Способы и схемы торможения электродвигателей

Торможение двигателем применяется, когда необходимо сократить время свободного разгона и зафиксировать механизм в определенном положении. Существует несколько видов принудительной остановки устройства. Это механические, электрические и комбинированные устройства. Механическое устройство представляет собой шкив с тормозом, установленный на валу, с башмаками. Когда устройство отключено, ползунки прижимаются к шкиву. Кинетическая энергия преобразуется в тепловую за счет трения, т.е. происходит процесс торможения. Остальные способы и схемы торможения электродвигателя будут рассмотрены далее в статье.

  • Способы электрического торможения электродвигателей
  • Предотвращение переключения
  • Динамическая остановка электропривода
  • Режимы торможения для двигателей постоянного тока
  • Рекуперативное торможение электрических машин
  • Рекуперативное торможение асинхронных машин
  • Комбинированный режим

Способы электрического торможения электроприводов

Методы электрического торможения используются для быстрой остановки машины или поддержания постоянной скорости. В зависимости от схемы переключения режимы торможения делятся на:

  • противодействие;
  • динамика;
  • регенеративный.

Противовключения

Режим антизакрывания используется, когда требуется быстрая остановка механизма. Это изменение полярности обмотки якоря двигателя постоянного тока или двухфазное переключение обмоток асинхронного двигателя.

В этом случае ротор вращается в направлении, противоположном магнитному полю статора. Вращение ротора замедляется. Когда скорость близка к нулю, от реле контроля скорости поступает сигнал, который отключает машину от сети.

На рисунке ниже показана схема противотока асинхронного электродвигателя.

После переключения обмоток эффективное напряжение увеличивается, а ток увеличивается. Чтобы ограничить это, в обмотки ротора или статора устанавливают дополнительные резисторы. Они ограничивают токи в обмотках в режиме торможения.

Динамическая остановка электропривода

Этот метод используется в асинхронных машинах, подключенных к сети переменного тока. Он заключается в отключении обмоток от сети переменного тока и подаче постоянного тока на обмотку статора.

На рисунке выше показана схема торможения с трехфазным двигателем постоянного тока.

Напряжение постоянного тока подается понижающим трансформатором для динамического торможения. Пониженное переменное напряжение преобразуется в постоянное через диодный мост и подается на обмотку статора. Дополнительный источник питания постоянного тока может использоваться для торможения электродвигателя.

Ротор может быть заключен в клетку или обмотки могут быть соединены с резисторами.

Напряжение постоянного тока создает стационарный магнитный поток. При вращении ротора в нем индуцируется ЭДС, а значит, электродвигатель переходит в генераторный режим. Возникающая электродвижущая сила рассеивается обмоткой ротора и дополнительными резисторами. Создается тормозной момент. Когда машина остановлена, реле скорости отключает постоянное напряжение.

Для машин с самозапускающимися двигателями динамическая остановка достигается подключением конденсаторов. Их соединяют в треугольник или звезду.

Схема представлена ​​на рисунке ниже.

На холостом ходу остаточная магнитная энергия преобразуется в заряд конденсатора, а затем возбуждает обмотку статора. Результирующий эффект торможения останавливает механизм. Конденсаторная батарея может быть подключена постоянно или подключена, когда машина отключена от сети. Эта схема называется «конденсаторное торможение асинхронного двигателя».

Если двигатель необходимо быстро остановить, после отключения от сети контакты замыкаются без гасящих резисторов. При коротком замыкании обмоток возникают большие токи. Для уменьшения токов к обмоткам подключают токоограничивающие резисторы.

На рисунке ниже показана схема с токоограничивающими резисторами.

Режимы торможения моторов постоянного тока

Динамическое торможение двигателя постоянного тока происходит после отключенияот сети замыканием обмотки ротора тормозным резистором. Высвободившееся электричество рассеивается на реостате.

На рисунке выше показаны схемы реостатического торможения двигателя постоянного тока.

Рекуперативное торможение электрических машин

Рекуперативное торможение электродвигателя характеризуется переключением электродвигателя в генераторный режим. Произведенное электричество либо возвращается в сеть, либо используется для подзарядки аккумулятора.

Этот режим широко используется в электровозах, электропоездах, трамваях и троллейбусах. В момент торможения произведенная электроэнергия возвращается в электросеть.

Режим рекуперативного торможения используется для зарядки аккумуляторов в гибридных автомобилях, электромобилях, электросамокатах, электровелосипедах.

Этот режим наиболее экономичен и возможен при условии, что частота вращения ротора выше, чем частота вращения холостого хода. Это условие выполняется, когда ЭДС электродвигателя превышает напряжение сети. И ток якоря, и магнитный поток меняют свое направление. Электромашина переходит в генераторный режим и возникает тормозной момент.

На рисунке представлена ​​схема торможения тягового двигателя а) с независимым возбуждением и стабилизирующим сопротивлением, б) с противовозбуждением возбудителя.

Режим рекуперации в асинхронных электрических машинах

Режим регенерации используется не только в двигателях постоянного тока. Его также можно использовать для асинхронных двигателей.

В этом случае этот режим возможен в следующих случаях:

  1. При изменении частоты питающего напряжения с помощью преобразователя частоты. Это возможно при питании асинхронного электродвигателя от устройства с частотным регулированием питающей сети. Эффект торможения возникает при снижении частоты питающего напряжения. В этом случае переход в генераторный режим происходит, когда частота вращения ротора становится выше номинальной (синхронной) частоты вращения.
  2. Асинхронные машины, сконструированные таким образом, что обмотки можно переключать для изменения скорости.
  3. В подъемных машинах, где используется силовой спуск. В них установлен электродвигатель с фазным ротором. В этом случае скорость регулируется изменением номинала резистора, подключенного к обмотке ротора. Магнитный поток начинает перекрывать поле статора, и скольжение становится больше 1. Двигатель переходит в генераторный режим, генерируемая электроэнергия возвращается в сеть, возникает эффект торможения.

Комбинированный режим

Комбинированные режимы торможения используются в электрических машинах, когда необходимо быстро остановить и заблокировать механизм. Для этого используется механический тормозной механизм в сочетании с электрическим тормозом. Комбинация может быть разной. Также это может быть электрическая схема с антипереключающим, динамическим и рекуперативным режимами.

Вот так мы рассмотрели основные способы и схемы торможения электродвигателей. Если у вас остались вопросы, смело задавайте их в комментариях под статьей!