Modalità di frenatura del motore ad eccitazione parallela

La modalità di frenatura del motore nella trazione elettrica viene utilizzata insieme al motore. L'uso di un motore elettrico come freno elettrico è ampiamente utilizzato nella pratica per abbreviare i tempi di arresto e inversione, ridurre la velocità di rotazione, impedire l'eccessivo aumento della velocità di marcia e in una serie di altri casi.

Il funzionamento del motore elettrico come freno elettrico si basa sul principio di reversibilità delle macchine elettriche, ovvero il motore elettrico in determinate condizioni passa alla modalità generatore.

In pratica, per la frenata vengono utilizzate tre modalità:

1) generatore (rigenerativo) con ritorno di energia alla rete,

2) elettrodinamico,

3) opposizione.

Quando si costruiscono caratteristiche meccaniche in un sistema di coordinate rettangolari, è importante determinare i segni della coppia del motore e della velocità di rotazione nelle modalità motore e frenata. Per questo, la modalità motore viene generalmente considerata come principale, considerando positiva la velocità di rotazione e la coppia del motore in questa modalità.A questo proposito, le caratteristiche n = f (M) del modo motore si trovano nel primo quadrante (Fig. 1). La posizione delle caratteristiche meccaniche nelle modalità di frenatura dipende dai segni della coppia e dalla velocità di rotazione.

Riso. 1… Schemi di collegamento e caratteristiche meccaniche di un motore ad eccitazione parallela in modalità motore e freno.

Consideriamo queste modalità e le sezioni corrispondenti delle caratteristiche meccaniche del motore ad eccitazione parallela.

Opposizione.

Lo stato dell'azionamento elettrico è determinato dall'azione combinata della coppia del motore Md e della coppia di carico statico Mc. Ad esempio, la velocità di rotazione a regime n1 quando si solleva un carico con un argano, corrisponde al funzionamento del motore in una caratteristica naturale (Fig.1 punto A) quando Md = Ms. Se viene introdotta una resistenza aggiuntiva nel circuito dell'indotto del motore, la velocità di rotazione diminuirà a causa del passaggio alla caratteristica del reostato (punto B corrispondente alla velocità n2 e Md = Ms).

Un ulteriore aumento graduale della resistenza aggiuntiva nel circuito dell'indotto del motore (ad esempio, a un valore corrispondente alla sezione n0Caratteristiche C) porterà prima alla cessazione del sollevamento del carico, quindi a un cambiamento nel senso di rotazione , cioè il carico cadrà (punto C). Un tale regime si chiama opposizione.

Nella modalità opposta, il momento Md ha segno positivo. Il segno della velocità di rotazione è cambiato ed è diventato negativo. Pertanto, le caratteristiche meccaniche della modalità di opposizione si trovano nel quarto quadrante e la modalità stessa è generativa.Ciò deriva dalla condizione accettata per determinare i segni della coppia e della velocità di rotazione.

Infatti la potenza meccanica è proporzionale al prodotto n e M, in modalità motore ha segno positivo ed è diretta dal motore alla macchina operatrice. Nella modalità di opposizione, a causa del segno negativo di n e del segno positivo di M, il loro prodotto sarà negativo, quindi la potenza meccanica viene trasmessa nella direzione opposta - dalla macchina funzionante al motore (modalità generatore). Nella fig. 1 caratteri n e M nelle modalità motore e freno sono mostrati in cerchi, frecce.

Le sezioni della caratteristica meccanica corrispondenti al modo oppositivo sono una naturale estensione delle caratteristiche del modo motorio dal primo al quarto quadrante.

Dall'esempio considerato di commutazione del motore nella modalità opposta, si può vedere che e. eccetera. c.il motore, in funzione della velocità di rotazione, contemporaneamente all'ultimo, al superamento del valore zero, cambia segno e agisce in funzione della tensione di rete: U = (-„) +II amRda dove I am II am = (U + E) / R

Per limitare la corrente, nel circuito di armatura del motore è inclusa una resistenza significativa, solitamente pari al doppio della resistenza di avviamento. La particolarità della modalità di opposizione è che la potenza meccanica dal lato dell'albero e l'energia elettrica dalla rete vengono fornite al motore, e tutto questo viene speso per riscaldare l'armatura: Pm+Re = EI + UI = Аз2(Ри + AZext)

La modalità opposta può essere ottenuta anche commutando gli avvolgimenti nel senso di rotazione opposto, mentre l'indotto continua a ruotare nella stessa direzione a causa della riserva di energia cinetica (ad esempio, quando la macchina con un momento statico reattivo - il ventilatore fermate).

In conformità con la condizione accettata per la lettura dei segni n e M in base alla modalità del motore, quando si commuta il motore sulla rotazione inversa, le direzioni positive degli assi delle coordinate dovrebbero cambiare, ovvero la modalità del motore sarà ora nel terzo quadrante, e l'opposizione - nel secondo.

Pertanto, se il motore stava funzionando in modalità motore al punto A, allora al momento della commutazione, quando la velocità non è ancora cambiata, sarà con una nuova caratteristica, nel secondo quadrante al punto D. L'arresto avverrà lungo il caratteristica DE (-n0), e se il motore non viene spento alla velocità t = 0, lavorerà su questa caratteristica nel punto E, facendo ruotare la macchina (ventola) in senso contrario alla velocità -n4.

Modalità di frenatura elettrodinamica

La frenatura elettrodinamica si ottiene scollegando l'armatura del motore dalla rete e collegandola ad una resistenza esterna separata (Fig. 1, secondo quadrante). Ovviamente, questa modalità differisce poco dal funzionamento di un generatore DC eccitato in modo indipendente. Il lavoro su una caratteristica naturale (diretto n0) corrisponde alla modalità di cortocircuito, a causa di correnti elevate, la frenata in questo caso è possibile solo a basse velocità.

Nella modalità di frenatura elettrodinamica l'indotto è disconnesso dalla rete U, quindi: U = 0; ω0 = U / c = 0

L'equazione delle caratteristiche meccaniche ha la forma: ω = (-RM) / c2 o ω = (-Ri + Rext / 9.55se2) M

Le caratteristiche meccaniche della frenatura elettrodinamica sono attraverso la sorgente, il che significa che al diminuire della velocità diminuisce la coppia frenante del motore.

La pendenza delle caratteristiche è determinata allo stesso modo della modalità motore, dal valore della resistenza nel circuito dell'armatura.La frenatura elettrodinamica è più economica del contrario, poiché l'energia consumata dal motore dalla rete viene spesa solo per l'eccitazione.

L'entità della corrente di armatura e quindi la coppia frenante dipende dalla velocità di rotazione e dalla resistenza del circuito di armatura: I = -E/ R = -sω /R

Modalità generatore con ritorno di energia in rete

Questa modalità è possibile solo quando la direzione di azione della coppia statica coincide con la coppia del motore. Sotto l'influenza di due momenti - la coppia del motore e la coppia della macchina funzionante - la velocità di rotazione dell'azionamento ed e. eccetera. c. il motore inizierà ad aumentare, di conseguenza la corrente e la coppia del motore diminuiranno: I = (U — E)/R= (U — сω)/R

Un ulteriore aumento della velocità porta prima alla modalità di minimo ideale quando U = E, I = 0 e n = n0, quindi quando e, ecc. c. il motore diventerà superiore alla tensione applicata, il motore andrà in modalità generatore, cioè inizierà a dare energia alla rete.

Le caratteristiche meccaniche in questa modalità sono una naturale estensione delle caratteristiche della modalità motoria e si trovano nel secondo quadrante. La direzione della velocità di rotazione non è cambiata e rimane positiva come prima e il momento ha segno negativo. Nell'equazione delle caratteristiche meccaniche del modo del generatore con ritorno di energia alla rete, il segno dell'istante cambierà, quindi avrà la forma: ω = ωo + (R/c2) M. oppure ω = ωo + (R/9,55°Cd3) M.

In pratica, la modalità di frenatura rigenerativa viene utilizzata solo ad alte velocità in azionamenti con potenziali momenti statici, ad esempio quando si abbassa un carico ad alta velocità.