6. Построение тормозной диаграмм и расчет тормозных реостатов

В общем случае (согласно заданию) торможение привода осуществляется за три периода нагрузочной диаграммы: t₅, t₆, t₇. В период t₅ происходит основное замедления системы от доили (в простейшем случае) до нуля. В этот период возможны три случая (см. рис.3) значения моментов:

1. больше нуля;

2. близки к нулю;

3. меньше нуля.

В первом случае применяют торможение в двигательном режиме, во втором – свободный выбег, в третьем – электродинамическое торможение.

В период t₆ движение привода происходит с постоянной скоростью . При этом моментыM₁₁ и M₁₂ больше нуля и равны статистическим моментам нагрузки. Режим работы электропривода – двигательный, аналогичный периоду работы t₂ с угловой скоростью .

В период t₇производится стопорение привода с заданным замедлением. Моменты на валу двигателяM₁₃иM₁₄, как правило, больше нуля и поэтому режим работы электропривода – торможение в двигательном режиме.

6.1. Расчет тормозного реостата для двигателя постоянного тока независимого возбуждения

6.1.1. По заданным значениям и угловой скоростистроят диаграмму, как показано на рис.6.

Если M₉ и M₁₀ больше нуля, диаграмма имеет вид (по точкам)

.

Если M₉ и M₁₀ близки к нулю, диаграмма проходит через точки

.

Если M₉ и M₁₀ меньше нуля, диаграмма проходит через точки

.

6.1.2. Построение тормозной характеристики при работе на участке . Характеристику строят аналогично п. 5.1.2.:

, (29)

где - перепад скорости в относительных единицах при номинальном моментедля характеристики:

, (30)

где - момент короткого замыкания на характеристике(точка 5).

6.1.3. Построение тормозной характеристики при работе с . Характеристику строят аналогично п. 5.1.3.:

. (31)

6.1.4. Построение характеристик при торможении от до.

6.1.4.1. Если требуемый тормозной момент положительный на данном участке торможения, при относительно малых значениях тормозного момента в двигательном режиме достаточно одной ступени торможения.

Для построения тормозной характеристики на участке диаграммы- через точкуи середину отрезкапроводят прямую, соответствующую характеристике с сопротивлением:

, (32)

где ,- момент короткого замыкания на характеристике.

6.1.4.2. Если требуемый тормозной момент отрицательный, т.е. M₉ и M₁₀ меньше нуля, строят характеристики (обычно достаточно одной) в режиме динамического торможения. Для этого через начало координат и середину отрезка проводят прямую, соответствующую характеристике(см. рис. 6.):

. (33)

Сопротивление желательно принять равным одному из ближайших по значению сопротивлений пусковой или тормозной ступени. При этом ошибка во времени торможения должна быть небольшой. Если полученное значениебольше максимального сопротивления, уже определенного при пуске и торможении, для динамического торможения следует включить дополнительную секцию реостата.

Если значение требуемого тормозного момента большое, торможение необходимо осуществлять по двум-трем характеристикам. Построение тормозных характеристик аналогично построению пусковых искусственных характеристик (см. п. 5.1.4.).

6.2. Расчет тормозного реостата для асинхронного двигателя

6.2.1. Построение требуемой тормозной диаграммы (рис. 7.). Выполняют аналогично п. 6.1.1.

6.2.2. Построение тормозной характеристики при работе на участке . Выполняют аналогично пп. 5.1.2. и 6.1.2.

6.2.3. Построение тормозной характеристики при работе с . Выполняют аналогично пп. 5.1.3. и 6.1.3.

6.2.4.Построение характеристик при торможении от до.

6.2.4.1. Если требуемый момент положительный, расчет выполняют аналогично п. 6.1.4.1.

6.2.4.2. Если требуемый тормозной момент отрицательный, замедление производят в режиме динамического торможения. В реальных условиях при малых скоростях ротора и сравнительно большом постоянном токе двигатель в режиме динамического торможения оказывается с сильно насыщенной магнитной системой. При больших угловых скоростях и том же токе магнитная система будет ненасыщенной. Точный расчет механической характеристики двигателя при динамическом торможении возможен только с учетом кривой намагничивания. В упрощенном подходе можно считая поток двигателя при торможении постоянным и, следовательно, реактивность намагничивания . В этом случае характеристики рассчитывают в следующем порядке.

Определяют критическое скольжение динамического торможения для ранее рассчитанной ступени с максимальным сопротивлением, например:

, (34)

где - коэффициент трансформации двигателя;

, (35)

где ,- номинальное напряжение соответственно статора и ротора;- приведенное индуктивное сопротивление ротора:

, (36)

где - индуктивное сопротивление намагничивающего контура при динамическом торможении,

, (37)

где - коэффициент, учитывающий насыщение двигателя;- индуктивное сопротивление фазы статора току намагничивания при холостом ходе,

, (38)

где - ток намагничивания, примерно равный току холостого хода, приводится в паспортных данных либо определяется приближенно;

, (39)

где  = 0,11…0,13; - номинальный ток статора.

Если значение немного больше единицы, для торможения принимают другую ступень реостата с меньшим сопротивлением и определяютдля этой ступени.

Если значение при динамическом торможении на ступени с максимальным сопротивлением меньше единицы, для обеспечения заданного режима торможения необходимо ввести дополнительную ступень. В этом случае задаются значением= 1,1…1,3 и по нему определяют необходимое сопротивление ступени:

. (40)

Требуемый максимальный тормозной критический момент принимают равным, где- требуемый максимальный тормозной момент из диаграммы на рис. 3.

Задаваясь при известныхи, характеристики динамического торможения строят с помощью формулы (учитывая, что)

. (41)

Эквивалентный ток статора, обеспечивающий требуемый момент

. (42)

Соответственно необходимый ток подмагничивания обмоток статора

, (43)

где К_сх – коэффициент, зависящий от схемы соединения обмоток статора: К_сх = при включении обмоток двигателя в “звезду” иК_сх = при включении в “треугольник”.

Если требуемый тормозной момент большой, для торможения используют две-три ступени. При этом необходимо максимально использовать ступени пускового реостата. Первую характеристику строят аналогично изложенному, за исключением того, что для определения проводят прямую через точкуи точку пересечения линии максимального тормозного момента переключения с линией, проходящей через точку рабочего режима и параллельной оси абсцисс. Максимальный тормозной момент переключения.

Затем строят характеристики динамического торможения для всех последующих ступеней пускового реостата методом пересчета – при одном и том же моменте, скорости пропорциональны сопротивлениям:

. (44)

По полученным характеристикам строят тормозную диаграмму, соблюдая условие , где- требуемый средний тормозной момент на данной ступени торможения.

В некоторых случаях для соблюдения этих условий требуется вводить дополнительную промежуточную ступень.