Bremsarten von Asynchronmotoren

Ein Induktionsmotor kann in den folgenden Bremsmodi betrieben werden: regeneratives Bremsen, entgegengesetztes und dynamisches Bremsen.

Regeneratives Bremsen eines Induktionsmotors

Regeneratives Bremsen tritt auf, wenn die Rotorgeschwindigkeit des Induktionsmotors übersteigt synchron.

Der regenerative Bremsmodus wird praktisch bei polumschaltbaren Motoren und in Antrieben von Hebemaschinen (Hebezeuge, Bagger usw.) eingesetzt.

Beim Umschalten in den Generatorbetrieb ändert sich aufgrund eines Vorzeichenwechsels des Drehmoments das Vorzeichen des Wirkanteils des Rotorstroms. Dann Asynchronmotor gibt Wirkleistung (Energie) an das Netz ab und verbraucht aus dem Netz die zur Erregung erforderliche Blindleistung (Energie). Dieser Modus tritt beispielsweise beim Stoppen (Übergang) eines Motors mit zwei Drehzahlen von hoher auf niedrige Drehzahl auf, wie in Abb. 1 a.

Reis. 1. Stoppen eines Asynchronmotors im Hauptkommutierungskreis: a) mit Energierückgewinnung im Netz; b) Widerspruch

Angenommen, der Motor läuft in der Ausgangsstellung mit Kennlinie 1 und am Punkt a und dreht sich mit der Geschwindigkeit ωset1... Mit zunehmender Polpaarzahl geht der Motor zur Kennlinie 2 über, deren Abschnitt bs einem Bremsen mit Energierückgewinnung entspricht im Netzwerk.

Die gleiche Art der Federung kann im System implementiert werden Frequenzumwandler — Motor beim Stoppen eines Induktionsmotors oder beim Wechsel von Kennlinie zu Kennlinie. Dazu wird die Frequenz der Ausgangsspannung reduziert und damit die Synchrondrehzahl ωо = 2πf / p.

Aufgrund der mechanischen Trägheit ändert sich die aktuelle Drehzahl des Motors ω langsamer als die Synchrondrehzahl ωo und übersteigt ständig die Geschwindigkeit des Magnetfelds. Daher liegt ein Abschaltmodus mit Energierückführung ins Netz vor.

Auch regeneratives Bremsen ist möglich elektrischer Antrieb von Hebemaschinen beim Absenken von Lasten. Hierzu wird der Motor in Richtung Absenken der Last eingeschaltet (Kennlinie 2, Abb. 1 b).

Nach Beendigung des Shutdowns wird an einem Punkt mit einer Geschwindigkeit von -ωset2 gearbeitet... In diesem Fall erfolgt der Prozess der Lastabsenkung unter Freisetzung von Energie im Netz.

Regeneratives Bremsen ist die wirtschaftlichste Bremsart.

Stoppen eines asynchronen Elektromotors durch Widerstand

Das Umschalten eines Induktionsmotors in den entgegengesetzten Bremsmodus kann auf zwei Arten erfolgen. Eine davon hängt mit einer Änderung des Wechsels zweier Phasen der Spannung zusammen, die den Elektromotor versorgt.

Gehen Sie davon aus, dass der Motor gemäß Kennlinie 1 (Abb. 1 b) mit Phasen der Wechselspannung ABC arbeitet.Beim Umschalten zweier Phasen (z. B. B und C) geht es dann zur Kennlinie 2, deren Abschnitt ab dem Gegenanschlag entspricht.

Achten wir darauf, dass mit der Opposition Schlupf des Asynchronmotors reicht von S = 2 bis S = 1.

Gleichzeitig dreht sich der Rotor entgegen der Bewegungsrichtung des Feldes und wird immer langsamer. Wenn die Drehzahl auf Null sinkt, muss der Motor vom Netz getrennt werden, sonst kann er in den Motormodus wechseln und sein Rotor dreht sich in die entgegengesetzte Richtung zur vorherigen.

Beim gegenschaltenden Bremsen können die Ströme in der Motorwicklung 7-8 mal höher sein als die entsprechenden Nennströme. Der Leistungsfaktor des Motors sinkt deutlich. Von Effizienz muss in diesem Fall nicht gesprochen werden, da sowohl die in Strom umgewandelte mechanische Energie als auch die vom Netz verbrauchte Energie im Wirkwiderstand des Rotors dissipiert werden und in diesem Fall keine Nutzenergie vorhanden ist.

Käfigläufermotoren werden kurzzeitig mit Strom überlastet. Zwar steigt bei (S > 1) aufgrund des Phänomens der Stromverschiebung der Wirkwiderstand des Rotors merklich an. Dies führt zu einer Verringerung und Erhöhung des Drehmoments.

Um die Bremswirkung von Motoren mit gewickeltem Rotor zu erhöhen, werden zusätzliche Widerstände in den Stromkreis ihrer Rotoren eingebracht, wodurch die Ströme in den Wicklungen begrenzt und das Drehmoment erhöht werden können.

Eine andere Möglichkeit der Rückwärtsbremsung besteht darin, das Drehmoment der Last aktiv zu nutzen, das beispielsweise an der Motorwelle des Hubwerks erzeugt wird.

Gehen Sie davon aus, dass die Last reduziert werden muss, indem der Stopp mithilfe eines Induktionsmotors sichergestellt wird. Hierzu wird der Motor durch Einbeziehung eines zusätzlichen Widerstandes (Widerstand) in den Rotorkreis in eine künstliche Kennlinie überführt (Gerade 3 in Abb. 1).

Aufgrund der Momentenüberschreitung der Last Ms Anlaufdrehmoment Mp des Motors Aufgrund seiner aktiven Natur kann die Last mit einer konstanten Rate heruntergefahren werden -ωset2… In diesem Modus kann der Gleitanschlag des Induktionsmotors von S = 1 bis S = 2 variieren.

Dynamisches Bremsen eines Induktionsmotors

Um die Statorwicklung dynamisch zu stoppen, wird der Motor vom Wechselstromnetz getrennt und an eine Gleichstromquelle angeschlossen, wie in Abb. 2. In diesem Fall kann die Rotorwicklung kurzgeschlossen werden oder es können zusätzliche Widerstände mit einem Widerstandswert von R2d in ihren Stromkreis einbezogen werden.

Reis. 2. Schema der dynamischen Bremsung eines Induktionsmotors (a) und Schaltung zum Einschalten der Statorwicklungen (b)

Der Konstantstrom Ip, dessen Wert über Widerstand 2 gesteuert werden kann, fließt durch die Statorwicklungen und erzeugt ein stationäres Magnetfeld relativ zum Stator. Wenn sich der Rotor dreht, wird in ihm eine EMK induziert, deren Frequenz proportional zur Drehzahl ist. Diese EMK wiederum führt dazu, dass in der geschlossenen Schleife der Rotorwicklung ein Strom entsteht, der einen magnetischen Fluss erzeugt, der auch relativ zum Stator stationär ist.

Durch die Wechselwirkung des Rotorstroms mit dem resultierenden Magnetfeld des Induktionsmotors entsteht ein Bremsmoment, wodurch die Bremswirkung erzielt wird.Dabei arbeitet der Motor im Generatorbetrieb unabhängig vom Wechselstromnetz und wandelt die kinetische Energie der bewegten Teile des Elektroantriebs und der Arbeitsmaschine in elektrische Energie um, die in Form von Wärme im Rotorkreislauf abgeführt wird.

Abbildung 2b zeigt das gebräuchlichste Schema zum Einschalten der Statorwicklungen während des dynamischen Bremsens. Das Motorerregungssystem ist in diesem Modus asymmetrisch.

Um den Betrieb eines Induktionsmotors im dynamischen Bremsmodus zu analysieren, wird ein asymmetrisches Erregersystem durch ein symmetrisches ersetzt. Zu diesem Zweck wird davon ausgegangen, dass der Stator nicht von einem Gleichstrom Ip, sondern von einem äquivalenten dreiphasigen Wechselstrom gespeist wird, der die gleiche magnetomotorische Kraft (MDF) wie der Gleichstrom erzeugt.

Die elektromechanischen und mechanischen Eigenschaften sind in Abb. dargestellt. 3.

Reis. 3. Elektromechanische und mechanische Eigenschaften des Asynchronmotors

Die Kennlinie ist in der Abbildung im ersten Quadranten I zu finden, wobei s = ω / ωo – Schlupf eines Induktionsmotors im dynamischen Bremsmodus. Im zweiten Quadranten II finden sich die mechanischen Daten des Motors.

Verschiedene künstliche Eigenschaften des Induktionsmotors im dynamischen Bremsmodus können durch Ändern des Widerstands R2d durch zusätzliche Widerstände 3 (Abb. 2) im Rotorkreis oder durch Zuführen eines Gleichstroms Azp zu den Statorwicklungen erreicht werden.

Mit den variablen Werten R2q und Azn ist es möglich, im dynamischen Bremsmodus die gewünschte Form der mechanischen Eigenschaften des Induktionsmotors und damit die entsprechende Bremsintensität des Induktionselektroantriebs zu erhalten.

A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko