Гальмування електродвигуна застосовують, якщо необхідно скоротити час вільного вибігу і фіксацію механізму в конкретному положенні. Існує кілька видів примусової зупинки пристрою. Це механічне, електричне і комбіноване. Механічний пристрій являє собою гальмівний шків, закріплений на валу, з колодками. Після відключення пристрою колодки притискаються до шківа. За рахунок тертя кінетична енергія перетворюється в теплову, тобто відбувається процес гальмування. Решта способи і схеми гальмування електричного двигуна будуть розглянуті далі в статті.
Способи електричного гальмування електроприводів
Для того щоб швидко зупинити пристрій або забезпечити постійну швидкість обертання використовують електричні способи зупинки. Залежно від схеми включення гальмівні режими поділяють на:
- противовключения;
- динамічний;
- рекуперативний.
Противовключення
Режим противовключения застосовується при необхідності швидкої зупинки механізму. Являє собою зміну полярності на обмотці якоря двигуна постійного струму або перемикання двох фаз на обмотках асинхронного електродвигуна.
В цьому випадку ротор обертається в протилежному напрямку магнітного поля статора. Обертання ротора сповільнюється. При швидкості обертання близькою до нуля з реле контролю швидкості надходить сигнал, відключаючи механізм від мережі.
На малюнку нижче представлена схема противовключения асинхронного електромотора.
Після перемикання обмоток виникає підвищений чинне напруга і збільшення струму. Для його обмеження, в обмотки ротора або статора встановлюють додаткові резистори. Вони обмежують струми в обмотках в режимі гальмування.
Динамічна зупинка електроприводу
Цей спосіб застосовують на асинхронних машинах, підключених до мережі змінного струму. Він полягає у відключенні обмоток від мережі змінного напруги і подачі постійного струму на обмотку статора.
На вищенаведеному малюнку представлена схема гальмування трифазного двигуна постійним струмом.
Подача постійної напруги здійснюється за допомогою понижувального трансформатора для динамічного гальмування. Знижений змінна напруга перетвориться в постійне доданими мостом і подається на статорних обмотку. Для гальмування електромотора може застосовуватися додаткове джерело постійного струму.
При цьому ротор може бути виконаний у вигляді «білячої клітини» або її обмотку підключають до додатковим резисторам.
Постійна напруга створює нерухомий магнітний потік. При обертанні ротора в ньому наводиться ЕРС, тобто електромотор переходить в режим генератора. Виникає електрорушійна сила розсіюється на обмотці ротора і додаткових резисторах. Створюється гальмівний момент. У момент зупинки механізму постійна напруга відключається за сигналом реле швидкості.
Механізми, де застосовується електродвигун з самозбудженням, динамічну зупинку виконують за допомогою підключення конденсаторів. Вони з'єднуються трикутником або зіркою.
Схема наведена на малюнку нижче.
На вибігу залишкова енергія магнітного поля переходить в заряд конденсаторів, а потім вона живить обмотку статора. Виникає гальмівний ефект зупиняє механізм. Конденсаторна батарея може бути підключена постійно або приєднуватися в момент відключення від мережі. Така схема отримала назву «конденсаторне гальмування асинхронного двигуна».
На малюнку нижче представлена схема з струмообмежуючими резисторами.
Режими гальмування моторів постійного струму
Динамічне гальмування електродвигуна постійного струму здійснюється після відключення його від мережі з замиканням обмотки ротора на гальмівний реостат. Виділена електрична енергія розсіюється на реостате.
На вищенаведеному малюнку представлені схеми реостатного гальмування двигуна постійного струму.
Рекуперативне гальмування електричних машин
Рекуперативне гальмування електродвигуна характеризується переведенням двигуна в генераторний режим. При цьому виробляється електроенергія повертається в мережу або використовується для підзарядки акумулятора.
Цей режим широко застосовується в електровозах, електричках, трамваях і тролейбусах. У момент гальмування, що виробляється електроенергія повертається в електричну мережу.
Режим рекуперативного гальмування застосовується для підзарядки акумуляторів в гібридних автомобілях, електромобілях, електросамокатах, електровелосипед.
Цей режим є найбільш економічним і можливий за умови: якщо частота обертання ротора перевищує частоту обертання холостого ходу. Ця умова виконується, коли ЕРС електродвигуна перевищує напруга мережі живлення. А струм якоря і магнітний потік змінюють свій напрямок. Електрична машина переходить у генераторний режим, виникає момент гальмування.
На малюнку представлена схема гальмування тягового двигуна а) з незалежним збудженням і стабілізуючим опором, б) з протівовозбужденіем збудника.
Режим рекуперації в асинхронних електричних машинах
Режим рекуперації застосовується не тільки в двигунах постійного струму. Його можна застосовувати і в асинхронних двигунах.
При цьому такий режим можливий в наступних випадках:
- Якщо змінити частоту напруги живлення за допомогою частотного перетворювача. Що можливо за умови харчування асинхронного електродвигуна від пристрою з можливістю регулювання частоти мережі живлення. Ефект гальмування настає при зменшенні частоти напруги живлення. При цьому перехід в генераторний режим відбувається, коли швидкість обертання ротора стає більше номінальної (синхронної).
- Асинхронні машини, які конструктивно мають можливість перемикання обмоток, щоб вибрати швидкість.
- У вантажопідйомних механізмах, де застосовується силовий спуск. У них монтується електромотор з фазним ротором. У цьому випадку швидкість регулюється за допомогою зміни величини резистора, що під'єднується до обмоток ротора. Магнітний потік починає обганяти поле статора, а ковзання стає більше 1. Електромотор переходить в режим генератора, вироблена електроенергія повертається в мережу, виникає гальмівний ефект.
Комбінований режим
Комбіновані гальмівні режими застосовуються в електричних машинах, якщо необхідно швидко зупинити і зафіксувати механізм. Для цього використовують механічний блок гальмування в комбінації з електричним гальмуванням. Комбінація може бути різною. Це може бути і електрична схема з противовключением, динамічним і рекуперативним режимами.
Ось ми і розглянули основні способи і схеми гальмування електродвигунів. Якщо виникнуть питання, задавайте їх у коментарях під статтею!