3. Динамическое торможение

При динамическом торможении якорную цепь двигателя отключают от питающей сети и замыкают на так называемое тормозное сопротивление R_Т.

Рисунок 2.19 – Реализация динамического торможения

В первое мгновение напряжение питающей сети U=0, скорость вращения ω=ω_НОМ. ЭДС Е=кФω_НОМ не меняет своего направления, а ток в цепи якоря, равный

будет отрицательным. Вследствие чего момент также станет отрицательным и по отношению к направлению вращения будет тормозным.

Уравнение механической характеристики при динамическом торможении имеет вид

,

(2.30)

Графически этот процесс представлен на рисунке 2.20.

Рисунок 2.20 – Механическая характеристика при динамическом торможении

Под действием отрицательного момента двигатель тормозится и в соответствии с (2.30) при М=0, ω=0. Это важное качество обеспечивает динамическому торможению высокую точность.

Рассмотрим энергетические процессы при динамическом торможении.

Уравнение энергетического баланса имеет вид

,

.

При динамическом торможении поток кинетической энергии направлен от механизма к двигателю, а поток электрической энергии от источника питания к двигателю отсутствует. При этом кинетическая энергия механизма рассеивается в двигателе в виде тепла, следовательно кинетическая энергия равна тепловой энергии.

Таким образом, можно сделать вывод, что динамическое торможение более энергетически эффективно, чем торможение противовключением, но значительно менее энергетически эффективно, чем рекуперативное торможение.

Недостатком динамического торможения является относительная энергетическая неэффективность.

К преимуществам относятся:

• точность остановки в заданный момент времени;

• простота реализации.

Иногда в качестве электрических способов торможения рассматривают также двигательное торможение и самоторможение.

Двигательное торможение. Двигатель тормозится, рабочая точка все время находится в первом квадранте.

Самоторможение. Двигатель отключают от питающей сети, после чего он останавливается под действием статического момента сопротивления М_С.

При самоторможении цепь якоря разомкнута, а при двигательном торможении – замкнута.

2.2 Двигатели постоянного тока последовательного возбуждения

Электрическая схема ДПТ последовательного возбуждения представлена на рисунке 2.21.

Рисунок 2.21 – Электрическая схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

В этом двигателе магнитный поток создается током якоря. При этом уравнение электромеханической характеристики не отличается от уравнения электромеханической характеристики ДПТ НВ и имеет вид

. (2.31)

Обычно при анализе двигателей последовательного возбуждения уравнение механической характеристики не используют, так как в этом случае момент будет зависеть от двух переменных: магнитного потока Ф и тока якоря I, то есть

М=f(Ф, I),

при этом Ф= f(I_Я).

Следовательно, используют только уравнение электромеханической (скоростной) характеристики ω= f(I).

Необходимо отметить следующую характерную особенность, а именно то, что в режиме холостого хода при токе якоря I=0 магнитный поток Ф 0 и при этом первый член правой части уравнения (2.31) . Отсюда можно сделать выводы:

1. электромеханическая характеристика двигателя последовательного возбуждения по отношению к оси ординат не пересекает ее, асимптотически приближаясь к ней;

2. существенная нелинейность электромеханической характеристики.

При этом вид этой характеристики определяется кривой намагничивания магнитной системы двигателя. Эта кривая намагничивания может быть представлена в виде зависимости Ф= f(I) и изображена на рисунке 2.22.

Ф

Ф_НОМ

0

I₁

I_НОМ

I

Рисунок 2.22 – Кривая намагничивания магнитной системы двигателя

Если кривую, изображенную на рисунке 2.22 аппроксимировать (0<I<I₁, I₁< I I_НОМ), то получим две области. В первой области магнитный поток Ф линейно зависит от тока якоря, то есть

,

где - коэффициент пропорциональности.

Во второй области магнитный поток не зависит от тока якоря и Ф=Ф_НОМ.

Уравнение электромеханической характеристики в области I₁< I I_НОМ абсолютно аналогично уравнению электромеханической характеристики ДПТ НВ.

Выведем уравнения электромеханической и механической характеристик двигателя последовательного возбуждения в области 0<I<I₁, учитывая, что магнитный поток Ф в этой области равен , а момент .Для этого запишем уравнение электромеханической характеристики ДПТ НВ

,

,

. (2.32)

Уравнение (2.32) представляет собой уравнение электромеханической характеристики двигателей последовательного возбуждения.

Так как , а , то

,

,

следовательно,

.

Таким образом, получим уравнение механической характеристики двигателей последовательного возбуждения

.