Что такое торможение двигателя противовключением

Торможение противовключением асинхронных двигателей.

Для того чтобы быстро остановить устройство или обеспечить постоянную скорость вращения используют электрические способы остановки. В зависимости от схемы включения тормозные режимы подразделяют на:

• противовключения;
• динамический;
• рекуперативный.

Противовключения

Режим противовключения применяется при необходимости быстрой остановки механизма. Представляет собой смену полярности на обмотке якоря двигателя постоянного тока или переключения двух фаз на обмотках асинхронного электродвигателя.

В этом случае ротор вращается в противоположном направлении магнитного поля статора. Вращение ротора замедляется. При скорости вращения близкой к нулю с реле контроля скорости поступает сигнал, отключая механизм от сети.

На нижеприведенном рисунке представлена схема противовключения асинхронного электромотора.

После переключения обмоток возникает повышенное действующее напряжение и увеличение тока. Для его ограничения, в обмотки ротора или статора устанавливают дополнительные резисторы. Они ограничивают токи в обмотках в режиме торможения.

Динамическая остановка электропривода

Этот способ применяют на асинхронных машинах, подключенных к сети переменного тока. Он заключается в отключении обмоток от сети переменного напряжения и подачи постоянного тока на обмотку статора.

На вышеприведенном рисунке представлена схема торможения трехфазного двигателя постоянным током.

Подача постоянного напряжения осуществляется с помощью понижающего трансформатора для динамического торможения. Пониженное переменное напряжение преобразуется в постоянное диодным мостом и подается на статорную обмотку. Для торможения электромотора может применяться дополнительный источник постоянного тока.

При этом ротор может быть выполнен в виде «беличьей клетки» или ее обмотку подключают к добавочным резисторам.

Постоянное напряжение создает неподвижный магнитный поток. При вращении ротора в нем наводится ЭДС, т.е. электромотор переходит в режим генератора. Возникающая электродвижущая сила рассевается на обмотке ротора и добавочных резисторах. Создается тормозной момент. В момент остановки механизма постоянное напряжение отключается по сигналу реле скорости.

Механизмы, где применяется электродвигатель с самовозбуждением, динамическую остановку выполняют с помощью подключения конденсаторов. Они соединяются треугольником или звездой.

Схема приведена на нижеприведенном рисунке.

На выбеге остаточная энергия магнитного поля переходит в заряд конденсаторов, а затем она питает обмотку статора. Возникающий тормозной эффект останавливает механизм. Конденсаторная батарея может быть подключена постоянно или подсоединяться в момент отключения от сети. Такая схема получила название “конденсаторное торможение асинхронного двигателя”.

Если необходимо быстро остановить двигатель, то после отключения от сети, замыкают контакты накоротко без гасящих резисторов. При соединении обмоток закорачиванием в них возникают большие токи. Для уменьшения токов к обмоткам подключают токоограничивающие резисторы.

На нижеприведенном рисунке представлена схема с токоограничивающими резисторами.

Схематично процесс можно описать следующим образом:

1. Обмотки переключаются на работу в противоположном направлении.
2. Ротор продолжает работу в привычном состоянии (по инерции).
3. Скольжение превышает единицу, момент становится отрицательным.

Применять этот способ торможения нужно осторожно, в противном случае через некоторое время вам потребуется ремонт электродвигателя.

Если у вас двигатель постоянного тока, то схема работы может быть несколько иной: для начала процесса торможения требуется изменение подключения концов обмоток.

Какой бы вы вариант ни выбрали, вам важно помнить, что тормозной режим противовключения имеют следующие особенности:

• Напряжение сильно растет, поэтому позаботьтесь о подключении резисторов.
• Энергия торможения (а на первых этапах она очень серьезная) постепенно начинает растворяться в тормозных резисторах или же в обмотках электродвигателя.

Для чего и каким образом используется режим динамического торможения?

Схема динамического торможения выглядит примерно следующим образом:

1. Вы принимаете соответствующее решение.
2. Вы отключаете якорь двигателя постоянного тока от источника питания.
3. Через некоторое время после этого вы включаете работу на сопротивление.
4. В такой ситуации обмотка возбуждения будет оставаться под серьезным напряжением.

Как и другие способы торможения, динамическое требует внимательности и осторожности. Помните о том, что постоянный ток обладает физическим свойством создавать вокруг себя неподвижное магнитное поле. Когда вы запускаете вращение ротора, то просто начинается выработка тока. Когда ток от ротора соприкасается с неподвижным магнитным полем, получается эффект торможения.

ВНИМАНИЕ! Тормозной момент может быть разным на одном и том же оборудовании! Вам важно учитывать частоту вращения, особенности тока возбуждения, а также сопротивления цепи ротора (или же якоря).

Для чего и по каким причинам используется режим рекуперативного торможения?

При таком способе торможения электрическая машина автоматически превращается в генератор, который работает параллельно с сетью. В таком случае вся энергия, которая образуется в процессе торможения, просто уходит в электрическую сеть (за исключением потерь). Такой способ торможения зачастую применятся в подъемных кранах и в другом оборудовании; используется для обкатки и испытания двигателей; часто это решение необходимо для того, чтобы беспроблемно переходить с одной скорости на другую.

Способы торможения электродвигателя могут быть различными. Схемы действия серьезно отличаются. Но если у вас все еще остались какие-то вопросы, то смело можете задавать их нашему специалисту. Мы работаем с полной отдачей, с душой и на совесть. Обращайтесь.

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рисунке 1. В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 — 0,2) ω_уст.

Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 1, а) в в нереверсивной (рис. 1, б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМ3 и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Схемы управления торможением противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Рис. 1: а — реверсивная схема; б — нереверсивная схема

Узел управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения противовключением с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рисунке 2. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, например, реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании асинхронных двигателей со схемой управления, приведенной на рисунке 2, а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рисунке 2, б.

При пуске двигателя реле противовключения КV не включается и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск.

Схема управления торможением противовключением асинхронных двигателей с фазным ротором

Рис. 2: а — реверсивная схема; б — нереверсивная схема

В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 2, а) или остановку (рис. 2, б) скольжение электродвигателя повышается и происходит включение реле KV. Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление R1 + R2 ротор двигателя.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к нулю и составляющей примерно 10 — 20 % установившейся начальной скорости ω_пер = (0,1 — 0,2) ω_уст, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Торможение с самовозбуждением

При торможении с самовозбуждением обмотка возбуждения не отключается от якоря, а переключается с помощью схемы управления таким образом, чтобы направление тока в обмотке возбуждения осталось таким же, как и в двигательном режиме.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении с самовозбуждением.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении с самовозбуждением. Rдоб.3>Rдоб.2>Rдоб.1

Для возникновения и существования режима самовозбуждения необходимо соблюдение такого условия, как наличие остаточного магнетизма, и поток остаточного магнетизма должен совпадать по направлению с основным магнитным потоком, именно поэтому необходимо сохранить направление магнитного потока таким же, каким оно было в двигательном режиме.

Торможение в режиме самовозбуждения происходит медленнее, чем в режиме независимого возбуждения, так как тормозные характеристики нелинейные.

Экстренное торможение без АБС

Есть такие автомобили, в которых нет ABS или она вышла из строя, что делать в таких случаях, чтобы добиться полной блокировки колес. И в этом случае необходимо точно рассчитать усилие на тормоз. Но тут стоит понимать, что при разном дорожном покрытии будет отличаться и торможение.

Если на автомобиле механика, и при этом выжать педаль сцепления, то остановить машину можно при малейшем нажатии на тормоз. В таких ситуациях необходимо правильно определить усилие на педаль тормоза. А если говорить об экстренном торможении, то каждый водитель думает, как не столкнуться, а не о выжатых педалях.

Вообще торможение может быть спортивным, которое было запланировано и не связанное с ДТП и есть экстренное, чтобы избежать именно столкновения.

Виды и приемы торможения автомобиля

Существует несколько видов и приемов торможения.

Плавное торможение автомобиля

Самым безопасным из них является плавное торможение, которое осуществляется путем нажатия на педаль тормоза. Плавное торможение применяют в случае спокойного движения машины, при средней скорости, и тогда, когда дорожное покрытие может себе позволить хорошее сцепление с колесами. В школах вождения данный вид торможения рассматривается как основной, так как он не несет каких – либо неприятных последствий или износа шин. Недостатком плавного торможения считается то, что его можно применять не везде: если качество дорожного покрытия оставляет желать лучшего, то эффективность плавного торможения падает.

Резкое торможение автомобиля

Следующим распространенным видом торможения является резкое торможение. Оно осуществляется резким нажатием педали тормоза почти до самого упора и удержанием педали в таком положении. Вследствие этого на дорожном покрытии образуются следы в виде черных полос, по которым можно определить путь водителя. У разных автомобилистов качество его торможения отличается, так как оно производится с помощью «мышечного чувства».

Резкое торможение используется в критических ситуациях. Водитель должен уметь сохранять бдительность, устойчивость и управляемость автомобиля при экстренном торможении, так как оно имеет свои особенности и должно быть исполнено грамотно. Минусами такого торможения является блокировка колес, износ шин, а также снижение коэффициента сцепления колес с дорогой.

Рекомендуется сводить к минимуму резкое торможение на дороге.

Прерывистое и ступенчатое торможение автомобиля

Следующие типы торможения относятся к торможению импульсивному: прерывистое и ступенчатое. Прерывистое – это, по существу, сочетание резкого торможения с растормаживанием. Водитель осуществляет периодическое нажатие на педаль тормоза, а затем полностью его отпускает. И эта процедура выполняется до полной остановки машины.

Прерывистое торможение используется на ухабистых неровных участках дорог. Не следует использовать интенсивное первоначальное тормозное торможение на большой скорости, так как нельзя допустить полной блокировки колес.

Ступенчатое торможение более применимо для экстренного торможения в сложных ситуациях, так как оно может создать минимальную длину тормозного пути. Ступенчатое торможение выполняется путем нажатия педали тормоза до упора, но до конца оно не опускается, а производится, своего рода, «прокачка» от полной блокировки колес до разблокировки.

При ступенчатом торможении меняется его интенсивность, но оно не прекращается. Рекомендуется применять этот вид торможения первоначально на короткой дистанции и далее увеличивать на свое усмотрение показатели интенсивности и продолжительности торможения. Устойчивость машины на дороге осуществляется за счет растормаживания.

Торможение двигателем автомобиля

Следующий вид торможения – торможение двигателем и торможение коробкой передач. В первом случае происходит отпускание педали газа при включенном сцеплении на действующей передаче. Педаль газа опускается, выжимается педаль сцепления, далее отключается повышенная передача. Затем опускается педаль сцепления и нажимается педаль акселератора в случае, если передача выключена. В конце выжимается сцепление, включается пониженная передача, и опускается педаль сцепления. Данный прием торможения основан на том, что двигатель становится потребителем энергии, не получая горючей смеси, но получая от трансмиссии крутящий момент. Преимущества этого торможения заключается в равномерном распределении тормозящего усилия между ведущими колесами машины, а также высокая устойчивость к заносам.

Торможение коробкой передач автомобиля

Торможение коробкой передач подразумевает равномерное постепенное переключение на низшие передачи для того, чтобы снижать скорость машины. При этом можно перескочить через несколько передач, только это будет иметь свои последствия — потерю маневрирования и управляемости машины. Этот способ торможения хорошо применять для плавного снижения скорости на тех участках дороги, где сложно проезжать без особой сноровки, например на мокрых спусках.

Хороший водитель должен уметь пользоваться каждым из вышеперечисленных способов, так как дороги везде разные, а разница способов торможения, как вы понимаете, подразумевают то, что для каждого «другого» участка дороги свой способ торможения.

Видео приемы и способы торможения автомобиля

Положительные и негативны стороны рекуперативной системы

С положительных моментов такой системы можно выделить несколько деталей, в частности это увеличение запаса хода и уменьшение нагрузки на двигатель внутреннего сгорания в момент старта. Так же в современных автомобилях инженеры стали внедрять вспомогательные системы Start/Stop и адаптивный круиз-контроль с возможностью полной остановки и движения в пробках.

Что касается негативных моментов рекуперативной системы торможения, то без них не обошлось. Если на малой скорости механизм эффективен и от него есть смысл, то на большой скорости рекуперативное торможение становится бесполезным, так как сила торможения мизерная, заряда аккумуляторной батареи практически нет. Так же с минусов небольшой запас заряда, а значит, проехать длинную дистанцию гибридный автомобиль не сможет.

Еще один существенный минус системы рекуперативного торможения – стоимость. В среднем, разница цены автомобиля между наличием и отсутствием данного механизма может быть порядка $5000. Бывалые владельцы авто с подобным механизмом говорят о том, что частый старт и стоп двигателя приводит к неожиданным поломкам, к тому же обслуживание подобной системы так же стоит денег. Как результат, мнение владельцев автомобилей чаще разделяется на два мнения, кто-то положительно относится к такой систему, другие же негативно и стараются не использовать, несмотря на увеличение расхода топлива. На сегодня подобную технологию можно найти не на всех современных автомобилях, в большей части система установлена на Tesla, гидриды от Toyota, Honda и Porsche.

Видео-обзор принцип работы рекуперативного торможения: