Motorbremsmodi mit paralleler Erregung

Der Motorbremsmodus im Elektroantrieb wird zusammen mit dem Motor genutzt. Der Einsatz eines Elektromotors als elektrische Bremse wird in der Praxis häufig eingesetzt, um die Zeit des Anhaltens und Rückwärtsfahrens zu verkürzen, die Drehzahl zu reduzieren, einen übermäßigen Anstieg der Fahrgeschwindigkeit zu verhindern und in vielen anderen Fällen.

Der Betrieb des Elektromotors als elektrische Bremse basiert auf dem Prinzip der Reversibilität elektrischer Maschinen, das heißt, der Elektromotor schaltet unter bestimmten Bedingungen in den Generatorbetrieb.

In der Praxis werden zum Bremsen drei Modi verwendet:

1) Generator (regenerative) mit Energierückführung ins Netz,

2) elektrodynamisch,

3) Opposition.

Bei der Konstruktion mechanischer Eigenschaften in einem rechtwinkligen Koordinatensystem ist es wichtig, die Vorzeichen des Motordrehmoments und der Drehzahl im Motor- und Bremsmodus zu bestimmen. Dabei wird üblicherweise der Motormodus als Hauptmodus verwendet, wobei die Drehzahl und das Drehmoment des Motors in diesem Modus als positiv betrachtet werden.Dabei liegen die Kennlinien n = f (M) des Motormodus im ersten Quadranten (Abb. 1). Die Lage der mechanischen Eigenschaften in den Bremsmodi hängt vom Vorzeichen des Drehmoments und der Drehzahl ab.

Reis. 1… Anschlusspläne und mechanische Eigenschaften eines parallel erregten Motors im Motor- und Bremsmodus.

Betrachten wir diese Modi und die entsprechenden Abschnitte der mechanischen Eigenschaften des Parallelerregungsmotors.

Opposition.

Der Zustand des Elektroantriebs wird durch die Kombination des Motordrehmoments Md und des statischen Lastdrehmoments Mc bestimmt. Beispielsweise entspricht die stationäre Drehzahl n1 beim Heben einer Last mit einer Winde dem Betrieb des Motors in einer natürlichen Kennlinie (Abb.1 Punkt A), wenn Md = Ms. Wird zusätzlicher Widerstand in den Ankerkreis des Motors eingebracht, so verringert sich die Drehzahl durch den Übergang zur Rheostatkennlinie (Punkt B entspricht Drehzahl n2 und Md = Ms).

Eine weitere allmähliche Erhöhung des zusätzlichen Widerstands im Ankerkreis des Motors (z. B. auf einen Wert entsprechend dem Abschnitt n0Charakteristik C) führt zunächst dazu, dass das Heben der Last aufhört und dann die Drehrichtung ändert , das heißt, die Last wird fallen (Punkt C). Ein solches Regime nennt man Opposition.

Im umgekehrten Modus hat der Moment Md ein positives Vorzeichen. Das Vorzeichen der Drehzahl änderte sich und wurde negativ. Daher liegen die mechanischen Eigenschaften des Oppositionsmodus im vierten Quadranten und der Modus selbst ist generativ.Dies folgt aus der akzeptierten Bedingung zur Bestimmung der Vorzeichen von Drehmoment und Drehzahl.

Tatsächlich ist die mechanische Leistung proportional zum Produkt n und M, im motorischen Betrieb hat sie ein positives Vorzeichen und wird vom Motor zur Arbeitsmaschine geleitet. Im Oppositionsmodus ist ihr Produkt aufgrund des negativen Vorzeichens von n und des positiven Vorzeichens von M negativ, daher wird die mechanische Leistung in die entgegengesetzte Richtung übertragen – von der Arbeitsmaschine auf den Motor (Generatormodus). In Abb. 1 Die Zeichen n und M im Motor- und Bremsmodus werden in Kreisen und Pfeilen angezeigt.

Die Abschnitte der mechanischen Kennlinie, die dem Oppositionsmodus entsprechen, sind eine natürliche Erweiterung der Eigenschaften des Motormodus vom ersten bis zum vierten Quadranten.

Aus dem betrachteten Beispiel des Umschaltens des Motors in den entgegengesetzten Modus ist ersichtlich, dass z. usw. c. Der Motor ändert je nach Drehzahl gleichzeitig mit dem letzten beim Überschreiten des Nullwerts das Vorzeichen und verhält sich entsprechend der Netzspannung: U = (-Ä) +II amRvon wo ich bin II bin = (U +E) / R

Um den Strom zu begrenzen, wird im Ankerkreis des Motors ein erheblicher Widerstand eingebaut, der normalerweise dem Doppelten des Anlaufwiderstands entspricht. Die Besonderheit des Oppositionsmodus besteht darin, dass dem Motor die mechanische Leistung von der Wellenseite und die elektrische Energie aus dem Netz zugeführt werden und alles für die Erwärmung des Ankers aufgewendet wird: Pm+Re = EI + UI = Аз2(Ри + AZext)

Der umgekehrte Modus kann auch erreicht werden, indem die Wicklungen in die entgegengesetzte Drehrichtung geschaltet werden, während sich der Anker aufgrund der Reserve an kinetischer Energie weiterhin in die gleiche Richtung dreht (z. B. wenn die Maschine mit einem reaktiven statischen Moment - der Lüfter stoppt).

Gemäß der akzeptierten Bedingung zum Lesen der Zeichen n und M entsprechend dem Motormodus sollten sich beim Umschalten des Motors auf Rückwärtsdrehung die positiven Richtungen der Koordinatenachsen ändern, d. h. der Motormodus befindet sich nun im dritten Quadranten. und die Opposition - im zweiten.

Wenn der Motor also am Punkt A im Motormodus betrieben wurde, befindet er sich im Moment des Umschaltens, wenn sich die Drehzahl noch nicht geändert hat, mit einer neuen Kennlinie im zweiten Quadranten am Punkt D. Das Anhalten erfolgt nach unten Charakteristik DE (-n0), und wenn der Motor bei Drehzahl t = 0 nicht abgeschaltet wird, arbeitet er an dieser Kennlinie am Punkt E und dreht die Maschine (Lüfter) bei Drehzahl -n4 in die entgegengesetzte Richtung.

Elektrodynamischer Bremsmodus

Die elektrodynamische Bremsung wird erreicht, indem der Motoranker vom Netz getrennt und an einen separaten externen Widerstand angeschlossen wird (Abb. 1, zweiter Quadrant). Offensichtlich unterscheidet sich dieser Modus kaum vom Betrieb eines unabhängig erregten Gleichstromgenerators. Die Arbeit an einer natürlichen Kennlinie (direkt n0) entspricht dem Kurzschlussmodus, aufgrund hoher Ströme ist in diesem Fall ein Bremsen nur bei niedrigen Drehzahlen möglich.

Im elektrodynamischen Bremsmodus ist der Anker vom U-Netz getrennt, daher gilt: U = 0; ω0 = U / c = 0

Die Gleichung der mechanischen Eigenschaften hat die Form: ω = (-RM) / c2 oder ω = (-Ri + Rext / 9,55se2) M

Die mechanischen Eigenschaften des elektrodynamischen Bremsens erfolgen durch die Quelle, was bedeutet, dass mit abnehmender Geschwindigkeit das Motorbremsmoment abnimmt.

Die Steigung der Kennlinie wird wie im Motorbetrieb durch den Widerstandswert im Ankerkreis bestimmt.Elektrodynamisches Bremsen ist wirtschaftlicher als das Gegenteil, da die vom Motor aus dem Netz aufgenommene Energie nur für die Erregung aufgewendet wird.

Die Größe des Ankerstroms und damit des Bremsmoments hängt von der Drehzahl und dem Widerstand des Ankerkreises ab: I = -E/ R = -sω /R

Generatorbetrieb mit Energierückspeisung ins Netz

Dieser Modus ist nur möglich, wenn die Wirkungsrichtung des statischen Drehmoments mit dem Motordrehmoment übereinstimmt. Unter dem Einfluss zweier Momente – dem Drehmoment des Motors und dem Drehmoment der Arbeitsmaschine – der Drehzahl des Antriebs und z. usw. c. Der Motor beginnt anzusteigen, wodurch der Motorstrom und das Drehmoment abnehmen: I = (U – E)/R = (U – сω)/R

Eine weitere Drehzahlerhöhung führt zunächst zum idealen Leerlaufbetrieb bei U = E, I = 0 und n = n0, dann bei e usw. c. Der Motor wird über die angelegte Spannung angespannt, der Motor geht in den Generatormodus über, d. h. er beginnt, Energie an das Netzwerk abzugeben.

Die mechanischen Eigenschaften in diesem Modus sind eine natürliche Erweiterung der Eigenschaften des Motormodus und liegen im zweiten Quadranten. Die Richtung der Drehzahl hat sich nicht geändert und sie bleibt wie zuvor positiv und das Moment hat ein negatives Vorzeichen. In der Gleichung der mechanischen Eigenschaften des Modus des Generators mit Energierückführung in das Netzwerk ändert sich das Vorzeichen des Moments und hat daher die Form: ω = ωo + (R / c2) M. oder ω = ωo + (R /9,55 ° Cd3) M.

In der Praxis wird der regenerative Bremsmodus nur bei hohen Geschwindigkeiten bei Antrieben mit potenziellen statischen Momenten eingesetzt, beispielsweise beim Absenken einer Last mit hoher Geschwindigkeit.