Тормозные режимы работы асинхронных двигателей

Работа многих производственных механизмов состоит из трех этапов: пуска в ход, технологической операции и останова. После отключения двигателя останов (торможение) происходит под действием сил трения, при этом кинетическая энергия движущихся частей выделяется в виде теплоты в узлах трения механизма и двигателя (подшипниках). В тех случаях, когда запас кинетической энергии велик, а силы трения малы, время торможения может составить десятки секунд и даже минут.

Применяемые механические тормоза имеют ряд существенных недостатков, главными из которых являются быстрый износ трущихся поверхностей, трудность регулирования силы трения, значительное место, занимаемое тормозом и т. д. Однако двигатель может выполнять функции механических тормозов, работая при этом в том или ином тормозном режиме.

В настоящее время широко используются тормозные свойства двигателя, что во многих случаях позволило отказаться от механических тормозов.

Асинхронный двигатель может работать в следующих тормозных режимах:

• — генераторном с отдачей энергии в сеть;
• — противовключения;
• — динамического торможения.

Во всех тормозных режимах двигатель развивает момент, действующий в сторону, противоположную направлению вращения ротора, поэтому он называется тормозным моментом. Под действием этого момента в одних случаях происходит быстрый останов, в других — поддержание заданной скорости. Рассмотрим только режим динамического торможения.

Для создания режима динамического торможения необходимо обмотку статора двигателя отключить от сети трехфазного тока и подключить на время торможения к источнику энергии постоянного тока по одной из схем, изображенных на рис. 5.25,а-в.

Постоянный ток создает неподвижное в пространстве магнитное поле, картина которого для схемы рис. 5.25,а двухполюсного двигателя изображена на рис. 5.26.

Если ротор вращается, например, по часовой стрелке, то его проводники пересекают неподвижное магнитное поле и в них возникает ЭДС, а, следовательно, ток указанного направления (рис. 5.26). В результате взаимодействия тока ротора с неподвижным магнитным полем статора возникает сила Р и момент, действующие на ротор в направлении, противоположном направлению вращения ротора.

Кроме рассмотренного тормозных режимов существуют и другие, например конденсаторное торможение. Конденсаторное торможение осуществляется по схеме, изображенной на рис. 5.27. После отключения от сети обмотка статора оказывается замкнутой на конденсаторы. Энергия магнитного поля двигателя и электрического поля конденсатора возбуждает в цепи трехфазный ток. Магнитное поле двигателя, образованное этим током, вращается в ту же сторону, что и.

Рис. 5.25. Схемы соединения обмоток статора при динамическом торможении

Рис. 5.26. К пояснению режима динамического торможения асинхронного двигателя

Рис. 5.27. Схема включения двигателя при конденсаторном торможении

Рис. 5.28. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени

ротор, но с меньшей частотой, чем ротор. В результате в обмотке ротора возникают ЭДС, ток и тормозной момент. По мере торможения энергия магнитного и электрического полей уменьшается, превращается в теплоту в обмотках и тормозной момент убывает.

На рис. 5.28 изображена схема управления асинхронным двигателем, предусматривающая динамическое торможение. Кроме описанных выше аппаратов схема содержит электромагнитное реле времени КТ и контактор КМ2, с помощью которого обмотка статора двигателя включается в сеть постоянного тока для осуществления динамического торможения.

Катушка реле КТ, включенная в сеть переменного тока, создаёт магнитный поток Ф, под действием которого его якорь быстро притягивается к сердечнику. При этом контакты КТ замыкаются.

С момента отключения катушки реле КТ переключение контактов КТ происходит не сразу, а спустя определенное время, называемое выдержкой времени.

Рассмотрим работу схемы, изображённой на рис. 5.28. Перед пуском схемы включается автомат QF, подающий напряжение на установку и защищающий ее от коротких замыканий. При нажатии на кнопку «Пуск» — SB 1 срабатывает контактор КМ и своими главными контактами КМ1 включает двигатель в сеть. Один из вспомогательных контактов КМ шунтирует кнопку SBI, а другой КМ подключает обмотку реле времени КТ к сети переменного тока.

Якорь реле притягивается и связанные с ним контакты реле времени КТ в цепи катушки контактора КМ2 замыкаются. Однако контактор КМ2 не срабатывает, так как цепь его катушки разомкнута контактами контактора КМ. Двигатель работает в двигательном режиме, приводя в движение исполнительный орган механизма.

Для останова двигателя нажимают на кнопку «Стоп" — SB2. Контакты кнопки в цепи катушки КМ, размыкаются, контактор срабатывает, его силовые контакты КМ размыкаются и отключают обмотки статора двигателя от сети переменного тока. Другие контакты контактора КМ1 замыкают цепь катушки контактора КМ2. Контактор срабатывает и своими силовыми контактами КМ2 подключает обмотку статора двигателя к сети постоянного тока по схеме рис. 5.25. Возникает процесс динамического торможения, двигатель быстро останавливается. Одновременно с размыканием силовых контактов контактора КМ размыкается и его вспомогательный контакт КМ в цепи катушки реле времени КТ. Реле начинает отсчёт времени. По прошествии определенного времени, на которое оно рассчитано, якорь реле отпадает и размыкает свои контакты в цепи катушки контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает — размыкает свои силовые контакты КМ2 и отключает двигатель от сети постоянного тока. Схема возвращается в исходное положение — она снова готова к очередному пуску двигателя. Время выдержки реле времени КТ должно быть несколько больше времени торможения, в противном случае динамическое торможение прекратится раньше, чем двигатель остановится.

Замкнутые вспомогательные контакты КМ2 контактора КМ2 в цепи катушки КМ и вспомогательные контакты.

КМ контактора КМ в цепи катушки КМ2 предотвращают возможность одновременного включения контакторов КМ и КМ2. Сопротивление R ограничивает значение тока при динамическом торможении.