NAPĘD
ELEKTRYCZNY
Teresa Orłowska-Kowalska,
prof. dr hab. inż.
Zakład Napędów Elektrycznych
http://zne.imne.pwr.wroc.pl
godz. konsultacji: śr.11-13, pt.9-
11
WYKŁAD 6
Charakterystyki silnika
obcowzbudnego prądu
stałego
i ich kształtowanie –
c.d.
Kształtowanie charakterystyk silnika
obcowzbudnego podczas hamowania
elektrycznego
Kształtowanie charakterystyk
mechanicznych silnika obcowzbudnego
podczas stanów hamowania
elektrycznego ma na celu uzyskanie
możliwości sterowania wartością
momentu silnika i przebiegiem procesu
hamowania.
Wyróżnia się następujące podstawowe
metody hamowania elektrycznego SPS:
a) hamowanie
odzyskowe
(prądnicowe),
b)
hamowanie
dynamiczne
(rezystorowe),
c) hamowanie
przeciwwłączeniem
(przeciwprądowe).
Hamowanie odzyskowe SPS
Stan hamowania odzyskowego SPS - gdy
prędkość kątowa silnika
jest większa od
prędkości idealnego biegu jałowego silnika
0
dla danej wartości
w
i U
t
.
Podczas tego stanu:
-SEM twornika jest większa od napięcia
zasilania
E
s
> U
t
, co powoduje, że silnik pracuje jak
prądnica obcowzbudna;
-prąd twornika jest zwracany do źródła
zasilania;
-moment elektromagnetyczny SPS jest
skierowany przeciwnie do kierunku
prędkości silnika, czyli jest momentem
hamującym.
Hamowanie odzyskowe SPS
Charakterystyki
elektromechaniczn
e
i mechaniczne
silnika dla stanu
hamowania
odzyskowego są
położone w II lub w
IV kwadrancie
(odpowiednio do
biegunowości
napięcia zasilania
obwodu twornika) i
stanowią
przedłużenie
charakterystyk dla
stanu pracy
silnikowej.
Mimo wielu zalet
ten sposób
hamowania silnika
nie zawsze może
być stosowany.
Hamowanie odzyskowe SPS
Warunkiem
koniecznym
uzyskania stanu
hamowania
odzyskowego jest
zapewnienie
możliwości zwrotu
energii elektrycznej
przez silnik do
źródła zasilania
,
czyli przeciwnego
niż podczas pracy
silnikowej
przepływu I
t
.
Warunek ten może
być spełniony, gdy
obwód twornika
jest zasilany z:
- baterii
akumulatorów,
- generatora prądu
stałego,
- prostownika
sterowanego
nawrotnego
lub
nienawrotn. z
przełączaniem obwodu
twornika lub wzbudzenia
Hamowanie dynamiczne
Przełączenie silnika ze stanu pracy
silnikowej do stanu hamowania
dynamicznego uzyskuje się
przez
odłączenie obwodu twornika od źródła
zasilania i zwarcie tego obwodu przez
rezystor hamowania R
h
o stałej lub
nastawianej wartości rezystancji.
Obwód wzbudzenia silnika podczas tego
hamowania jest zasilany tak, jak podczas
pracy silnikowej.
W trakcie tego hamowania do silnika jest
dostarczana energia mechaniczna układu
napędowego, która jest zamieniana na
energię elektryczną,
a następnie wytracana w postaci strat
mocy na rezystancji hamowania R
h
i
rezystancji twornika R
t
.
Hamowanie dynamiczne
Schemat połączeń (a) i charakterystyki SPS (b)
podczas hamowania dynamicznego
Hamowanie dynamiczne
Równania charakterystyk
elektromechanicznych i
mechanicznych SPS dla stanu
hamowania dynamicznego wyznacza
się ogólnych równań charakterystyk
silnika - należy uwzględnić, że
podczas tego hamowania obwód
twornika jest zwarty
, czyli U
t
= 0, a
wartość rezystancji dodatkowej w
obwodzie twornika jest równa
rezystancji hamowania R
h
.
Hamowanie dynamiczne
Równania charakterystyk
elektromechanicznych i mechanicznych
SPS dla hamowania dynamicznego:
(1)
(2)
,
t
I
t
w
e
h
t
t
I
k
I
k
R
R
I
.
2
e
M
e
w
e
h
t
e
M
k
M
k
R
R
M
Hamowanie dynamiczne
Charakterystyki
tworzą zbiór
prostych
położonych w II i
IV kwadrancie i
przechodzących
przez początek
układu
współrzędnych.
Charakterystyki
hamowania
kształtuje się
przez zmianę
wartości
rezystancji
hamowania R
h
=
var, przy stałej
wartości
strumienia
wzbudz.
w
=
wN
= const.
Hamowanie dynamiczne
Charakterystyka
dla
bezpośredniego
zwarcia obwodu
twornika (
R
h
= 0
)
jest równoległa
do
charakterystyki
naturalnej
silnika.
Przy zwiększaniu
wartości
rezystancji
hamowania R
h
otrzymuje się
charakterystyki o
coraz większym
pochyleniu.
Hamowanie dynamiczne
Zaletą tej metody hamowania:
-prostota układu,
-duża pewność pracy.
Do istotnych wad należy:
-zmniejszanie się wartości momentu
hamującego silnika podczas zmniejszania
prędkości kątowej silnika,
-brak możliwości uzyskania momentu
hamującego w stanie zatrzymania silnika
( przy prędkości
= 0).
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Przełączenie ze stanu pracy silnikowej do
stanu hamowania przeciwwłączeniem -
przez
odłączenie obwodu twornika od
źródła napięcia stałego i ponowne
załączenie tego obwodu do źródła przy
przeciwnej do poprzedniej biegunowości
zasilania.
W celu ograniczenia wartości prądu
twornika, do obwodu twornika należy
włączyć
rezystor hamowania R
h
o stałej
lub nastawianej wartości R.
Podczas hamowania obwód wzbudzenia
silnika nie jest przełączany i jest zasilany
w taki sam sposób jak podczas pracy
silnikowej.
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Schemat (a) i charakterystyki SPS (b) dla
stanu hamowania przeciwwłączeniem
dla przyp.
M
czyn
.
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Wyrażenie określające prąd twornika:
(3)
z którego wynika, że zwrot prądu
twornika jest przeciwny do
występującego podczas pracy
silnikowej, a moment
elektromagnetyczny silnika jest
momentem hamującym.
,
h
t
s
t
t
R
R
E
U
I
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Równania charakterystyk
elektromechanicznych i mechanicznych
SPS dla stanu hamowania
przeciwwłączeniem mogą być wyznaczone
z równań ogólnych, po uwzględnieniu
warunku, że napięcie zasilające obwód
twornika ma przeciwną biegunowość, a R
d
= R
h
.
Otrzymuje się dla hamowania
przeciwwłączeniem:
(4)
(5)
,
0
t
I
t
w
e
h
t
w
e
t
t
I
k
I
k
R
R
k
U
I
.
0
2
e
M
e
w
e
h
t
w
e
t
e
M
k
M
k
R
R
k
U
M
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Podczas hamowania przeciwwłączeniem
do
silnika jest doprowadzana energia z dwóch
stron
:
-energia mechaniczna od układu
napędowego
- i energia elektryczna ze źródła napięcia
stałego zasilającego obwód twornika.
Suma tych energii jest wytracana w
postaci strat mocy na rezystancji
hamującej i rezystancji uzwojenia
twornika.
Straty mocy od tej energii są duże
i dlatego
hamowanie przeciwwłączeniem
nie jest ekonomiczne.
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Charakterystyki
hamowania są
położone
w II kwadrancie i
tworzą zbiór
prostych o różnych
nachyleniach,
zależnych od
wartości rezystancji
hamowania R
h
.
Są przedłużeniem
charakterystyk dla
stanu pracy
silnikowej,
określonych dla
zasilania obwodu
twornika napięciem
o przeciwnej
biegunowości.
dla przyp.
M
czyn
.
Hamowanie
przeciwwłączeniem
Zalety tej metody hamowania:
-prostota ,
- duża skuteczność układu hamowania,
- możliwość uzyskania momentu
hamującego przy wszystkich wartościach
prędkości oraz w stanie zatrzymania
układu napędowego.
Istotna wada:
- konieczność odłączenia obwodu
twornika od źródła zasilania przed lub w
chwili osiągnięcia przez silnik prędkości
zerowej w celu uniknięcia niepożądanego
rozruchu silnika w przeciwnym kierunku
wirowania.
WYKŁAD 6
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
- czas na
odpoczyne
k....