывает контактор КМ3, замыкающий вторую ступень пускового реостата, и двигатель достигает установившейся частоты вращения.

Типовая схема пуска ДПТ с параллельным возбуждением в функции времени имеет вид:

Рисунок 10.27 - Схема управления пуском ДПТ в функции времени

Рисунок 10.28 - Схема пуска ДПТ в две ступени в функции ЭДС и

динамического торможения в функции времени

Рисунок 10.29 - Схема пуска ДПТ в одну ступень в функции времени

и динамического торможения в функции ЭДС