41. Реверсирование двигателей постоянного тока

Реверсирование двигателя осуществляется либо изменением полярности напряжения на обмотке якоря, либо на обмотке возбуждения. В обоих случаях изменяется знак электромагнитного момента двигателя М_эм и соответственно направление вращения ротора.

Реверсированиа ДПТ осуществляется сменой полярности напряжения на якоре или обмотке возбуждения. Для ДПТ малой мощности (десятки и сотни ватт) используются схемы, приведенные иа рис. 7.6, где в качестве пусковых аппаратов используются реле или вспомогательные контакты контакторов. Узлы схем рис. 7.6, а и б используются для ДПТ НВ. В схеме используются контакторы К1 и К2, имеющие по одному замыкающему и одному размыкающему контакту и осуществляющие пуск ДПТ в условных направлениях Вперед и Назад. В этом случае могут использоваться реле с переключающими контактами. При остановке ДПТ схема рис. 7.6, а обеспечивает динамическое торможение. Узлы схем рис. 7.6, виг используются для ДПТ ПВ возбуждения с одной (рис. 7.6, в) и двумя (рис. 7.6, г) обмотками возбуждения. В последнем случае требуются два аппарата, имеющих по одному замыкающему контакту. Для реверсирования ДПТ средней и большой мощности используются узлы -хем, приведенные иа рис. 7.6, с реверсом тока в обмотке якоря (рис. 7.6, 3) и в обмотке возбуждения (рис. 7.6, е). В этих случаях используются контакторы с двумя замыкающими контактами, обеспечивающие двойной разрыв цепи при остановке ДПТ.

Торможение.     У двигателей независимого и параллельного возбуждения возможны три тормозных режима: рекуперативное торможение, торможение противовключением и динамическое. При анализе тормозных режимов необходимо строить механические характеристики машины во всех четырех квадрантах плоскости М_эм, ω. Для построения механических характеристик можно пользоваться одним и тем же уравнением (5.37) с учетом знака М_эм в различных режимах работы машины.    Рекуперативное торможение, или генераторное торможение с отдачей энергии в сеть, может быть осуществлено при ω>ω _о.ид. В этом случае ЭДС якоря E_я > U_я (см. (5.6) и (5.38)), ток якоря меняет направление, машина переходит в генераторный режим и электромагнитный момент становится тормозным. Механической характеристикой в режиме рекуперативного торможения является продолжение механической характеристики двигателя во II квадранте (ω>0, M_эм<0). Режим рекуперативного торможения возникает, например, при регулировании напряжения на якоре 

В момент уменьшения напряжения питания двигатель переходит из точки А характеристики 1 в точку В характеристики 2, момент М_эм меняет знак и начинается торможение двигателя до точки С. Торможение до остановки таким способом невозможно и он используется, в основном, при торможении на высоких скоростях. Способ экономичен благодаря возможности отдачи электрической энергии в сеть.    Торможение противовключением может происходить в двух случаях:    1)если внешний момент, больший чем пусковой момент двигателя, заставляет вращаться якорь против его естественного направления вращения;    2)если изменяется полярность напряжения на якоре (или реже на обмотке возбуждения), а якорь по инерции продолжает вращаться в прежнем направлении.    Далее рассматривается наиболее часто встречающийся второй случай с изменением полярности напряжения на якоре. При этом ток якоря I_я=(-U_я- E_я)/ R_я меняет направление и значение его резко возрастает, т.к. теперь напряжение и ЭДС действуют в одном направлении. Поэтому при торможении противовключением в цепь якоря обязательно включается добавочное сопротивление R_д . Изменение полярности напряжения на якоре означает, что изменится и знак скорости идеального х.х. ω _о.ид, т.е. механическая характеристика пройдет через III квадрант .В момент переключения напряжения двигатель переходит из точки А естественной характеристики двигательного режима I в точку В реостатной характеристики тормозного режима 2, момент М_эм меняет знак и начинается интенсивное снижение ω. В точке С скорость двигателя равна нулю, и его нужно отключить от источника питания. Если этого не сделать, то ротор начнет вращаться в противоположном направлении и перейдет в установившийся режим в точке реостатной или, если R_д отключить, в точке новой естественной характеристики 3, т.е. произойдет реверсирование двигателя.    Динамическое торможение осуществляется отключением цепи якоря от источника постоянного тока U и замыканием ее на некоторое добавочное сопротивление R_д, называемое обычно тормозным реостатом

При этом напряжение, прикладываемое к якорю, Uя=0, ток якоря (см. 5.39) I_я=-E_я/(R_я+R_д) меняет направление и электромагнитный момент М_эм становится тормозным. Запасенная во вращающихся частях привода кинетическая механическая энергия преобразуется в электрическую, и машина работает в генераторном режиме, отдавая электрическую энергию тормозным сопротивлениям.    Уравнение механических характеристик (5.37) при Uя=0 принимает вид ω=-М_эм(R_я+R_д)/(kФ)². Механические характеристики тормозного режима расположены во II квадранте плоскости М_эм,ω.    В момент переключения двигатель переходит из точки естественной характеристики двигательного режима 1 в точку характеристики тормозного режима 2, момент М_эм меняет знак и начинается динамическое торможение. Угловая скорость уменьшается, но при этом довольно резко уменьшается и тормозной момент. С целью увеличения тормозного момента производится уменьшение добавочного сопротивления R_д . Торможение происходит до нулевой скорости.