Modes de freinage du moteur à excitation parallèle

Le mode de freinage moteur de la propulsion électrique est utilisé avec le moteur. L'utilisation d'un moteur électrique comme frein électrique est largement utilisée en pratique pour raccourcir le temps d'arrêt et de marche arrière, réduire la vitesse de rotation, empêcher l'augmentation excessive de la vitesse de déplacement et dans un certain nombre d'autres cas.

Le fonctionnement du moteur électrique en frein électrique repose sur le principe de réversibilité des machines électriques, c'est-à-dire que le moteur électrique passe sous certaines conditions en mode générateur.

En pratique, trois modes sont utilisés pour le freinage :

1) générateur (régénératif) avec retour d'énergie au réseau,

2) électrodynamique,

3) opposition.

Lors de la construction de caractéristiques mécaniques dans un système de coordonnées rectangulaires, il est important de déterminer les signes du couple moteur et de la vitesse de rotation dans les modes moteur et freinage. Pour cela, le mode moteur est généralement pris comme mode principal, considérant la vitesse de rotation et le couple du moteur dans ce mode comme positifs.A cet égard, les caractéristiques n = f (M) du mode moteur sont situées dans le premier quadrant (Fig. 1). La localisation des caractéristiques mécaniques dans les modes de freinage dépend des signes du couple et de la vitesse de rotation.

Riz. 1… Schémas de raccordement et caractéristiques mécaniques d'un moteur à excitation parallèle en mode moteur et frein.

Considérons ces modes et les sections correspondantes des caractéristiques mécaniques du moteur à excitation parallèle.

Opposition.

L'état de l'entraînement électrique est déterminé par l'action combinée du couple moteur Md et du couple résistant statique Mc. Par exemple, la vitesse de rotation en régime établi n1 lors du levage d'une charge avec un treuil, elle correspond au fonctionnement du moteur dans une caractéristique naturelle (Fig.1 point A) lorsque Md = Ms. Si une résistance supplémentaire est introduite dans le circuit d'induit du moteur, la vitesse de rotation diminuera en raison du passage à la caractéristique du rhéostat (point B correspondant à la vitesse n2 et Md = Ms).

Une nouvelle augmentation progressive de la résistance supplémentaire dans le circuit d'induit du moteur (par exemple, à une valeur correspondant à la section n0Caractéristiques C) entraînera d'abord l'arrêt de la levée de la charge, puis un changement du sens de rotation , c'est-à-dire que la charge tombera (point C). Un tel régime s'appelle l'opposition.

Dans le mode inverse, le moment Md est de signe positif. Le signe de la vitesse de rotation a changé et est devenu négatif. Par conséquent, les caractéristiques mécaniques du mode d'opposition se trouvent dans le quatrième quadrant, et le mode lui-même est génératif.Cela découle de la condition acceptée pour déterminer les signes du couple et de la vitesse de rotation.

En effet, la puissance mécanique est proportionnelle au produit n et M, en mode moteur elle est de signe positif et est dirigée du moteur vers la machine de travail. En mode opposition, en raison du signe négatif de n et du signe positif de M, leur produit sera négatif, par conséquent, la puissance mécanique est transmise dans le sens opposé - de la machine de travail au moteur (mode générateur). En figue. 1 les caractères n et M en modes moteur et frein sont représentés par des cercles, des flèches.

Les sections de la caractéristique mécanique correspondant au mode oppositionnel sont un prolongement naturel des caractéristiques du mode moteur du premier au quatrième quadrant.

De l'exemple considéré de commutation du moteur sur le mode opposé, on peut voir que e. etc. c. le moteur, en fonction de la vitesse de rotation, en même temps que le dernier, lors du franchissement de la valeur zéro, change de signe et agit en fonction de la tension du secteur : U = (-Д) +II amRd'où I suis II suis = (U +E) / R

Afin de limiter le courant, une résistance importante, généralement égale à deux fois la résistance de démarrage, est incluse dans le circuit d'induit du moteur. La particularité du mode d'opposition est que la puissance mécanique du côté arbre et l'énergie électrique du réseau sont fournies au moteur, et tout cela est dépensé pour chauffer l'armature : Pm+Re = EI + UI = Аз2(Ри + AZext)

Le mode opposé peut également être obtenu en commutant les enroulements dans le sens de rotation opposé, tandis que l'induit continue de tourner dans le même sens en raison de la réserve d'énergie cinétique (par exemple, lorsque la machine avec un moment statique réactif - le ventilateur s'arrête).

Conformément à la condition acceptée pour lire les signes n et M en fonction du mode moteur, lors du passage du moteur en rotation inverse, les sens positifs des axes de coordonnées doivent changer, c'est-à-dire que le mode moteur sera désormais dans le troisième quadrant, et l'opposition - dans le second.

Ainsi, si le moteur fonctionnait en mode moteur au point A, alors au moment de la commutation, alors que la vitesse n'a pas encore changé, il sera avec une nouvelle caractéristique, dans le deuxième quadrant au point D. L'arrêt se fera en bas de la caractéristique DE (-n0), et si le moteur n'est pas éteint à la vitesse t = 0, il travaillera sur cette caractéristique au point E, faisant tourner la machine (ventilateur) dans le sens opposé à la vitesse -n4.

Mode de freinage électrodynamique

Le freinage électrodynamique est obtenu en déconnectant l'induit du moteur du réseau et en le connectant à une résistance externe séparée (Fig. 1, deuxième quadrant). Évidemment, ce mode diffère peu du fonctionnement d'un générateur de courant continu à excitation indépendante. Le travail sur une caractéristique naturelle (directe n0) correspond au mode court-circuit, du fait des courants élevés, le freinage dans ce cas n'est possible qu'à faible vitesse.

En mode freinage électrodynamique, l'induit est déconnecté du réseau U, donc : U = 0 ; ω0 = U / c = 0

L'équation des caractéristiques mécaniques a la forme : ω = (-RM) / c2 ou ω = (-Ri + Rext / 9.55se2) M

Les caractéristiques mécaniques du freinage électrodynamique passent par la source, ce qui signifie que lorsque la vitesse diminue, le couple de freinage moteur diminue.

La pente des caractéristiques est déterminée de la même manière qu'en mode moteur, par la valeur de la résistance dans le circuit d'induit.Le freinage électrodynamique est plus économique que l'inverse, puisque l'énergie consommée par le moteur du réseau n'est dépensée que pour l'excitation.

L'intensité du courant d'induit et donc du couple de freinage dépend de la vitesse de rotation et de la résistance du circuit d'induit : I = -E/ R = -sω /R

Mode générateur avec retour d'énergie au réseau

Ce mode n'est possible que lorsque le sens d'action du couple statique coïncide avec le couple moteur. Sous l'influence de deux moments - le couple du moteur et le couple de la machine de travail - la vitesse de rotation de l'entraînement et e. etc. c. le moteur commencera à augmenter, par conséquent le courant et le couple du moteur diminueront : I = (U — E)/R= (U — сω)/R

Une augmentation supplémentaire de la vitesse conduit d'abord au mode de ralenti idéal lorsque U = E, I = 0 et n = n0, puis lorsque e, etc. c. le moteur deviendra supérieur à la tension appliquée, le moteur passera en mode générateur, c'est-à-dire qu'il commencera à donner de l'énergie au réseau.

Les caractéristiques mécaniques dans ce mode sont un prolongement naturel des caractéristiques du mode moteur et se retrouvent dans le second quadrant. Le sens de la vitesse de rotation n'a pas changé et il reste positif comme avant et le moment a un signe négatif. Dans l'équation des caractéristiques mécaniques du mode du générateur avec retour d'énergie au réseau, le signe du moment va changer, donc il aura la forme : ω = ωo + (R/c2) M. ou ω = ωo + (R/9.55°Cd3) M.

En pratique, le mode de freinage récupératif n'est utilisé qu'à des vitesses élevées dans des entraînements avec des moments statiques potentiels, par exemple lors de la descente d'une charge à grande vitesse.