Электрическое торможение 3-фазного двигателя
Во многих промышленных системах двигатели останавливаются просто естественным замедлением. Время, затрачиваемое на это, зависит исключительно от инерции и сопротивляющего момента вращения двигателя. Однако часто приходится сокращать время, а электрическое торможение - простое и эффективное решение.
Электрическое торможение асинхронных двигателей - Руководство (фото кредит: Крис Шонц через Flickr)
По сравнению с механическими и гидравлическими тормозными системами, он имеет преимущество устойчивости и не требует износа деталей.
Опции электрической торможения, приведенные в этой статье //
- Противоточное торможение
- Двигатель с короткозамкнутым ротором
- Двигатель скользкого кольца
- Торможение при вводе постоянного тока
- Электронное торможение
- Торможение сверхсинхронной работой
- Другие электрические тормозные системы
1. Противоточное торможение. Принцип
Мотор изолирован от электросети, пока он все еще работает, а затем снова подключается к нему наоборот. Это очень эффективная тормозная система с крутящим моментом, обычно превышающим пусковой момент, который должен быть остановлен достаточно рано, чтобы двигатель не двигался в противоположном направлении.
Несколько автоматических устройств используются для управления остановкой, как только скорость почти равна нулю:
- Детекторы остановки трения, центробежные стоп-детекторы,
- Хронометрические устройства,
- Частотные измерения или реле напряжения ротора (моторы с проскальзывающим кольцом) и т. Д.
1.1 Двигатель с короткозамкнутым ротором
Прежде чем выбирать эту систему (рис. 1), важно обеспечить, чтобы двигатель мог противостоять противоточному торможению с требуемой нагрузкой. Помимо механического напряжения этот процесс подвергает ротор воздействию высоких тепловых нагрузок, так как энергия, выделяемая при каждой операции торможения (энергия скольжения от сети и кинетической энергии), рассеивается в клетке.
Тепловое напряжение при торможении в три раза больше, чем при сборе скоростей.
Рисунок 1 - Принцип противоточного торможения
При торможении пики тока и крутящего момента заметно выше, чем при пуске.
Для плавного торможения резистор часто устанавливается последовательно с каждой фазой статора при переключении на противоточное. Это уменьшает крутящий момент и ток, как при старте статора. Недостатки противоточного торможения в двигателях с короткозамкнутым ротором настолько велики, что эта система используется только для некоторых целей с маломощными двигателями.
1.2 Мотор скольжения
Чтобы ограничить ток и крутящий момент, прежде чем статор переключится на противоточное, крайне важно повторно вставить резисторы ротора, используемые для запуска, и часто добавлять дополнительную секцию торможения (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 - Принцип противоточного торможения в асинхронной машине скольжения
При правильном роторном резисторе легко регулировать тормозной момент до требуемого значения. Когда ток переключается, напряжение ротора практически в два раза больше, чем когда ротор находится в состоянии покоя, что иногда требует особых мер предосторожности при изоляции.
Как и в случае с силовыми двигателями, в цепи ротора выделяется большое количество энергии. Он полностью рассеивается (минус несколько потерь) в резисторах.
Двигатель может быть остановлен автоматически одним из вышеупомянутых устройств или с помощью реле напряжения или частоты в цепи ротора. С помощью этой системы можно поддерживать ведущую нагрузку с умеренной скоростью. Характеристика очень неустойчива (широкие вариации в скорости против небольших колебаний крутящего момента).
Вернитесь к параметрам электрического торможения ↑
2. Торможение при вводе постоянного тока
Эта электрическая тормозная система используется на моторах скольжения и двигателя с короткозамкнутым ротором (см. Рис. 3). По сравнению с противоточной системой цена источника выпрямленного тока компенсируется меньшим количеством резисторов. Благодаря электронным регуляторам скорости и стартерам этот параметр торможения не добавляет к стоимости.
Процесс включает в себя изолирование статора от сети и подачу на него выпрямленного тока. Выпрямленный ток создает фиксированный поток в воздушном зазоре двигателя. Для значения этого потока для обеспечения надлежащего торможения ток должен быть примерно в 1, 3 раза больше номинального тока.
Избыток тепловых потерь, вызванных этим небольшим превышением тока, обычно компенсируется паузой после торможения.
Рисунок 3 - Принцип торможения постоянным током в асинхронной машине
Поскольку значение тока задается только сопротивлением обмотки статора, напряжение на источнике выпрямленного тока низкое. Источник обычно предоставляется выпрямителями или контроллерами скорости. Они должны уметь выдерживать скачки перенапряжений, вызванные обмотками, которые только что были отключены от переменного источника питания (например, 380 В RMS).
Движение ротора является скольжением относительно поля, зафиксированного в пространстве (тогда как поле вращается в противоположном направлении в противоточной системе). Двигатель ведет себя как синхронный генератор, разгружающийся в роторе.
По сравнению с противоточной системой //
Существуют важные отличия в характеристиках, полученных с выпрямленным впрыском тока, по сравнению с противоточной системой:
- Меньшая энергия рассеивается в резисторах ротора или в клетке. Это эквивалентно только механической энергии, выделяемой массами в движении. Единственная мощность, потребляемая от сети, - это возбуждение статора,
- Если нагрузка не является движущей силой, двигатель не запускается в противоположном направлении,
- Если нагрузка является движущей нагрузкой, система постоянно останавливается и удерживает нагрузку на низкой скорости. Это замедляет торможение, а не торможение. Характеристика намного стабильнее, чем в противотоке.
С моторами с проскальзывающими кольцами характеристики крутящего момента зависят от выбора резисторов.
Благодаря двигателям с короткозамкнутым ротором система позволяет легко регулировать момент торможения, воздействуя на ток постоянного тока. Тем не менее, тормозной момент будет низким, если двигатель работает на высокой скорости.
Чтобы предотвратить избыточный перегрев, должно быть устройство для отключения тока в статоре при торможении.
Вернитесь к параметрам электрического торможения ↑
3. Электронное торможение
Электронное торможение достигается просто с помощью регулятора скорости, оснащенного тормозным резистором. Затем асинхронный двигатель действует как генератор, и механическая энергия рассеивается в выпекающем резисторе без увеличения потерь в двигателе.
Блок стартера двигателя имеет четыре основные функции:
- Изолируя нагрузку от основной цепи,
- Помогите защитить двигатель от короткого замыкания,
- Помогите защитить двигатель от тепловой перегрузки,
- Коммутация или управление (старт-стоп).
Каждый пусковой блок двигателя может быть расширен с дополнительными функциями в зависимости от его назначения. Они могут включать:
- Мощность: регулятор скорости, плавный пуск, изменение фазы и т. Д.
- Управление: вспомогательные контакты, временная задержка, связь и т. Д.
В соответствии со структурой блока стартера двигателя функции могут быть распределены по-разному. (см. рис. 4) показаны возможные варианты.
Рисунок 4 - Различные функции и их комбинации для создания стартера двигателя
Подробнее о наиболее распространенных пусковых устройствах двигателя LV / MV //
Пускатели электродвигателей низкого и низкого напряжения
Вернитесь к параметрам электрического торможения ↑
4. Торможение при сверхсинхронной работе
Это - то, где двигатель двигает его выше его синхронной скорости, заставляя его действовать как асинхронный генератор и развивать тормозной момент. Помимо нескольких потерь, энергия восстанавливается электросети. С подъемным двигателем этот тип работы соответствует спуск нагрузки с номинальной скоростью. Тормозной момент точно уравновешивает крутящий момент от нагрузки и, вместо ослабления скорости, запускает двигатель с постоянной скоростью.
На двигателе с проскальзывающим кольцом все или часть резисторов ротора должны быть закорочены, чтобы двигатель не двигался выше его номинальной скорости, что было бы механически опасным.
Эта система имеет идеальные функции для ограничения движущей нагрузки:
- Скорость стабильна и практически не зависит от вращающего момента,
- Энергия восстанавливается и восстанавливается в сети.
Тем не менее, он включает только одну скорость, примерно такую, как номинальная скорость. Кроме того, на частотно-регулируемых двигателях используются перевернутые тормозные системы, которые меняются от быстрой до медленной. Оберсинхронное торможение легко достигается с помощью электронного регулятора скорости, который автоматически запускает систему при понижении частоты.
Вернитесь к параметрам электрического торможения ↑
5. Другие электрические тормозные системы
Одновременно можно обнаружить однофазное торможение. Это включает питание двигателя между двумя фазами сети и подключение незанятого терминала к одному из двух других подключенных к сети.
Тормозной момент ограничивается 1/3 максимального крутящего момента двигателя. Эта система не может заблокировать полную нагрузку и должна поддерживаться противоточным торможением. Это система, которая вызывает большой дисбаланс и большие потери.
Другая система торможения вихревым током ослабляется. Это работает по принципу, аналогичному используемому в промышленных транспортных средствах в дополнение к механическому торможению (электрические редукторы). Механическая энергия рассеивается в редукторе скорости. Торможение контролируется просто обмоткой возбуждения. Однако недостатком является то, что инерция значительно увеличивается.
Реверсирование //
3-фазные асинхронные двигатели (см. Рис. 5) обращены в обратную сторону простым способом пересечения двух обмоток для вращения вращающегося поля в двигателе.
Рисунок 5 - Принцип реверсирования асинхронного двигателя
Двигатель, как правило, переворачивается, когда он находится в состоянии покоя. В противном случае реверсирование фаз даст противоточное торможение (см. Параграф на двигателе кольца скольжения). Можно также использовать другие электрические тормозные системы, описанные выше.
Однофазное реверсирование двигателя - еще одна возможность, если все обмотки могут быть доступны.
Вернитесь к параметрам электрического торможения ↑
Ссылка // Руководство по решению автоматизации - Schneider Electric