Управление режимами работы электрических двигателей в разомкнутых системах электропривода. Модели двигателей в установившихся режимах, страница 13

откуда

                 (3.38)

Равенство (3.38) может быть выполнено только при выполнении условия

                     (3.39)

Отсюда

                   (3.40)

С учетом того, что

получим:

                  (3.41)

4.  Тормозные режимы.

4.1  Разновидности тормозных режимов.

Тормозными являются режимы, в которых двигатель преобразует поступающую с вала механическую энергию в электрическую энергию.

Если электрическая энергия, получаемая в результате преобразования механической энергии, передается в источник питания (условно – в сеть), имеет место режим торможения с отдачей энергии в сеть или рекуперативного торможения. В этом случае, когда вся выработанная двигателем электрическая энергия теряется в цепях двигателя, отключенного от сети, реализуется режим динамического торможения. Существует так же режим, при котором двигатель одновременно и потребляет энергию от источника питания, и преобразует механическую энергию в электрическую, причем вся энергия расходуется в цепях двигателя. Это режим торможения противовключением.

Характерными признаками режима рекуперации являются:

·  Превышение скорости вращения двигателя w скорости идеального холостого хода (|w|>|w₀|) при сохранении направления вращения;

·  Изменение (по сравнению с двигательным режимом) направления потока энергии для машин постоянного тока и изменение направления потока активной энергии для машин переменного тока.

Отличительной особенностью режима динамического торможения является равенство нулю скорости идеального холостого хода двигателя: w₀=0.

Режим торможения противовключением отличает несовпадения (противоположность) знаков развиваемого двигателем электромагнитного момента и скорости холостого хода: SignM=-Signw₀.

Каждый из тормозных режимов может быть или только переходным, или и переходным, и установившимся. Только переходный  тормозной режим существует при преобразовании кинетической энергии в электрическую энергию в статоре, когда преобладающей является реактивная нагрузка. Установившиеся тормозные режимы реализуются при активном характере нагрузки. При этом в электрическую энергию преобразуется потенциальная энергия.

4.2  Тормозные режимы двигателей постоянного тока с независимым возбуждением.

4.2.1Рекуперативное торможение.

В режиме рекуперации подводимая из вне механическая энергия преобразуется в электрическую энергию и отдается в источник питания.

При неизменном потоке возбуждения и любом характере нагрузки режим рекуперации возникает при уменьшении напряжения, прикладываемого к якорю двигателя. Если при заданной нагрузке, определяемой током якоря I_с, двигатель работает в точке а (рис.4.1), то при скачкообразном изменения напряжения от значения U₁ к значению U₂ рабочая точка должна перейти на характеристику 2.

Если пренебречь индуктивностью якорной цепи, то с учетом того, что напряжение изменяется мгновенно, а скорость вращения якоря двигателя (из-за механической инерции) мгновенно изменяться не может, рабочая точка переместиться в точку б. При этом выполняются оба признака режима рекуперации.

 

В точке б динамический ток отрицателен, следовательно,

                          (4.1)

и двигатель начинает тормозиться, а рабочая точка при этом перемещается по характеристике 2.

Между точками б и в (исключая точку в) существует переходный режим рекуперации. Точка в соответствует режиму идеального холостого хода.

Переходный процесс заканчивается в точке г. Между точками в и г реализуется двигательный режим.

 С учетом индуктивности якорной цепи переходному процессу будет соответствовать траектория а-д-е-в-г. При этом между точками д и в (исключая сами точки) реализуется режим рекуперации.

Аналогичным образом возникает рекуперативный режим при переходе с характеристики при потоке возбуждения Ф₁ на характеристику при потоке Ф₂>Ф₁ (рис.4.2).