1.1.3 Режим противовключения

Режим противовключения может быть получен при активном моменте нагрузки (например, при спуске, какого – либо груза), т. е. при М_С>М_П(рис. 1.5). Для получения соответствующего момента, а, следовательно, и установившейся скорости -w_Снеобходимо в роторную цепь включить добавочное сопротивлениеR_Р2. Установившемуся режиму при этом соответствует точка -w_УСТ.1,М_С1, т.е. когда момент, развиваемый двигателем, равен моменту статического сопротивления,М=М_С.

Рис. 1.5. Торможение противовключением при активном моменте

Торможение противовключением может быть получено путем смены чередования фаз обмотки статора, что приводит к изменению направления вращения магнитного поля. Ротор при этом вращается против направления поля, создавая тормозной момент (рис. 1.5). Когда угловая скорость спадет до нуля, двигатель необходимо отключить от сети, иначе он перейдет в двигательный режим работы, вращаясь в противоположном направлении.

Для ограничения тока, а также для получения эффективного торможения в цепь ротора АД вводят добавочное сопротивление.

Уравнение механической характеристики:

. (1.15)

Данный тормозной режим наиболее эффективен, так как при нулевом значении скорости имеет место тормозной момент (рис.1.6).

Рис. 1.6. Торможение АД противовключением.

1.1.4 Рекуперативное торможение

Данный вид торможения имеет место только при скорости выше синхронной, w>w₀, и соответствует генераторному торможению с отдачей энергии в сеть. Механические характеристикиw=f(M)для данного режима работы приведены на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Торможение АД с отдачей энергии в сеть.

Уравнение механической характеристики:

, (1.16)

где ;.

Из рисунка 1.7 видно, что механические характеристики в режиме рекуперативного торможения являются продолжением характеристик двигательного режима.

1.1.5 Регулирование скорости вращения с помощью тиристорного преобразователя напряжения

Одним из возможных способов изменения скорости и момента асинхронного электродвигателя является изменение напряжения на выводах его статора, при этом частота такого напряжения постоянна и равна частоте сети переменного тока. На рис. 1.8 при­ведена схема электропривода при реализации этого способа. Между выводами питающей сети и статора асинхронного электродвигателя включен преобразователь напряжения, при использовании которого может изменяться напряжение, подводимое к статору электродвигателя.

Рис. 1.8. Структурная схема регулирования координат электропривода изменением напряжения

На рис. 1.2, г приведены механические характеристи­ки электродвигателя при регулировании напряжения на выводах его ста­тора. Как видно из этих графиков, получаемые искусствен­ные характеристики оказываются малопригодными для целей регулирования скорости, так как по мере уменьшения напряжения резко снижаются критический момент двигателя и его перегрузочная способность, а диапазон регулирования скорости очень мал. Поэтому схема, показанная на рис. 1.8, используется лишь для регулирования момента асинхронного электродвигателя и его тока.

Для регулирования напряжения на выводах статора асинхронного двигателя могут использоваться различные устройства — авто­трансформаторы, магнитные усилители и тиристорные преобразователи напряжения (ТПН). Определяется это рядом достоинств ТПН: высоким КПД, простотой в обслуживании, легкостью авто­матизации работы электропривода.

На рис. 1.10 приведена практическая схема управле­ния асинхронным электродвигателем с помощью ТПН, состоящего из трех пар встречно-параллельно соединенных тиристоров, каждая из которых включена между фазой сети и фазой статора асинхронного двигателя. Регули­рование напряжения на АД в этой схеме осуществляется изменением угла управления α, т. е. сдвигом во времени управляющих импульсов, подавае­мых на управляющие электроды тиристоров.

Если на тиристоры VS1 и VS2 не подаются импульсы управления, то они закрыты и напря­жение на нагрузке U_H равно нулю. При подаче на тиристо­ры импульсов управления в момент их естественного откры­тия (угол управления α = 0) они будут полностью открыты и к нагрузке будет приложено все напряжение сети). Если осуществлять подачу импульсов управления на тири­сторы с некоторой задержкой относительно момента естественного открытия (угол управления α≠0), то к нагрузке будет прикладываться часть напряжения сети. Изменяя угол управления α от нуля до л, можно регулировать на­пряжение на нагрузке от полного напряжения сети до нуля. Управляющие импульсы подаются на все тиристоры не одновременно, а со сдвигом во времени на третью часть периода частоты сети. Это определяется тем, что управля­ющий импульс каждого тиристора должен быть сдвинут относительно напряжения той фазы сети, к которой под­ключен тиристор, на один и тот же угол управления a, a фазные напряжения сети сдвинуты относительно друг друга на 120°.

На рис. 1.11 приведены механические характеристики асинхронного электродвигателя с ТПН при изменении управляющего угла α от 0 до π. Из графиков следует, что с увеличением угла правления α снижается критический момент асинхронного двигателя и падает жесткость его механических характеристик. Вследствие этого при возможных колебаниях момента сопротивления механизма скорость его движения может резко изме­ниться, что в большинстве случаев недопустимо.

Под воздействием управляющих импульсов к нагрузке прикладывается несинусоидальное напряжение. При этом возникающие на выходе ТПН высшие гармоники на­пряжения оказывают определенное влияние на работу двигателя. В частности, каждая гармоника напряжения определяет прохождение дополнительного тока в обмотках двигателя, кото­рый вызывает соответствующие дополнительные потери в обмотках. Практика показывает, что при питании асинхронного электродвигателя от ТПН по схеме рис. 1.10 потери на 10—20 % больше, чем при питании асинхронного электродвигателя от источника, изменяющегося синусоидального напряжения. Вместе с тем следует отметить, что высшие гармоники напряжения оказывают незначительное влияние на момент АД.