Modi di frenatura dei motori asincroni

Un motore a induzione può funzionare nelle seguenti modalità di frenatura: frenatura rigenerativa, frenata opposta e dinamica.

Frenata rigenerativa di un motore asincrono

La frenata rigenerativa si verifica quando la velocità del rotore del motore a induzione supera in modo sincrono.

La modalità di frenatura rigenerativa è praticamente utilizzata per i motori a poli commutabili e negli azionamenti delle macchine di sollevamento (paranchi, escavatori, ecc.).

Quando si passa alla modalità generatore, a causa di un cambiamento di segno della coppia, la componente attiva della corrente del rotore cambia segno. Poi motore asincrono fornisce potenza attiva (energia) alla rete e consuma dalla rete potenza reattiva (energia) necessaria per l'eccitazione. Questa modalità si verifica, ad esempio, quando si arresta (transizione) un motore a due velocità dalla velocità alta a quella bassa, come mostrato in fig. 1 un.

Riso. 1. Arresto di un motore asincrono nel circuito di commutazione principale: a) con ripristino dell'energia nella rete; b) opposizione

Supponiamo che nella posizione iniziale il motore funzioni alla caratteristica 1 e al punto a, ruotando alla velocità ωset1... All'aumentare del numero di coppie polari, il motore si porta alla caratteristica 2, la cui sezione bs corrisponde alla frenatura con recupero di energia nella rete.

Lo stesso tipo di sospensione può essere implementato nel sistema convertitore di frequenza — motore quando si arresta un motore a induzione o quando si passa da caratteristica a caratteristica. Per questo, la frequenza della tensione di uscita viene ridotta, e quindi la velocità sincrona ωо = 2πf / p.

A causa dell'inerzia meccanica, la velocità attuale del motore ω cambierà più lentamente della velocità sincrona ωo e supererà costantemente la velocità del campo magnetico. Pertanto, esiste una modalità di spegnimento con ritorno di energia alla rete.

È possibile applicare anche la frenata rigenerativa azionamento elettrico delle macchine di sollevamento quando si abbassano i carichi. Per questo, il motore viene acceso nella direzione di abbassamento del carico (caratteristica 2, Fig. 1 b).

Dopo la fine dello spegnimento, funzionerà in un punto con una velocità di -ωset2... In questo caso, il processo di abbassamento del carico viene eseguito con il rilascio di energia nella rete.

La frenata rigenerativa è il tipo di frenata più economico.

Arresto di un motore elettrico asincrono per opposizione

Il trasferimento di un motore a induzione alla modalità di frenatura opposta può essere effettuato in due modi. Uno di questi è legato a un cambiamento nell'alternanza di due fasi della tensione che alimenta il motore elettrico.

Si supponga che il motore funzioni secondo la caratteristica 1 (Fig. 1 b) con fasi di tensione alternata ABC.Poi, commutando due fasi (es. B e C), si passa alla caratteristica 2, la cui sezione ab corrisponde alla battuta opposta.

Prestiamo attenzione al fatto che con l'opposizione scorrimento del motore asincrono varia da S = 2 a S = 1.

Allo stesso tempo, il rotore ruota contro la direzione del movimento del campo e rallenta costantemente. Quando la velocità scende a zero, il motore deve essere scollegato dalla rete, altrimenti può andare in modalità motore e il suo rotore ruoterà nella direzione opposta a quella precedente.

Nel caso di frenatura controcommutazione, le correnti nell'avvolgimento del motore possono essere 7-8 volte superiori alle corrispondenti correnti nominali, il fattore di potenza del motore diminuisce notevolmente. In questo caso non è necessario parlare di efficienza, poiché sia ​​l'energia meccanica convertita in elettricità che l'energia consumata dalla rete vengono dissipate nella resistenza attiva del rotore, e in questo caso non c'è energia utile.

I motori a gabbia di scoiattolo sono momentaneamente sovraccarichi di corrente. È vero che a (S>1), a causa del fenomeno dello spostamento di corrente, la resistenza attiva del rotore aumenta notevolmente. Ciò si traduce in una diminuzione e aumento della coppia.

Per aumentare l'efficienza di frenatura dei motori con rotore avvolto, nel circuito dei loro rotori vengono introdotte resistenze aggiuntive, che consentono di limitare le correnti negli avvolgimenti e aumentare la coppia.

Un altro modo di frenare in retromarcia può essere utilizzato con la natura attiva della coppia del carico, che si crea, ad esempio, sull'albero motore del meccanismo di sollevamento.

Supponiamo che sia necessario ridurre il carico assicurandone l'arresto utilizzando un motore a induzione. A tale scopo, il motore includendo un resistore aggiuntivo (resistenza) nel circuito del rotore viene trasferito a una caratteristica artificiale (linea retta 3 in Fig. 1).

A causa del momento eccedente il carico Ms coppia di avviamento Mp del motore e la sua natura attiva, il carico può essere decelerato a una velocità costante -ωset2... In questa modalità, l'arresto scorrevole del motore a induzione può variare da S = 1 a S = 2.

Frenatura dinamica di un motore asincrono

Per arrestare dinamicamente l'avvolgimento dello statore, il motore viene scollegato dalla rete CA e collegato a una sorgente CC come mostrato in fig. 2. In questo caso, l'avvolgimento del rotore può essere cortocircuitato o nel suo circuito sono inclusi resistori aggiuntivi con una resistenza di R2d.

Riso. 2. Schema di frenatura dinamica di un motore a induzione (a) e circuito per l'accensione degli avvolgimenti dello statore (b)

La corrente costante Ip, il cui valore può essere controllato dal resistore 2, scorre attraverso gli avvolgimenti dello statore e crea un campo magnetico stazionario rispetto allo statore. Quando il rotore ruota, viene indotto un EMF, la cui frequenza è proporzionale alla velocità. Questo EMF, a sua volta, fa apparire una corrente nell'anello chiuso dell'avvolgimento del rotore, che crea un flusso magnetico che è anche stazionario rispetto allo statore.

L'interazione della corrente del rotore con il campo magnetico risultante del motore a induzione crea una coppia frenante, grazie alla quale si ottiene l'effetto frenante.In questo caso, il motore funziona in modalità generatore indipendentemente dalla rete di corrente alternata, convertendo l'energia cinetica delle parti mobili dell'azionamento elettrico e della macchina funzionante in energia elettrica, che viene dissipata sotto forma di calore nel circuito del rotore.

La figura 2b mostra lo schema più comune per l'accensione degli avvolgimenti dello statore durante la frenata dinamica. Il sistema di eccitazione del motore in questa modalità è asimmetrico.

Per analizzare il funzionamento di un motore a induzione in modalità di frenatura dinamica, un sistema di eccitazione asimmetrico viene sostituito da uno simmetrico. A tale scopo, si presume che lo statore non sia alimentato da una corrente continua Ip, ma da una corrente alternata trifase equivalente che crea la stessa MDF (forza magnetomotrice) della corrente continua.

Le caratteristiche elettromeccaniche e meccaniche sono riportate in Fig. 3.

Riso. 3. Caratteristiche elettromeccaniche e meccaniche del motore asincrono

La caratteristica si trova nella figura nel primo quadrante I, dove s = ω / ωo — scorrimento di un motore a induzione in modalità di frenatura dinamica. I dati meccanici del motore si trovano nel secondo quadrante II.

Varie caratteristiche artificiali del motore a induzione in modalità di frenatura dinamica possono essere ottenute modificando la resistenza R2d resistori aggiuntivi 3 (Fig. 2) nel circuito del rotore o una corrente continua Azp viene fornita agli avvolgimenti dello statore.

Valori variabili R2q e Azn, è possibile ottenere la forma desiderata delle caratteristiche meccaniche del motore a induzione in modalità di frenatura dinamica e quindi la corrispondente intensità di frenata dell'azionamento elettrico a induzione.

A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko