Б) тормозные режимы
Кроме двигательного режима на практике применяют тормозные режимы для целей подтормаживания, останова, изменения направления вращения.
Возможны три основных способа электрического торможения (рис. 2.7.):
– генераторное торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное);
– динамическое торможение;
– торможение противовключением.
Рис. 2.7. Механические характеристики шунтового двигателя постоянного тока в тормозных режимах
Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное) – работа двигателя параллельно с сетью, осуществляется в том случае, когда скорость вращения оказывается выше скорости вращения идеального холостого хода (ω > ω0) и его ЭДС Еген больше приложенного напряжения (Еген > Uн). Повысить ЭДС Еген = ωгенсФ можно, или увеличив скорость вращения якоря, или увеличив магнитный поток. Двигатель здесь работает в режиме генератора параллельно с сетью, отдает ей электрическую энергию. Ток при этом изменяет свое направление
, (2.17)
следовательно, меняет знак и момент двигателя
Мдв = –КФIя, (2.18)
Графически механические характеристики двигателя в режиме генератора с отдачей энергии в сеть являются продолжением характеристик двигательного режима в область IV квадранта. Такое торможение является весьма экономичным, поскольку оно сопровождается отдачей в сеть электрической энергии.
Торможение противовключением – работа двигателя последовательно с сетью осуществляется в том случае, когда обмотки включены для одного направления вращения, а якорь двигателя под воздействием внешнего момента (вариант тормозного спуска) или сил инерции (вариант остановочного торможения – изменение полярности якоря на ходу двигателя) вращается в противоположную сторону. Якорь двигателя в варианте тормозного спуска вращается в сторону, противоположную по сравнению с двигательным режимом. При этом направление ЭДС Епр, развиваемой в обмотках якоря, будет совпадать с напряжением сети. В варианте остановочного торможения, в результате переключения полярности якоря, в обмотке якоря изменится направление тока. При неизменном направлении магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, получается момент двигателя, направленный против вращения якоря, то есть получается режим как и при тормозном спуске.
Сила тока якоря в режиме торможения противовключением (якорь вращается в обратную сторону по сравнению с двигательным режимом, ЭДС изменила направление на обратное, направление магнитного потока не изменилось)
, (2.19)
Сила тока в якоре будет равна больше, чем в двигательном режиме и составляет (20…40)Iн, а соответственно и величина момента, поэтому для ограничения тока и момента в необходимых пределах, необходимо в цепь якоря вводить добавочное регулируемое сопротивление резистора.
Графически механические характеристики двигателя в режиме противовключения являются продолжением характеристики двигательного режима в область II квадранта. Вырабатываемая двигателем и потребляемая из сети энергия выделяется в виде тепла в сопротивлениях цепи якоря, поэтому торможение противовключением не экономично.
Динамическое торможение происходит при отключении якоря двигателя от сети и замыкании его на сопротивление добавочного резистора (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Схема включения шунтового двигателя постоянного тока при динамическом торможении
Чем меньше сопротивление Rд.я.дин, тем больше ток идет по обмотке якоря, вращающегося по инерции, и тем сильнее его тормозящее действие. Динамическое торможение имеет два варианта: независимого возбуждения (обмотка возбуждения при этом остается присоединенной к сети), самовозбуждения (обмотка при этом остается присоединенной к якорю двигателя).
Вследствие того, что ЭДС Един. двигателя сохраняет такой же знак, как и в двигательном режиме, а напряжение извне к якорю не прикладывается, ток якоря меняет знак на обратный
, (2.20)
Следовательно, меняет знак и момент двигателя
Мдв = –кФIя, (2.21)
При динамическом торможении механические характеристики проходят через начало координат в область IV квадранта и являются прямой линией при независимом возбуждении (Мдв≡Iя) и криволинейной линией при самовозбуждении (Мдв≡Iя2).