§ 34. СПОСОБЫ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Торможение применяется для сокращения времени остановки электродвигателей, а также тогда, когда это требуется по технологическому режиму для ограничения их скорости.
Различают механическое и электрическое торможение двигателей. Механическое торможение производится различными механическими тормозами — ленточными, колодочными, дисковыми и др.
На судах механическое торможение чаще всего осуществляется дисковыми тормозами постоянного (серий ТПМ и ТДП) и переменного (серий ТМС и ТМТ) тока, встраиваемыми в корпуса двигателей. Дисковые тормоза постоянного и переменного тока работают аналогично. Тормозной момент на валу электродвигателя создается силами трения, возникающими между тормозным диском и тормозной колодкой.
Разрез дискового электромагнитного тормоза показан на рис. 52. Корпус 1 тормоза непосредственно смыкается с подшипниковым щитом 9 электродвигателя. На вал электродвигателя 8 насажен тормозной диск 7, к которому сильной пружиной 3 прижимается тормозная колодка 6, служащая якорем электромагнита.
Рис. 52. Дисковый тормоз
Рис. 53. Динамическое торможение двигателей постоянного тока: а — с параллельным возбуждением; б — с последовательным возбуждением
При включении тока катушка электромагнита 2 создает сильное магнитное поле, в результате чего якорь притягивается к полюсу электромагнита 5, отпускает тормозной диск и растормаживает двигатель. Тормоз имеет рукоятку 4 для ручного растормаживания.
Электрическое торможение основано на способности электродвигателей развивать в определенных условиях не вращающие, а тормозные моменты.
Различают три вида электрического торможения: динамическое, генераторное (рекуперативное) и противовключением.
При динамическом торможении якорь двигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление Rт (рис. 53,а). Обмотка возбуждения остается подключенной к сети, т. е. Ф=соnst. Якорь двигателя продолжает вращаться по инерции, используя кинетическую энергию рабочей машины, и в его обмотке наводится э.д.с. В замкнутом контуре цепи якоря э.д.с. создает ток с направлением, обратным по отношению к рабочему току. Момент, создаваемый этим током, становится тормозным, направленным против вращения двигателя, и двигатель остановится.
В процессе торможения скорость вращения якоря снижается, уменьшается и тормозной момент. Для сокращения времени торможения и поддержания величины убывающего тормозного момента тормозное сопротивление иногда делают секционированным. По мере уменьшения скорости вращения выключают одну за другой секции тормозного сопротивления, восстанавливая этим в известных пределах величину тока I и тормозного момента Мт.
Динамическое торможение двигателей с последовательным возбуждением возможно при самовозбуждении двигателя и при его независимом возбуждении (рис. 53,б),
Торможение с самовозбуждением в начальной стадии при значительной скорости вращения сопровождается возникновением очень больших тормозных моментов, способных вызвать механические повреждения установки, а при малых скоростях вращения машина может перестать возбуждаться и искусственный режим торможения прекратится до ее полной остановки.
Режим торможения при независимом возбуждении связан со значительным расходом энергии на возбуждение.
Динамическое торможение двигателей со смешанным возбуждением протекает так же, как и двигателей с параллельным возбуждением.
Генераторное торможение сопровождается рекуперацией (отдачей) энергии в сеть. Такой способ торможения используется для двигателей с параллельным и смешанным возбуждением. При генераторном торможении машина из двигательного режима переводится в генераторный. Это возможно, когда скорость вращения двигателя становится больше номинальной при идеальном холостом ходе. Наводимая в обмотке якоря машины э.д.с. при ω>ω0 становится больше напряжения сети (E>U) и машина переходит в генераторный режим с отдачей энергии в сеть. Направление тока изменяется, и в машине развивается тормозной момент (Мт=-М1).
У двигателей со смешанным возбуждением в генераторном режиме торможения обмотка последовательного возбуждения должна быть отключена, так как при изменении направления тока в цепи якоря двигателя последовательная обмотка будет создавать размагничивающую м.д.с.
Торможение противовключением происходит при включенном в сеть электродвигателе в том случае, когда развиваемый момент становится отрицательным по отношению к направлению вращения. Это может быть, например, если электродвигатель подъемного механизма включен на подъем груза, а его якорь под действием тяжелого груза вращается в сторону спуска.
Двигатель работает в генераторном режиме, вырабатываемая им энергия расходуется в сопротивлениях цепи.
Торможение противовключением возможно также изменением полярности подводимого к двигателю напряжения (переключением концов питающей сети). Двигатель за счет запасенной кинетической энергии продолжает вращаться в прежнем направлении. Направление тока в обмотке якоря изменяется, соответственно изменяется и направление момента, который теперь становится тормозным. Если двигатель не будет отключен от сети, он начнет вращаться в обратную сторону.
В обоих случаях э.д.с., наводимая в обмотке якоря, сохраняет свое направление, а напряжение сети оказывается включенным согласно с э.д.с. В результате
Увеличение напряжения почти вдвое, особенно в начале торможения, требует введения в цепь якоря тормозного сопротивления Rt, так как значение тока достигает недопустимо большой величины.
Торможение противовключением ввиду большого тормозного момента (2~2,5)Л4и обеспечивает быструю остановку двигателя, который должен быть немедленно отключен от сети. Этот вид торможения может применяться для всех двигателей постоянного тока.
