Modes de frenada dels motors asíncrons
Un motor d'inducció pot funcionar en els següents modes de frenada: frenada regenerativa, frenada oposada i dinàmica.
Frenada regenerativa d'un motor d'inducció
La frenada regenerativa es produeix quan la velocitat del rotor del motor d'inducció supera de manera sincrònica.
El mode de frenada regenerativa s'utilitza pràcticament per als motors de canvi de pols i en els accionaments de màquines elevadores (polipasts, excavadores, etc.).
Quan es canvia al mode generador, a causa d'un canvi en el signe del parell, el component actiu del corrent del rotor canvia de signe. Aleshores motor asíncron dóna potència activa (energia) a la xarxa i consumeix de la xarxa la potència reactiva (energia) necessària per a l'excitació. Aquest mode es produeix, per exemple, quan s'atura (transició) un motor de dues velocitats d'alta a baixa velocitat, tal com es mostra a la fig. 1 a.
Arròs. 1. Parada d'un motor asíncron al circuit principal de commutació: a) amb restabliment d'energia a la xarxa; b) oposició
Suposem que en la posició inicial el motor funcionava a la característica 1 i al punt a, girant a la velocitat ωset1... A mesura que augmenta el nombre de parells de pols, el motor passa a la característica 2, la secció bs de la qual correspon al frenat amb recuperació d'energia. a la xarxa.
El mateix tipus de suspensió es pot implementar al sistema convertidor de freqüència — motor en aturar un motor d'inducció o en canviar de característica a característica. Per a això, es redueix la freqüència de la tensió de sortida i, per tant, la velocitat síncrona ωо = 2πf / p.
A causa de la inèrcia mecànica, la velocitat actual del motor ω canviarà més lentament que la velocitat síncrona ωo i superarà constantment la velocitat del camp magnètic. Per tant, hi ha un mode d'aturada amb retorn d'energia a la xarxa.
També es pot aplicar la frenada regenerativa accionament elèctric de màquines elevadores en baixar càrregues. Per a això, el motor s'encén en el sentit de baixada de la càrrega (característica 2, fig. 1 b).
Un cop finalitzada la parada, funcionarà en un punt amb una velocitat de -ωset2... En aquest cas, el procés de baixada de càrrega es realitza amb l'alliberament d'energia a la xarxa.
La frenada regenerativa és el tipus de frenada més econòmica.
Parar un motor elèctric asíncron per oposició
La transferència d'un motor d'inducció al mode de frenat oposat es pot fer de dues maneres. Una d'elles està relacionada amb un canvi en l'alternança de dues fases de la tensió que alimenta el motor elèctric.
Suposem que el motor funciona segons la característica 1 (Fig. 1 b) amb fases de tensió alterna ABC.Aleshores, en canviar dues fases (per exemple, B i C), es passa a la característica 2, la secció ab correspon a la parada oposada.
Fixem-nos en el fet que amb l'oposició lliscament del motor asíncron oscil·la entre S = 2 i S = 1.
Al mateix temps, el rotor gira en contra de la direcció del moviment del camp i s'alenteix constantment. Quan la velocitat baixa a zero, el motor s'ha de desconnectar de la xarxa elèctrica, en cas contrari pot entrar en mode de motor, i el seu rotor girarà en sentit contrari a l'anterior.
En el cas de frenada contra-commutació, els corrents en el bobinat del motor poden ser 7-8 vegades superiors als corrents nominals corresponents.El factor de potència del motor disminueix significativament. En aquest cas, no cal parlar d'eficiència, ja que tant l'energia mecànica convertida en electricitat com l'energia consumida per la xarxa es dissipen en la resistència activa del rotor, i en aquest cas no hi ha energia útil.
Els motors de gàbia d'esquirol estan momentàniament sobrecarregats de corrent. És cert que a (S> 1), a causa del fenomen de desplaçament de corrent, la resistència activa del rotor augmenta notablement. Això es tradueix en una disminució i augment del parell.
Per augmentar l'eficiència de frenada dels motors amb rotor bobinat, s'introdueixen resistències addicionals al circuit dels seus rotors, cosa que permet limitar els corrents als bobinatges i augmentar el parell.
Es pot utilitzar una altra forma de frenada inversa amb la naturalesa activa del parell de la càrrega, que es crea, per exemple, a l'eix del motor del mecanisme d'elevació.
Suposem que cal reduir la càrrega assegurant-ne l'aturada mitjançant un motor d'inducció. Amb aquesta finalitat, el motor mitjançant la inclusió d'una resistència addicional (resistència) al circuit del rotor es transfereix a una característica artificial (línia recta 3 a la figura 1).
A causa del moment de superació de la càrrega Sra parell d'arrencada Mp del motor i la seva naturalesa activa, la càrrega es pot reduir a una velocitat constant -ωset2... En aquest mode, la parada lliscant del motor d'inducció pot variar de S = 1 a S = 2.
Frenada dinàmica d'un motor d'inducció
Per aturar dinàmicament el bobinatge de l'estator, el motor es desconnecta de la xarxa de CA i es connecta a una font de CC, tal com es mostra a la fig. 2. En aquest cas, el bobinatge del rotor es pot curtcircuitar o s'inclouen resistències addicionals amb una resistència de R2d al seu circuit.
Arròs. 2. Esquema de frenada dinàmica d'un motor d'inducció (a) i circuit d'encesa dels bobinatges de l'estator (b)
El corrent constant Ip, el valor del qual es pot controlar amb la resistència 2, flueix pels bobinatges de l'estator i crea un camp magnètic estacionari en relació amb l'estator. Quan el rotor gira, s'hi indueix un EMF, la freqüència del qual és proporcional a la velocitat. Aquest EMF, al seu torn, fa que aparegui un corrent al bucle tancat del bobinatge del rotor, que crea un flux magnètic que també és estacionari en relació amb l'estator.
La interacció del corrent del rotor amb el camp magnètic resultant del motor d'inducció crea un parell de frenada, a causa del qual s'aconsegueix l'efecte de frenada.En aquest cas, el motor funciona en mode generador independentment de la xarxa de corrent altern, convertint l'energia cinètica de les parts mòbils de l'accionament elèctric i de la màquina de treball en energia elèctrica, que es dissipa en forma de calor al circuit del rotor.
La figura 2b mostra l'esquema més comú per encendre els bobinatges de l'estator durant la frenada dinàmica. El sistema d'excitació del motor en aquest mode és asimètric.
Per analitzar el funcionament d'un motor d'inducció en mode de frenada dinàmica, se substitueix un sistema d'excitació asimètric per un de simètric. Amb aquesta finalitat, se suposa que l'estator no s'alimenta d'un corrent continu Ip, sinó d'un corrent altern trifàsic equivalent que crea el mateix MDF (força magnetomotriu) que el corrent continu.
Les característiques electromecàniques i mecàniques es mostren a la Fig. 3.
Arròs. 3. Característiques electromecàniques i mecàniques del motor asíncron
La característica es troba a la figura del primer quadrant I, on s = ω / ωo — lliscament d'un motor d'inducció en mode de frenada dinàmica. Les dades mecàniques del motor es troben al segon quadrant II.
Es poden obtenir diverses característiques artificials del motor d'inducció en mode de frenada dinàmica canviant la resistència R2d resistències addicionals 3 (Fig. 2) en el circuit del rotor o es subministra un corrent continu Azp als bobinats de l'estator.
Valors variables R2q i Azn, és possible obtenir la forma desitjada de les característiques mecàniques del motor d'inducció en mode de frenada dinàmica i, per tant, la intensitat de frenada corresponent de l'accionament elèctric d'inducció.
A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko