Электрический привод [26] Однофазный переменный ток [23] Основные законы постоянного тока [21] Электроизмерительные приборы и техника электрических измерений [21] Машины постоянного тока [20] Электростатика [14] Электромагнетизм [13] Тепловые действия электрического тока [10] Трансформаторы [9] Электромагнитная индукция [9] Химические действия тока и химические источники э.д.с [9] Асинхронные двигагели [8] Выпрямители [8] Синхронные машины [7] Аккумуляторные батареи [7] Трехфазный переменный ток [6]

204. Торможение электрических двигателей

Если снять нагрузку с электрического двигателя и отключить его от сети, то двигатель некоторое время будет вращаться по инерции. Время его остановки будет особенно велико, если двигатель обладает большой массой и скоростью. Однако в про-цессе работы двигателя возможны частые пуски и быстрые остановки (станки, подъемные краны, подъемники и т. п.). Необходимо отметить, что быстрая остановка двигателя имеет большее значение, чем его быстрый пуск. Если задержка при пуске двигателя приводит к простою оборудования, то задержка при торможении может привести к поломке механизма, авариям, к увечью и гибели людей.

Торможение двигателей может быть осуществлено механическим и электрическим способами.

Механическое торможение производится при помощи ленточного или колодочного тормоза. На фиг. 413 показана принципиальная схема устройства ленточного тормоза с электромагнитным оттормаживанием. Шкив двигателя 1 охватывает стальная лента 2 с укрепленными на ней деревянными колодками. На опоре 3 шарнирно поворачивается тормозной рычаг 4 с грузом 5 на конце. Концы ленты крепятся к отросткам рычага 6. При выключенной катушке 7 тормозной рычаг под действием груза занимает крайнее нижнее положение, отростки рычага натягивают стальную ленту, зажимающую при помощи колодок шкив двигателя.

Для пуска двигателя в ход включают в сеть катушку 7, которая втягивает стальной сердечник, шарнирно связанный с тормозным рычагом. Рычаг поднимается, лента ослабляется и шкив двигателя оттормаживается.

Механическое торможение часто применяется в крановых установках. При этом способе торможения кинетическая энергия двигателя превращается в тепловую энергию, теряемую в тормозных колодках или ленте.

Электрическое торможение может быть произведено путем:

I) замыкания отключенного от сети якоря двигателя на сопротивление (динамическое торможение), 2) возврата энергии в сеть(рекупера-ция), 3) переключения двигателя на обратное вращение (торможение противотоком). При электрическом торможении кинетическая энергия двигателя превращается в электрическую энергию.

Торможение двигателя путем замыкания якоря на сопротивление заключается в следующем. Для торможения двигателя обмотку якоря отключают от сети н замыкают на тормозное сопротивление, в то время как обмотка возбуждения двигателя остается подключенной к сети. Ток в обмотке якоря при работе двигателя равен:

причем направление тока якоря совпадает с направлением напряжения сети (фиг. 414).

При отключении якоря от сети и замыкании его обмотки на сопротивление ток якоря будет:

Противоэлектродвижущая сила Е, индуктируемая в обмотке якоря при вращении двигателя, имеет направление, противоположное напряжению сети. Поэтому ток, вызванный ею, будет протекать обратно тому направлению, которое было во время работы двигателя. Изменение направления тока в обмотке якоря, в то время как в обмотке возбуждения направление тока не изменилось, приведет к тому, что двигатель, вращаясь в прежнем направлении, будет развивать момент, направленный в противоположную сторону, т. е. будет тормозиться. По мере того как двигатель будет останавливаться, противо-э. д. с. будет уменьшаться и тормозной момент также будет уменьшаться. Торможение двигателя произойдет тем быстрее, чем меньше будет тормозное сопротивление. Если в момент торможения одновременно с якорем отключить от сети также концы обмотки возбуждения, то магнитный поток двигателя будет уменьшаться вместе с противо-э. д. с. и быстрого торможения не произойдет. При торможении двигателя с параллельным возбуждением, как видно из фиг. 415, пересоединения обмотки возбуждения делать не нужно. Рассмотрим торможение двигателя с последовательным возбуждением путем замыкания якоря на сопротивление. Если отключить концы двигателя и замкнуть их на тормозное сопротивление, то направление тока изменится одновременно как в обмотке якоря, так и в обмотке возбуждения, следовательно, торможения двигателя не произойдет.

Во избежание этого в момент торможения обмотка возбуждения двигателя переключается таким образом, чтобы направление тока в ней осталось прежним. Для двигателей со смешанным возбуждением электрическое торможение путем замыкания якоря на сопротивление выполняется как и у двигателей с параллельным возбуждением.

Электрическое торможение с возвратом энергии в сеть возможно, когда противо-э. д. с. двигателя становится больше напряжения сети. Это может произойти, ес-ли: 1) напряжение сети станет меньше; 2) двигатель будет перевозбужден; 3) если скорость вращения двигателя будет выше скорости при холостом ходе. Во всех этих случаях направление тока в обмотке якоря меняется на обратное, и двигатель, вращаясь в прежнем направлении за счет кинетической энергии, превращается в генератор, отдавая в сеть электрическую энергию. Якорь двигателя при этом развивает тормозящий момент, в результате чего скорость якоря уменьшается до тех пор, пока противо-э. д. с. двигателя не станет равной напряжению сети. Увеличение скорости, которое определяется в данный момент напряжением и магнитным потоком, может произойти, например, у двигателя подъемного крана под действием веса опускающегося груза или у двигателя электровоза (трамвая), идущего под уклон.

У двигателя с параллельным возбуждением торможение путем возврата энергии в сеть происходит автоматически, без каких-либо переключений. У двигателя с последовательным возбуждением торможение по этому способу без переключений произойти не может, так как направление тока одновременно меняется как в обмотке якоря, так и в обмотке возбуждения.

Двигатели со смешанным возбуждением можно тормозить путем увеличения скорости вращения сверх скорости при холостом ходе только при наличии преобладающего влияния параллельной обмотки возбуждения.

Торможение путем переключения двигателя на обратное вращение (торможение противотоком) заключается в том, что обмотка якоря работающего двигателя переключается и направление тока в ней меняется на обратное. В этом случае ток в обмотке якоря равен:

т. е. будет пропорционален не разности между U и Е, а сумме их. Поэтому в первый момент величина тока в обмотке якоря будет особенно велика (в 20—40 раз больше номинального то- . ка), двигатель получает большой механический толчок, а тепло, выделяемое обмоткой в это время, опасно для целости самой обмотки и ее изоляции. После переключения обмотки якоря на обратный ход двигатель, продолжая вращаться в прежнем направлении, развивает большой тормозящий момент.

При таком способе торможения необходимо вовремя отключить двигатель от сети, так как в противном случае он после останова начнет вращаться в обратную сторону. Торможение противотоком в том виде, как было описано выше, применяется в исключительных случаях, ввиду тяжелых последствий такого торможения для самого двигателя. Однако если в момент переключения обмотки якоря в цепь обмотки ввести сопротивление пускового реостата, то большого толчка тока не произойдет.

Асинхронные двигатели могут работать в следующих тормозных режимах: генераторном, противовключения и динамического торможения.

Генераторное торможение у асинхронных двигателей возможно при скорости выше синхронной. При этом машина, работая в генераторном режиме, тормозится, отдавая энергию в сеть.

Торможение противовключением производится путем переключения на ходу любых двух фаз двигателя. Прч этом двигатель, продолжая вращаться по инерции, развивает момент вращения, действующий в обратную сторону. Когда двигатель остановится, его необходимо отключить от сети, иначе он начнет вращаться в обратную сторону.

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется путем включения обмотки статора на постоянное напряжение.