Двигательный и тормозной режимы работы электрической машины

Одним из достоинств электрических машин является их обра­тимость.

В зависимости от направления потока мощности и энергии различают двигательный режим электрической машины, когда механическая энергия от элекродвигателя передается испол­нительному органу рабочей машины, и тормозной (генератор­ный) режим, соответствующий обратному направлению меха­нической энергии.

Рис. 3. Механические харак­теристики двигателей (/) и механизмов (2, 3)

Граничными режимами работы электрической машины яв­ляются: режим идеального холостого хода, когда электромаг­нитный момент двигателя М равен нулю (точка о)_О, рис. 3, а) и режим короткого замыкания, когда угловая скорость равна нулю, а момент не равен нулю (точка М_к, рис. 3,а). Для обоих граничных режимов механическая мощность Р = 0,

На рис. 3,6 представлены механические

характеристики двигателя (кривая 1) и двух

механизмов. Момент первого ме­ханизма от скорости не зависит (прямая 2). При моменте дви­гателя, равном моменту нагрузки механизма М_с, электропри­вод работает с установившейся скоростью ω_с (точка А). Если под влиянием какого-либо воздействия угловая скорость умень­шится до ω₁, то момент двигателя возрастет и станет больше статического момента М_с. Под воздействием возникшего поло­жительного динамического момента М_Д = М₁—М_с привод на­чнет разгоняться и угловая скорость возрастает до ее исходного значения со_с. При увеличении угловой скорости выше со_с воз­никает отрицательный динамический момент, снижающий ско­рость привода до исходной. Следовательно, при работе в точке А привод статически устойчив.

Работа в точке Б будет неустойчивой. При уменьше­нии скорости возникает отрицательный динамический момент, который будет способствовать ее дальнейшему умень­шению.

Однако работа на нижней ветви механической характери­стики может быть устойчивой, если характеристика механизма будет, например вентиляторной (кривая 3). Если при работе в точке В скорость, например, уменьшится, то возникший дина­мический момент будет положительным и скорость снова воз­растет до исходной величины, соответствующей точке В.

Тормозные режимы широко ис­пользуются при работе электропри­вода, например при спуске грузов, для быстрой остановки механизма и т. п.

Одним из существенных преиму­ществ электрического торможения привода перед механическим явля­ется возможность более точного дози­рования величины тормозного мо­мента, плавность, удобство автомати­зации, отсутствие изнашивающихся колодок и т. п. Мощность двигателя

Рис. 4. Области двигательного и тормозного режимов в коор­динатах М

Р и момент М на его валу связаны соотношением М=М ω /10³

С уче­том знаков это выражение может быть записано

(8)

Как отмечалось, в двигательном режиме электрическая ма­шина является потребителем электроэнергии, что соответствует положительному значению мощности. В генераторном режиме электрическая машина является источником электроэнергии и мощность будет отрицательной. Анализируя уравнение (8) в ко­ординатах ω — М (рис. 4), видим, что в квадрантах / и /// знаки угловой скорости и момента совпадают, мощность поло­жительна, следовательно, это двигательный режим. В квадран­тах // и IV знаки скорости и момента противоположны, мощ­ность электродвигателя отрицательна, следовательно, это ре­жим тормозной. Существуют три способа электрического тор­можения электродвигателей:

1) рекуперативное с отдачей энергии в сеть, при этом элек­трическая машина работает генератором. Она преобразует механическую энергию в электрическую и отдает ее в сеть. До­
стоинством рекуперативного торможения является высокая экономичность;

2) противовключением, имеет место в случае, когда двига­тель под воздействием сил, действующих со стороны рабочего механизма, вращается в направлении, противоположном тому,
на которое он включен;

3) динамическое, характеризующееся тем, что электрическая машина работает генератором на реостат.