Лабораторная работа №9
Исследование динамического торможения АД
Цель: Определить величины тока и напряжения при переходе двигателя в тормозной режим.
Динамическое торможение АД (торможение постоянным током) осуществляется путем подключения к двум любым обмоткам статора источника постоянного тока. При этом с помощью группы контактов К1 асинхронный двигатель сначала отключают от питания трехфазным переменным током, и только после этого, замыкают группу контактов К2 и подают постоянный ток. Величину постоянного тока регулируют сопротивлением rт (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема динамического торможения асинхронного двигателя
Само динамическое торможение асинхронного двигателя сопровождается следующими процессами и изменениями:
При отключении переменного тока, вращающееся магнитное поле перестает существовать. Далее подключают источник постоянного тока, который создает постоянное магнитное поле. Ротор по инерции продолжает крутиться теперь уже в постоянном магнитном поле, в обмотке ротора наводится ЭДС, ее частота прямо пропорциональна скорости вращения вала. Появление тока в обмотке ротора вызвано наличием вышеупомянутой ЭДС. Ток создает магнитный поток, который неподвижнен относительно статора. Взаимодействие результирующего магнитного поля АД и тока ротора создает тормозной момент. При этом асинхронный двигатель становится генератором; преобразовует кинетическую энергию вращающегося вала в электрическую, которая на обмотке ротора рассеивается в виде тепловой энергии. При переходе в режим динамического торможения частота и угловая скорость равны: f=0 w0=0. Кривая динамического торможения должна проходить через начало координат и торможение происходит до полной остановки (рисунок 2).
Эффективность динамического торможения зависит от параметров:
- Величина постоянного тока, который протекает по статорной обмотке двигателя (чем больше ток, тем больше тормозной эффект);
- Величина сопротивления, введенного в цепь ротора. Эффективность торможения повышается путем комбинирования динамического торможения и торможения с введением сопротивлений в обмотку ротора (рисунок 2):
Рисунок 2 – Механическая характеристика динамического торможения асинхронного двигателя
Чем больше сопротивление введено в цепь ротора, тем выше эффективность торможения, то есть на кривой а1изображена самая быстрая остановка двигателя при наибольшем сопротивлении - R1>R2>R3.
- Схема соединения обмоток статора.
Величина магнитодвижущей силы (F) напрямую связана с понятием эффективность торможения, чем больше значение силы – тем эффективней происходит торможение,
F=I·W.
На рисунках, которые изображены ниже, стрелками показаны направления протекания постоянного тока по обмоткам, IW– ампер витки (так как количество витков в обмотках одинаково, то зависит значение только от величины тока). Векторные диаграммы иллюстрируют направления магнитодвижущих сил (F), сложив по правилам суммирования векторы, мы получим результирующий вектор, который обозначен жирной стрелкой.
Обмотка статора может быть соединена:
а) Схема соединения обмотки статора в звезду:
б) Схема соединения статорной обмотки в треугольник:
в) Соединение обмотки статора в звезду с закороченными двумя фазами:
г) Подключение звезда с разорванным нулем:
д) Подключение треугольник с закороченными фазами:
Схемы соединения а) и б) имеют наибольшее распространение, потому что не требуют переключения при торможении самих обмоток.
Необходимо подметить, что напряжение (U) источника постоянного тока должно быть малой величиной, потому что сопротивление обмотки статора мало. Ток выбирается из условия необходимого начального тормозного момента, обычно выбирают ~2Mном.
Преимущества режима динамического торможения:
- Относительная простота осуществления способа;
- Возможность торможения до полной остановки вала ротора;
- Высокая эффективность торможения, особенно при использовании комбинированного метода.
Основным недостатком является необходимость наличия источника постоянного тока.
Расчет величины тормозного сопротивления:
RT = 2·rф.ст + rт,
rт=RT - 2rф.ст,
где RT - полное сопротивление цепи источника постоянного тока,
rф.ст - сопротивление фазы статора.
Вышеприведенные формулы являются частным случаем (для понимания отношений величин сопротивления), когда постоянный ток протекает только по двум обмоткам статора, если же ток будет протекать по трем обмоткам, то коэффициент (количество фаз) перед сопротивлением фазы статора нужно соответственно изменить.