Торможение двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Механические характеристики, главные плюсы и минусы каждого из видов. Чем отличается динамическое от рекуперативного. Сферы применения разных методов торможения.
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДТП НВ) создан для осуществления регулируемой и плавной скорости вращения, а также удержания постоянного момента. Среди преимуществ, этого типа тяговых двигателей, является высокая экономичность и непрерывность рабочего цикла при смене нагрузок. Данные двигатели широко используются. Их способность оставлять частоту вращения двигателя в неизменном режиме, в том числе и при изменении нагрузки, в той же момент возможность изменять частоту с помощью регулировочно реостата, делает их использование широко востребованным: - вентиляторы; - насосы; - подъёмники шахт; - подвесные электрические дороги; - станки; Этот тип двигателей используют с механизмами, где требуется постоянство скорости вращения и большая возможность регулировки. В исполнительных механизмах с электрическим приводом, с точки зрения безопасности, используется механический и электрический способ торможения. Работа механического торможения подразумевает трении тормозных устройств о вращающиеся части привода. Электрическое торможение создаёт в двигателе тормозной электромагнитный момент, противоположный вращению. Двигатели В двигателях постоянного тока независимого возбуждения используется три схемы электрического торможения:
- Генераторное (рекуперативное);
- Динамическое;
- Торможение противовключением
Рекуперативное торможение двигателя. Генераторный метод торможения используется в том случае, когда скорость холостого хода меньше скорости двигателя. В таком случае, в сеть питания постоянного тока передаётся энергия торможения. Режим рекуперативного торможения может существовать только в случае наличия трёх условий:
- Со стороны цепи питания должна быть возможность протекания тока навстречу напряжению источника питания. Что особенно важно в случае, если двигатель постоянного тока питается от полупроводниковых преобразователей, детали которого односторонне проводят ток.
- В сеть питания энергия передаётся через источник питания, который должен иметь возможность воспринимать отдаваемую двигателем энергию. Если же питание идёт от автономной дизельно-генераторной установки, то режим рекуперативного торможения невозможен.
- Регулирование процесса проводиться путём изменения напряжения, подводимого к якорной цепи двигателя. При совпадении с указанными условиями, рекуперативное торможение будет возможно в пределах заданного диапазона.
Энергетическая эффективность, высокая жесткость механических характеристик, плавный переход из двигательного в тормозной режим на одной и той же характеристики – главные качества рекуперативного торможения. Управления приводом улучшается при таком наборе механических характеристик. Генераторное рекуперативное торможение – предусматривает возвращение энергии в сеть, потому считается наиболее экономичным видом торможения. Это эффективный способ энергосбережения в электроприводе. Часто используется в средствах, работа которых предусматривает регулярные остановки и движения под уклоном. Это позволяет кинетическую энергию движения перерабатывать тв электрическую и возвращать в сеть. Двигатели параллельного или смешанного возбуждения имеют свойство в автоматическом режиме переходить на рекуперативное торможение. Большое напряжение сети и тока меняет свое направление. Двигатель смешанного возбуждения имеет мягкие характеристики, что и позволяет ему автоматический переход на рекуперативный режим торможения. Механизмы также можно приводить в этот режим принудительно, уменьшая частоту вращения путем увеличения тока возбуждения, также можно снизить проводимое напряжение.
Динамическое торможение двигателя 
Второй способ торможения – динамический режим торможения. Отличия от рекуперативного в том, что якорь двигателя замыкается на резистор динамического торможения и отключается от источника постоянного тока. Обязательно должно сохраняться питание обмотки возбуждения. В таком случае двигатель выполняет роль генератора постоянного тока, нагружённого на резистор. Нагрев резистора происходит за счёт энергии торможения. Энергия торможения также расходуется на обмотку цепи якоря двигателя. Всего есть два основных вида динамического торможения:
- Питание обмотки возбуждения производится от постороннего источника – способ независимого возбуждения;
- Подключения обмотки возбуждения к якорю – метод самовозбуждения. Зачастую этот метод считается аварийным, в случаях отключения источников питания.
Динамическое торможение возможно в условиях отключения якоря от питающей сети, а также замыкания якоря на добавочное сопротивление, после отключения от сети. Чтобы тормозной момент был относительно постоянным, тормозной резистор делают секционированным. Секции тормозного резистора выводятся с работы по мере уменьшения частоты вращения. Уменьшается сопротивление резистора, что даёт возможность поддерживать ток и тормозной момент одновременным и постоянным. У данного вида торможения есть свои плюсы и минусы. Недостатком является: потеря энергии торможения, через нагревание элементов привода. До полного останова привода невозможно торможение. Главными плюсами режима динамического торможения есть высокая надёжность, поскольку он будет работать даже в случае исчезновения напряжения питания. В ситуации выхода из строя источника питания цепи якоря, также возможно торможение, что технически невозможно в случае с рекуперативным торможением. Зачастую динамическое торможение используется как аварийное.
Противовключение Третий способ предусматривает изменение подключения концов обмотки якоря. Этот способ известен как - противовключение. При ситуации когда необходимо быстро остановить механизм применяют режим противовключения. Меняется полярность на обмотке якоря двигателя постоянного тока. Также используется метод переключения двух фаз на обмотках асинхронного электродвигателя. Это заставит ротор вращаться в противоположном направлении магнитного поля статора. В свою очередь это замедляет вращение ротора. Когда скорость вращения близка к нулю, механизм отключается от сети с помощью сигнала, от реле контроля скорости. Переключение обмоток приводит к повышению напряжения и увеличению тока. Чтобы нивелировать опасность от этих изменений, устанавливают дополнительные резисторы в обмотку ротора или статора. Их функция ограничивать ток в обмотках в момент торможения. Режим зачастую используют в приводках малой мощности с регулятором тока, что позволяет ограничивать ток торможения допустимыми значениями. В таком типе торможения предусматривается, что двигатель работает в основном режиме с номинальной нагрузкой. Двигатель некоторое время будет продолжать вращения за счёт за счёт кинетической энергии вращающихся масс электропривода. Проблема может быть в том случае если якорь не отключится от сети. Ведь тогда произойдёт реверсирование двигателя и якорь с тормозного действия переключится на противоположный. При этом двигатель начнёт работу с отрицательным значениям частоты. Поэтому главное условие работы механизма, отключение цепи якоря от сети в момент нулевого значения частоты вращения.
Также иногда может использоваться комбинированный режим. Этот режим применяется если нужно быстро остановить и зафиксировать механизм. Для этого используют электрический метод торможения в паре с механическим блоком. Комбинации торможения могут быть различными. Электрическую схему можно использовать и как с рекуперативным режимом, так и с динамическим или противовключение. Для работы двигателя очень важно поддерживать его скорость и возможность её регулировать. Механизмами работы предусмотрено три варианта регулирования скорости двигателя:
- Изменения магнитных потоков главных полюсов. Контролирует процесс регулировочный реостат. Он увеличивает сопротивление, что производит к уменьшению магнитных потоков главных полюсов и тока возбуждения. Это позволяет увеличить число оборотов якоря на холодном ходу. Увеличивается угол наклона механической характеристики. Сохраняется в прежнем положении жёсткость механических характеристик. Опасность в данном случае исходит от агрегатора. Ведь увеличение скорости приводит к механическим повреждениям агрегатора и ухудшению коммутации. Специалисты не рекомендуют этим методом увеличивать частоту вращения более чем в два раза.
- Изменить сопротивления цепи якоря. Регулировочный реостат подключается последовательно к якорю. Как только увеличивается сопротивление реостата, то скорость вращения якоря падает. При этом увеличивается наклон механических характеристик. Этот метод регулировки скорости способствует:
- Быстрому и безопасному способу уменьшения частоты вращения относительно обычной почтой характеристики;
- Неэкономичности, в связи с большой величиной потерь в регулировочном реостате.
- Способ регулирования скорости двигателя без применения реостата. Способом изменения подаваемого на якорь напряжения, не используя при этом реостат. Обязательным условием такого контроля является наличие отдельного источника питания. Дополнительный источник питания выполняет роль регулятора напряжения.
https://youtu.be/uPdv7l9zx2c https://youtu.be/zNdwN3rNkX8
