Торможение противовключением

В этом случае электрическая машина потребляет и электрическую энергию из сети и механическую преобразовывает в электрическую. Преобразованная электрическая энергия и энергия из сети расходуется в силовых цепях двигателя. Баланс мощностей в этом случае выражается следующим образом:

 

.

 

Переход из двигательного режима работы в режим торможения противовключением возможен, например, при реверсе двигателя (изменении полярности напряжения, подводимого к обмотке якоря). При этом ЭДС двигателя совпадает по направлению с напряжением, приложенным к якорю двигателя. Якорь двигателя за счет запасенной кинетической энергии, которая не может измениться мгновенно, будет некоторое время вращаться, замедляясь, в сторону, противоположную двигательному режиму.

Отметим, что принципиально возможен другой вариант получения торможения противовключением, когда полярность напряжения на зажимах якоря остается неизменной, а меняется полярность напряжения на обмотке возбуждения. Но такой способ практически не используется ввиду необходимости перемагничивания магнитной цепи двигателя, что связано с относительно длительным переходным процессом.

Режим торможения противовключением можно еще получить при потенциальной (активной) нагрузке. Так, например, если к валу ДПТ НВ приложена потенциальная (активная) нагрузка, обусловленная силой тяжести поднимаемого груза, то при ее значительном увеличении, момент нагрузки превысит момент короткого замыкания ДПТ НВ, при этом двигатель под действием силы тяжести станет вращаться в сторону противоположную двигательному режиму работы. Тогда, если двигатель работал на подъем груза, с увеличением нагрузки произойдет его опускание, а двигатель по-прежнему остается подключенным на подъем.

Выражение статической электромеханической характеристики ДПТ НВ w=f(Iя) для режима торможения противовключением имеет вид:

 

, (3)

 

где U_Я – напряжение на якоре, В;

R_Я – сопротивление якорной цепи для нагретого состояния, Ом;

R_ПВ – сопротивление торможения противовключением, Ом;

I_Я – ток якорной цепи, А;

k – конструктивный коэффициент двигателя;

Ф – полезный поток, Вб,

k×Ф – коэффициент ЭДС и момента (электромагнитного); при номинальном и неизменном потоке возбуждения (k×Ф_НОМ = С_НОМ).

Выражение статической механической характеристики ДПТ НВ w=f(М) для режима торможения противовключением имеет вид:

 

. (4)

 

Статические характеристики в режиме торможения противовключением располагаются во II и IV квадрантах плоскости {w,М} (см. рисунок 9).

 

Рисунок 9 – Статические характеристики ДПТ НВ

в режиме торможения противовключением

 

При осуществлении торможения противовключением ДПТ НВ изменяют полярность напряжения на якоре. Одновременно с этим в цепь якоря двигателя постоянного тока вводится дополнительное сопротивление для ограничения тормозных токов. Это сопротивление носит название – сопротивление торможения противовключением.

Зная величину допустимого тока I_ДОП, можно определить величину сопротивления торможения противовключением:

 

, (5)

 

где Е_НАЧ – начальное значение ЭДС двигателя при торможении;

w_НАЧ – начальная скорость торможения.

 

Пусть двигатель постоянного тока с независимым возбуждением работает в двигательном режиме работы на характеристике 1 с моментом нагрузки на валу равном М_С (см. рисунок 9). При этом установившая скорость равна w_НАЧ. При изменении полярности напряжения на обмотке якоря и одновременном введении в цепь якоря добавочного сопротивления R_ПВ1, установившийся режим работы ДПТ НВ будет уже описываться характеристикой 2. Точка пересечения характеристики 2 и линии угловой скорости w_НАЧ определяет начальный тормозной момент. Двигатель постоянного тока перейдет работать с характеристики 1 на характеристику 2. Пока угловая скорость якоря будет уменьшаться до нуля ДПТ НВ будет работать в режиме торможения противовключением, во II квадранте плоскости {w,М}. Если при скорости равной нулю не предусмотреть отключение двигателя от источника электрической энергии, то он начнет разгоняться в другую (противоположную) сторону.

Если изменить величину сопротивления противовключения, то и изменится значение начального тормозного момента. С увеличением сопротивления противовключением величина тормозного момента уменьшается. На рисунке 9 приведены две статические механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в режиме торможения противовключением 2 и 3 (R_ПВ1> R_ПВ2).