4.1.11. Гальмування асинхронного двигуна.

На практиці, режими, які призводять до гальмування ротора двигуна застосовують для швидкої його зупинки. Тут же відмітимо, що принципово, режими гальмування можуть бути використані і для обмеження або зменшення частоти обертання ротора двигуна. На підприємствах харчової і переробної промисловості для зупинки ротора асинхронних двигунів застосовують механічне, генераторне, динамічне гальмування, а також гальмування противключенням.

Рис. 4.23. Схема генераторного гальмування асинхронного двигуна

Механічне є простішим і найбільш поширеним способом гальмування електричних двигунів, у тому числі і АД. За цим способом, після відключення живлення статорних обмоток двигуна, до деякої обертової частини приводу або робочої машини притискають, наприклад, спеціальні гальмуючі колодки.

При генераторному гальмуванні АД відключають від джерела живлення і до затискачів статорних обмоток підключають батарею конденсаторів С і активне навантаження r, як це показано на рис. 4.23. Завдяки випереджаючому ємнісному струму при цьому відбувається додаткове намагнічування машини і вона переходить у генераторний режим. Величина гальмуючого моменту на валу машини, а отже швидкість зменшення частоти обертання ротора будуть тим більшими, чим більше електричне навантаження підключено до статорних обмоток.

Динамічне гальмування ротора, який обертається по інерції, виникає після відключення двигуна від трифазної мережі живлення і підключення однієї або двох його статорних обмоток до джерела постійного струму. В якості джерела постійного стуму при цьому звичайно використовують випрямляч чи симетричну трифазну батарею конденсаторів. Для задовільного гальмування величина постійного струму повинна бути в 3-5 разів більшою за струм холостого ходу двигуна.

Порядок дій при виконанні гальмування АД противключенням такий. Статорні обмотки двигуна відключають від джерела трифазної напруги, потім підключають при іншому порядку чергування фаз і знову відключають. При підключенні двигуна до джерела з порядком черги фаз відмінним від початкового виникає магнітне поле статора, яке намагається обертати ротор у напрямку протилежному дії моменту інерції, тобто фактично здійснюється реверсування рухомого ротора. Зрозуміло, що перед тим як почати обертатися у інший бік, ротор вимушений зупинитися, в цей момент і здійснюють друге відключення статорних обмоток від джерела.

4.1.12. Покращення коефіцієнта потужності мережі живлення трифазних асинхронних двигунів. Важливим показником ефективності експлуатації будь-якої електротехнічної установки, у тому числі і асинхронних двигунів, є фактичне значення коефіцієнту використання електричної потужності (cos), з яким працює обладнання. Звідси істотно випливає вимога, що всі установки підприємства, які використовують енергію змінного струму, по можливості повинні працювати при cos близькому до одиниці. Практично ж, на підприємствах харчової і переробної промисловості, частка реактивної потужності, яку споживають АД, перебільшує 60% від загальної реактивної потужності електрифікованого обладнання.

На рис. 4.24, а показана принципова однолінійна схема електропередачі від пункту живлення 1 через трансформатор 3 до групи асинхронних двигунів 4. При роботі обладнання в проводах лінії електропередачі 2 діятиме струм –

.

Активна складова _а цього струму пропорційна активній потужності Р обладнання і, у кінцевому рахунку, кількості виробленої продукції. Реактивна складова _р забезпечує підтримання електромагнітних полів трансформатора та двигунів і є абсолютно необхідною. Її величина визначається технічними характеристиками обладнання і практично не залежить від того, яка активна потужність передається по проводах.

Рис. 4.24. Однолінійна схема електропостачання групи асинхронних двигунів (а) та векторна діаграма струмів фази лінії електропередачі (б).

Коли двигуни працюють при навантаженні максимально наближеному до номінального, то Р, _a та cos ₁ мають максимальні значення (рис. 4.24, б). Якщо ж двигуни не завантажені або працюють у холостому режимі, активна складова струму зменшується до _aх. Це, призводить до збільшення кута _х > ₁, тобто зменшення cos _x < cos ₁. Таким чином, повна завантаженість і до мінімуму скорочена робота у холостому режимі є необхідними умовами ефективної експлуатації АД.

Часто при тяжких умовах пуску доводиться встановлювати двигун завищеної потужності. Після виходу на робочий режим такий двигун буде істотно не завантаженим. У випадках, коли навантаження двигуна складає всього (40...45)% від номінального і його статорні обмотки з’єднані у трикутник, то після розгону двигуна їх можна перемкнути на зірку, тобто увімкнути на фазну напругу в меншу за номінальну. При цьому активна потужність і, отже, _a залишаться незмінними, але оскільки _р зменшиться майже утричі, cos ₁ двигуна збільшиться.

Окрім зазначених заходів, для підвищення cos ₁ використовують батареї конденсаторів, які вмикають паралельно із статорними обмотками двигуна. Схема заміщення фази статора – опори r та x_L з підключеним паралельно ємнісним опором x_С показана на рис. 4.25, а.

У

Рис. 4.25. Схема заміщення (а) та векторна діаграма струмів (б) фази статора асинхронного двигуна

разі відсутності опору x_С у фазі статора діє струм _1x, який має складові _a та _L і, отже, двигун працює з cos₁.

При підключенні x_С, оскільки ємнісний струм _С знаходиться у противофазі із струмом _L, результуючий реактивний струм _р і струм кола ₁ –

,

125