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....