§ 44. Торможение двигателей постоянного тока

Торможение электродвигателей осуществляется для сокраще­ния времени их остановки, а также для ограничения угловой ско­рости двигателя, если это требуется при выполнении отдельных технологических операций. С этой целью в судовых электропри­водах используют механическое и электрическое торможение двигателей. Механическое торможение производится дисковыми, колодочными и ленточными электромагнитными тормозами, кото­рые дополняют электрическое торможение и служат, как прави­ло, для обеспечения фиксированных остановок в нормальных или аварийных режимах.

Электрическое торможение основано на том, что при опреде­ленных условиях электродвигатель может развивать отрицатель­ный момент, т. е. момент, действующий навстречу вращению электропривода. Электрическое торможение осуществляется за счет изменения схемы включения двигателя. Различают три спосо­ба электрического торможения: рекуперативное, динамическое и противовключением.

Рекуперативное торможение, или торможение с отдачей энер­гии в сеть, происходит при угловой скорости электродвигателя ω, превышающей его угловую скорость ω при идеальном холо­стом ходе, т. е. ω > ω . В этом случае

э. д. с. якоря Е = кФω превысит приложенное напряжение U и ток в обмотке якоря I = (U - Е) / r изменит направление, т. е. двигатель перейдет в генераторный режим с отдачей энергии в сеть, создавая при этом тормозной момент.

Рекуперативное торможение применяется только для двига­телей параллельного и смешанного возбуждения в электропри­водах грузоподъемных механизмов при опускании тяжелого гру­за со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода.

К недостатку рекуперативного торможения относится высокая угловая скорость торможения ω > ω , поэтому этот способ тор­можения не может быть применен для остановки электропри­вода.

Динамическое торможение двигателя постоянного тока осу­ществляется отключением якоря от сети (контакт К1 размыкает­ся) и замыканием его на тормозной резистор RУ (контакт К2 замыкается). При динамическом торможении электродвигателя параллельного возбуждения его обмотка возбуждения остается подключенной к сети (рис. 2.91, а). В обмотке якоря, вращающе­гося под действием инерционных масс, наводится э. д. с. Е, вследствие чего по якорной обмотке и тормозному резистору пойдет тормозной ток, значение которого определяется из выра­жжения

I = - Е /( r + r )

Тормозной ток будет иметь направление, противоположное то­ку, протекающему по обмотке якоря до торможения двигателя, поэтому изменится и направление момента, создаваемого этим током, который по отношению к вращающемуся по инерции яко­рю двигателя будет являться тормозным моментом. Под дейст­вием тормозного момента угловая скорость якоря снижается, что приводит к уменьшению тормозного момента. При полной ос­тановке двигателя тормозной момент будет равен нулю. У грузо­подъемных механизмов в этот момент контакт К2 должен разом­кнуться и включиться механический тормоз. Если это не произойдет, то под действием груза электродвигатель начнет вра­щаться в обратную сторону, т. е. произойдет спуск груза в режи­ме динамического торможения. При этом возрастание скорости спуска будет продолжаться до тех пор, пока тормозной момент не будет уравновешен движущим моментом, определяемым мас­сой груза. Груз будет опускаться с установившейся скоростью ω

(рис. 2.91, б). Таким образом, режим динамического торможе­ния может быть использован не только для быстрой остановки двигателя, но и для получения посадочных скоростей ( ≈ 0,1 ), при спуске тяжелых грузов.

Рис. 2.91. Динамическое торможение двигателя параллельного возбуждения.

Динамическое торможение обеспечивает надежность, плав­ность, экономичность торможения и сравнительную простоту схемы управления. Недостатком динамического торможения яв­ляется уменьшение тормозного момента пропорционально скоро­сти вращения двигателя.

Торможение противовключением осуществляется подключением двигателя на вращение в одну сторону, но под действием внешних сил или по инерции его якорь вращается в противопо­ложную сторону. Этот способ торможения применяется для огра­ничения скорости опускания тяжелых грузов и для быстрой остановки электродвигателя с последующим его реверсирова­нием.

Торможение противовключением получается, например, если электродвигатель грузоподъемного механизма включен на подъ­ем груза, а его якорь под действием статического момента, соз­даваемого массой груза, вращается в сторону спуска груза. В этом случае момент, развиваемый электродвигателем, будет являться тормозным моментом, а э. д. с. Е, наводимая в обмотке якоря, будет совпадать по направлению с напряжением сети и ток, протекающий по якорной цепи в режиме торможения проти­вовключением, определяется по формуле

I = (U + E)/( r + r ).

Для ограничения тока до значения, допустимого по условиям коммутации, в цепь якоря двигателя необходимо включить тор­мозной резистор RУ, сопротивление которого примерно в два ра­за больше сопротивления пускового резистора, так как в начале торможения противовключением E ≈ U.

Недостатком торможения противовключением является его неэкономичность, а мягкие механические тормозные характери­стики не обеспечивают стабильной работы электродвигателя.