Freinage par condensateur des moteurs asynchrones

Freinage par condensateur des moteurs électriques

Le freinage par condensateur des moteurs asynchrones de faible puissance et les méthodes de freinage combinées avec son utilisation se sont largement répandus ces dernières années. En termes de vitesse de freinage, de raccourcissement de la distance de freinage et d'amélioration de la précision, le freinage par condensateur donne souvent de meilleurs résultats que les autres méthodes de freinage des moteurs électriques.

Le freinage par condensateur repose sur l'utilisation du phénomène d'auto-excitation d'une machine à induction ou, plus exactement, d'excitation capacitive d'une machine à induction, puisque l'énergie réactive nécessaire pour exciter le mode générateur est fournie par des condensateurs connectés à l'enroulement du stator. Dans ce mode, la machine fonctionne en négatif par rapport au champ magnétique tournant créé par des courants libres excités dans l'enroulement du stator, glissant, développant un couple de freinage sur l'arbre. Contrairement au dynamique et au réparateur, il ne nécessite pas de consommation d'énergie d'excitation du réseau.

Circuits de freinage à condensateur pour moteurs électriques

Freinage par condensateur des moteurs asynchrones

La figure montre le circuit pour allumer le moteur pendant l'arrêt du condensateur. Les condensateurs sont inclus en parallèle avec l'enroulement du stator, généralement connectés en triangle.

Lorsque le moteur est débranché du réseau courants de décharge des condensateurs je crée champ magnétiquerotation à faible vitesse angulaire. La machine passe en mode de freinage récupératif, la vitesse de rotation est réduite à une valeur correspondant à la vitesse de rotation du champ excité. Lors de la décharge des condensateurs, un couple de freinage important se produit, qui diminue lorsque la vitesse de rotation diminue.

Au début du freinage, l'énergie cinétique stockée par le rotor est rapidement absorbée avec une courte distance de freinage. L'arrêt est brusque, les moments d'impact atteignent 7 Mnom. La valeur de crête du courant de freinage aux valeurs les plus élevées de la capacité ne dépasse pas le courant de démarrage.

Lorsque la capacité des condensateurs augmente, le couple de freinage augmente et le freinage se poursuit à une vitesse inférieure. Des études montrent que la valeur de capacité optimale se situe entre 4 et 6 sommeils. L'arrêt du condensateur s'arrête à une vitesse de 30 à 40% de la vitesse nominale lorsque la vitesse du rotor devient égale à la fréquence de rotation du champ du stator à partir des courants libres apparaissant dans le stator. Dans ce cas, plus des 3/4 de l'énergie cinétique stockée par l'entraînement sont absorbés lors du processus de freinage.

Pour un arrêt complet du moteur selon le schéma de la figure 1, a, il est nécessaire d'avoir un moment de résistance de l'arbre. Le schéma décrit se compare favorablement à l'absence de dispositifs de commutation, à la facilité de maintenance, à la fiabilité et à l'efficacité.

Lorsque les condensateurs sont fermement connectés en parallèle avec le moteur, seuls les types de condensateurs conçus pour un fonctionnement continu dans le circuit CA peuvent être utilisés.

Si l'arrêt est effectué selon le schéma de la figure 1 avec la connexion des condensateurs après avoir déconnecté le moteur du réseau, il est possible d'utiliser des condensateurs en papier métallique moins chers et de petite taille de types MBGP et MBGO, conçus pour fonctionner dans les schémas de courant constant et pulsé, ainsi que des condensateurs électrolytiques polaires secs (CE, KEG, etc.).

Il est recommandé d'utiliser le freinage par condensateur avec des condensateurs connectés de manière lâche selon le circuit delta pour un freinage rapide et précis des entraînements électriques, sur l'arbre desquels un couple de charge d'au moins 25% du couple nominal du moteur agit.

Un schéma simplifié peut également être utilisé pour le freinage par condensateur: commutation de condensateur monophasé (Fig. 1.6). Pour obtenir le même effet de freinage qu'avec la commutation de condensateur triphasé, il est nécessaire que la capacité du condensateur dans un circuit monophasé soit 2,1 fois supérieure à la capacité dans chaque phase du circuit de la Fig. 1, un. Dans ce cas, cependant, la capacité dans un circuit monophasé n'est que de 70% de la capacité totale des condensateurs lorsqu'ils sont connectés en trois phases.

Les pertes d'énergie dans le moteur lors du freinage par condensateur sont les plus faibles par rapport aux autres types de freinage, c'est pourquoi ils sont recommandés pour les entraînements électriques avec un grand nombre de démarrages.

Lors du choix de l'équipement, il convient de garder à l'esprit que les contacteurs du circuit du stator doivent être dimensionnés pour le courant traversant les condensateurs.Afin de surmonter l'inconvénient du freinage par condensateur - l'arrêt de l'action jusqu'à l'arrêt complet du moteur - il est utilisé en combinaison avec le freinage magnétique dynamique.

Circuits de freinage à condensateur dynamique

Circuits de freinage dynamique condensateur par freinage magnétique.

Les deux circuits DCB de base sont illustrés à la figure 2.

Dans le circuit, le courant continu est fourni au stator après l'arrêt du freinage du condensateur. Cette chaîne est recommandée pour un freinage précis du variateur. L'alimentation en courant continu doit être réalisée en fonction de la trajectoire machine. A vitesse réduite, le couple de freinage dynamique est important, ce qui assure un arrêt définitif rapide du moteur.

L'efficacité de ce freinage en deux étapes peut être vue à partir de l'exemple suivant.

Dans le freinage dynamique du moteur AL41-4 (1,7 kW, 1440 tr/min) avec le moment d'inertie externe de l'arbre, qui est de 22 % du moment d'inertie du rotor, le temps de freinage est de 0,6 s, et le freinage distance est de 11,5 tours de l'arbre.

Lorsque le freinage par condensateur et le freinage dynamique sont combinés, le temps et la distance de freinage sont réduits à 0,16 s et 1,6 tours d'arbre (la capacité des condensateurs est supposée être de 3,9 Sleep).

Dans le schéma de la fig. 2b, les modes se chevauchent avec l'alimentation CC jusqu'à la fin du processus d'arrêt du condensateur. Le deuxième étage est commandé par le relais de tension PH.

Freinage dynamique par condensateur selon le schéma de la fig. 2.6 permet de réduire le temps et la distance de freinage de 4 à 5 fois par rapport au freinage dynamique avec un condensateur selon le schéma de la fig. 1, un.Les écarts de temps et de chemin par rapport à leurs valeurs moyennes dans l'action séquentielle du condensateur et les modes de freinage dynamique sont 2 à 3 fois moindres que dans le circuit avec des modes qui se chevauchent.