Гальмування асинхронного двигуна

При використанні асинхронного двигуна, в якості складової частини будь-якого електроприводу, часто виникає потреба в штучної зупинки двигуна. В даний час існує безліч різних способів гальмування асинхронного двигуна, ось деякі з них.

Динамічне (електродинамічне) гальмування

Якщо відключити двигун від мережі змінного струму і підключити його до джерела постійного струму, то станеться динамічне гальмування. Обмотка статора, при протіканні постійного струму, створить нерухоме магнітне поле. При обертанні в такому полі, в роторі буде наводитися ЕРС, під дією якої буде протікати струм. Цей струм буде взаємодіяти з нерухомим полем статора і створювати гальмівний момент, який буде направлений проти напрямку обертання ротора. В результаті двигун буде поступово зупинятися, причому швидкість його зупинки буде залежати від сили постійного струму, що протікає по статора, ну і звичайно ж від запасеної кінетичної енергії електроприводу. Ця енергія, перетворюючись в електричну, розсіюється у вигляді тепла на роторі.

У двигуні з фазним ротором, величину гальмівного моменту, а отже, швидкість гальмування, можна змінювати, змінюючи величину додаткових опорів в ланцюзі ротора.

Рекуперативне (генераторне) гальмування

Рекуперативне гальмування застосовується в основному в якості пригальмовування перед основним гальмуванням, або при спуску вантажу, наприклад в ліфтах.

Щоб настало рекуперативного гальмування, потрібно щоб частота обертання ротора перевищила синхронну частоту обертання. В такому випадку двигун почне віддавати енергію в мережу, тобто стане асинхронним генератором. При цьому електромагнітний момент двигуна стає негативним, і надає гальмівний ефект.

Домогтися генераторного гальмування можна декількома способами. Наприклад, в двошвидкісних двигунах, при перемиканні з більшою швидкості на меншу. При цьому ротор обертається по інерції з частотою, вище, ніж нова синхронна частота. Виникне гальмівний момент, який зменшить швидкість до нової номінальної.

Припустимо, що в початковий момент часу наш двигун працював на характеристиці 1 в точці A, після перемикання швидкості на більш низьку, він перейшов на характеристику 2 в точку B, а потім під дією гальмівного моменту досяг точки С, з меншою частотою обертів.

Генераторне гальмування можна здійснити, якщо зменшувати частоту харчування двигуна. Це можливо, якщо двигун живиться від тиристорного перетворювача частоти. При зменшенні частоти напруги, зменшується синхронна частота обертання. Частота обертання ротора, який обертається за інерцією, знову виявиться вище, виникне гальмівний момент, який буде знижувати частоту обертання ротора. Таким чином, двигун можна довести до повної зупинки.

Гальмування противключенням

Гальмування противключенням застосовується для швидкої зупинки двигуна. Воно може бути здійснено декількома способами. У першому способі, в працюючому двигуні, змінюють дві фази місцями, за допомогою виключення контактора K1 і включення K2. При цьому напрямок обертання магнітного поля статора змінюється на протилежне. Виникає великий гальмівний момент, і двигун швидко зупиняється. Але для того щоб обмежити великі струми в момент збільшення гальмівного моменту, необхідно вводити в обмотку статора або ротора додатковий опір.

У другому способі двигун використовують як гальмо для вантажу. Тобто, якщо вантаж спускається вниз, то двигун повинен працювати, навпаки, на підйом. Для цього в ланцюг ротора двигуна вводиться велика додатковий опір. Але його пусковий момент виявляється менше ніж момент навантаження, і двигун працює при деякій невеликій швидкості, тим самим забезпечуючи плавний спуск.

По суті, гальмування противовключением здійснюється за схемою реверсу двигуна.

Гальмування при самозбудженні

Якщо харчування двигуна відключити, то його магнітне поле загасне тільки через невеликий проміжок часу. Якщо в цей момент підключити до обмотці статора двигуна батарею конденсаторів, то енергія магнітного поля буде переходить спочатку в заряд конденсаторів, а потім знову повертатися в обмотку статора. При цьому виникне гальмівний момент, який зупинить двигун. Таке гальмування часто називають конденсаторним.

Величина гальмівного моменту буде залежати від ємності конденсаторів, чим більше ємність, тим більше момент

Конденсатори можуть бути включені постійно, а можуть відключатися під час роботи двигуна з допомогою контактора.

Можна обійтися і без конденсаторів, просто замкнувши за допомогою ключів SA, обмотку статора за схемою “зірка”, попередньо відключивши її від мережі за допомогою контактора K. Тоді гальмування відбудеться значно швидше, за рахунок залишкового магнетизму двигуна. Таке гальмування ще називається магнітним гальмуванням.

Посилання на основну публікацію