Выбор асинхронного электродвигателя для работы в режиме динамического торможения самовозбуждением

Обновлено: 06.05.2024

В работе [1] дана классификация схем электродинамиче--Я-М ского торможения асинхронной машины, разработанная проф. А. К. Малиновским, из которой следует, что существует ряд схем, позволяющих создать режим электродинамического торможения без внешнего источника постоянного тока. Это особенно важно, если необходимо создание тормозного момента при исчезновении электроэнергии.

К ним относятся, в первую очередь, схемы включения асинхронной машины с фазным ротором и электролитическим конденсатором в цепи выпрямленного тока ротора. Такие схемы позволяют создать режим динамического торможения с самовозбуждением, в которых источником начального тока возбуждения является конденсатор, включенный в цепь постоянного тока ротора.

На рис. 1 приведена принципиальная схема динамического торможения (ДТ), разработанная впервые инж. Шейна Г.П., обеспечивающая создание тормозного режима с самовозбуждением. Режим ДТ согласно этой схеме создаётся за счёт включения контактов КМ 2 контактора динамического торможения в момент, когда магнитный поток асинхронной машины (АМ) после её отключения ещё не успевает исчезнуть. Этого достаточно, чтобы снижающийся магнитный поток навёл в роторе ЭДС, создающую в замкнутом контуре ток ротора, а затем и ток статора. Последний увеличивает магнитный поток статора и т.д.

Рис. 1. Схема динамического торможения с самовозбуждением асинхронного двигателя.

Идёт процесс самовозбуждения аналогичный процессу самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Условием самовозбуждения АМ без источника постоянного тока будет

где k = k ■ k ■ k / kT - коэффициент связи; к = / // - кос сх ш е I сх экв =

эффициент, зависящий от схемы включения обмоток статора;

к = I /1 - коэффициент шунтирования выпрямителя; к - коэф-

фициент трансформации АМ; к = I /1 - коэффициент

Рис. 2. Схема динамического торможения асинхронного двигателя с электролитическим конденсатором

схемы выпрямления по току; / - эквивалентный трёхфазный пе-

ременный ток статора АМ; X - индуктивное сопротивление ротора, приведенное к цепи статора АМ; х - индуктивное сопротив-

ление контура намагничивания АМ.

Если условие (1) выполняется, то идёт процесс самовозбуждения с лавинообразным ростом тока, а следовательно, и момента АМ. Такой процесс отрицательно сказывается на динамике электромеханической части привода. Поэтому для ограничения начального тока и момента предусматривается включение добавочного ре-

зистора Я2д в цепь ротора. Однако введение добавочного резистора в цепь ротора может нарушить условия самовозбуждения. Чтобы этого не произошло, величина сопротивления добавочного резистора ограничивается пределами

0,75 • Я > Яол > Я /k - Ь ’ 2ном 2д се

где Я - номинальное активное сопротивление фазы ротора АМ;

Я - активное сопротивление фазы статора АМ.

Наиболее перспективной является схема конденсаторного торможения с ёмкостью в цепи ротора. В схеме, представленной на рис. 2, не предусмотрен отдельный источник постоянного тока, связанный с питающей сетью [2]. Его заменил конденсатор, включённый в цепь постоянного тока ротора. В периоды пуска и работы с установившейся скоростью АМ конденсатор с заряжается, а при переходе в режим динамического торможения, когда контакты КМ1 размыкаются, а контакты КМ 2 замыкаются, он разряжается на обмотки статора. Ток разряда конденсатора создаёт начальный магнитный поток статора, который во вращающемся роторе наводит ЭДС, последняя, после выпрямления неуправляемы выпрямителем, создаёт постоянный ток ротора, поступающий в обмотки статора и увеличивающий намагничивающую силу, а следовательно, и магнитный поток и т.д. Идёт процесс создания режима динамического торможения с самовозбуждением.

Общим недостатком рассмотренных выше схем динамического торможения с самовозбуждением и конденсатором в цепи постоянного тока ротора является невозможность создания тормозного режима при исчезновении напряжения питающей сети. Это объясняется невозможностью включения контакторов, а следовательно, и контактов контактора динамического торможения при отсутствии напряжения питания. Контакты динамического торможения КМ 2 замкнуться не могут и режим динамического торможения не наступит. При аварийной остановке шахтной подъёмной машины это приведёт к аварии.

Этого недостатка лишена схема динамического торможения АМ с самовозбуждением, приведенная на рис. 3. Подключение электролитического конденсатора и выхода выпрямителя т к обмоткам статора АМ в данной схеме осуществляется

Рис. 3. Схема динамического торможения асинхронного двигателя с электролитическим конденсатором и нормальнозамкнутыми контактами

посредством размыкающих контактов КМ2 контактора динамического торможения, выполненного с возвратной пружиной [3]. В периоды пуска и установившегося движения линейные контакты КМ1 замкнуты, а контакты КМ2 разомкнуты. Таким образом. При переходе в тормозной режим АМ линейные контакты КМ2 замыкаются даже при исчезновении напряжения питания. Однако, учитывая то обстоятельство, что контакторы с нормально замкнутыми контактами электротехнической промышленностью не выпускаются, рекомендовать эту схему ДТ к широкому применению нельзя.

Рис. 4. Схема динамического торможения асинхронного двигателя с электролитическим конденсатором и тиристором в цепи ротора

Единственным способом реализации приведенных выше схем динамического торможения с конденсатором в цепи постоянного тока ротора является замена контакторных схем управления АМ на бесконтактные схемы управления. Такой является схема ДТ с самовозбуждением, приведенная на рис. 4 [4]. В ней линейные контакты КМ 2 контактора динамического торможения заменены ключом, в качестве которого используется тиристор УЗ. При работе подъёмной машины в двигательном режиме электролитический конденсатор С заряжается (линейные контакты КМ 1 замкнуты, а блок-контакт КМ 1.1 разомкнут). При переходе в тормозной режим размыкание контактов КМ1 и замыкание блок-контакта КМ1.1 приводит к разряду конденсатора С на управляющую обмотку тиристора УЗ.

Рис. 5. Схема динамического торможения асинхронного двигателя с самовозбуждением повышенной надежности

Тиристор открывается и конденсатор начинает разряжаться на обмотки статора, создавая начальный ток возбуждения. Далее идёт процесс самовозбуждения и АМ переходит в режим ДТ с самовозбуждением.

Для повышения надёжности схемы динамического торможения с самовозбуждением предложена схема, приведенная на рис. 5 [5]. В ней конденсатор С1 служит исключительно для отпирания тиристора У8, а второй конденсатор С2 создаёт начальный ток возбуждения АМ. В дальнейшем процесс самовозбуждения протекает аналогично процессу рассмотренному выше.

1. Малиновский А.К. Электропривод переменного тока с противо-ЭДС в цепи ротора (монография). - М.: РИИС, 1999. - 174 с.

2. А.с. № 613468 СССР, МКИН 02р 3/24. Устройство для электродинамического торможения асинхронного двигателя /Шейна Г.П. Опубл. 1074. Бюл. №24.

3. А.с. №338979 СССР, МКИН 02р 3/24. Устройство для электродинамического торможения асинхронного двигателя с фазным ротором. /Корж Н.И., Мамедов В.М., опубл. 1972. Бюл. №16.

4 А.с. №959245 СССР, МКИН02р 3/24. Способ торможения с самовозбуждением асинхронного двигателя. /Корж Н.И., опубл. 1982. Бюл. №34.

5. А. с. №1746505 СССР, МКИ Н 02 р 3/24. Электропривод / Малиновский А.К. Опубл. 1992. Бюл.№25. іі5и=і

Малиновский А. К. - доктор технических наук, профессор кафедры ЭЭГП, Воронко Е.И. - студентка выпускного курса,

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором при простейшей схеме регулирования - включением сопротивления в цепь ротора имеет крайне низкие регулировочные свойства. Именно поэтому, до появления на рынке доступных преобразователей частоты разрабатывались различные схемы для получения пониженной скорости в режиме опускания груза.

Их собственно не так много. За рубежом широкое распространение получило применение дополнительной электрической машины - вихревого тормоза, установленной на одном валу с основным двигателем. Схема позволяет получить достаточно жесткие механические характеристик при спуске груза, однако, такой электропривод имеет крайне низкие энергетические характеристики (энергия торможения выделяется в вихревом тормозе). Кроме того, вихревой тормоз имеет достаточно высокую стоимость и значительно усложняет компоновку механической части.

Поэтому, для получения посадочной скорости в механизмах подъема на базе асинхронного двигателя с фазным ротором на заводе «Динамо» в конце 70-х годов прошлого века конструкторским коллективом под руководством Е.М. Певзнера был внедрено динамическое торможение самовозбуждением.

Такой электропривод получил большое распространение на отечественных кранах (панели типа ТСД, ТСДИ, КСДБ для мостовых, козловых и портальных кранов, панели управления для башенных кранов КБ-309, КБ-403, КБ-404, КБ-405, КБ-406, КБ-408, КБ-415, КБ-415-07, КБ-473, КБМ-401П.). Таким образом, речь идет о десятках тысяч кранов находящейся в эксплуатации.

Рис. 1. Схема включения асинхронного двигателя в режим динамического торможения самовозбуждением

Принцип динамического торможения самовозбуждением заключается в следующем:

В цепь ротора включается трехфазный выпрямитель UZ (рис.1). Электродвигатель отключается от сети контактором КМ1. Выпрямленное напряжение подключается к обмотке статора контактором КМ2. Контакты контактора КМ3 замкнуты. При растормаживании тормоза (на схеме не показан. вал электродвигателя начинает вращаться под действием опускающегося груза.

В обмотке ротора наводится ЭДС под действием которой, в цепи ротор-статор начинает протекать ток. Двигатель развивает тормозной момент, груз опускается с установившейся скоростью. Значение скорости определяется величиной сопротивления цепи ротора. Чем больше сопротивление, тем выше скорость опускания. Для увеличения скорости отключают контактор КМ3.

В режиме динамического торможения самовозбуждением электропривод потребляет энергию из сети только для питания гидротолкателя тормоза и релейно-контакторной аппаратуры. В качестве примера на рис.7 представлены механические характеристики электропривода с панелью ТСД.

Рис. 2. Механические характеристики электропривода механизма подъема с панелью ТСД

Характеристики динамического торможения обозначены как 1С, 2С, 3С. Видно, что характеристики имеют достаточную жесткость. Регулирование скорости производится в диапазоне 1:8, что в большинстве случаев достаточно для массовых кранов.

Условием самовозбуждения электродвигателя является:

Где x'₂ - индуктивное сопротивление обмотки ротора, Ом; x_o - индуктивное сопротивление цепи намагничивания. Ом

Где k с - коэффициент схемы

k д - коэффициент приведения тока ротора к току статора; k сх - коэффициент схемы выпрямления, для трехфазной мостовой схемы k сх = 0,85; k т - коэффициент трансформации двигателя от статора к ротору

Коэффициент k д зависит от схемы соединения обмоток статора, которые в отечественных крановых двигателях при линейном напряжении 380 В соединяются в звезду.

Коэффициент k т зависит от коэффициента трансформации, т.е. от отношения напряжения статора и напряжения ротора, которое зависит от типа двигателя. Например, для нескольких электродвигателей серии МТ и 4МТ значение и связанных с ним параметров представлены в табл. 1.

Тип электродвигателя	Мощность, кВт	Напряжение ротора, В	kт	k с	x'₂	x_o	√(1 + 2 x'₂ / x_o )
МТН412-6	30	255	1,5	1,3	0,173	3,74	1,04
4МТН225L6	55	290	1,31	1,31	0,197	3,73	1,05
МТН512-6	55	340	1,11	0,98	0,197	3,8	1,05
4МТН280L10	75	308	1,23	1,06	0,146	2,33	1,06
4МТН280М6	110	420	0,9	0,7	0,083	2,98	1,02

Условие k с ≥ √(1 + 2 x'₂ / x_o ) выполняется для двигателей типа МТН412-6, 4МТН225L6, которые можно назвать «возбуждаемыми». Такие электродвигатели входят в режим самовозбуждения без принятия дополнительных схемных решений. Несмотря на это в низковольтных комплектных устройствах (НКУ или панелях управления) предназначенных для совместной работы с такими двигателями, для надежности работы предусматривается небольшое начальное возбуждение.

Начальное возбуждение производится путем пропускания постоянного, т.н. «тока подпитки» небольшого значения (как правило, не выше 10% номинального тока электродвигателя) от однополупериодного выпрямителя. Для возбуждаемых двигателей во всех случаях этого достаточно для надежного перехода в режим динамического торможения самовозбуждением.

Электродвигатели МТН512-6, 4МТН280М6, для которых условие k с ≥ √(1 + 2 x'₂ / x_o ) не выполняется, являются «невозбуждаемыми». Это не означает, что такие двигатели не могут работать в режиме динамического торможения самовозбуждением, однако, значение обязательного для них тока подпитки доходит до 50% номинального тока статора. Это требует применения специальных НКУ (панелей управления) для невозбуждаемых электродвигателей. .

Электродвигатель типа 4МТН280L10 имеющий k с = √(1 + 2 x'₂ / x_o ) находится на границе самовозбуждения, причем любое случайное изменение параметров, может нарушить условие самовозбуждения. Поэтому, такой двигатель также можно отнести к категории невозбуждаемых.

Основными параметрами, влияющими на способность электродвигателя к самовозбуждению, является номинальное напряжение ротора Е2ном. Критическим значением Е2ном при котором самовозбуждение не наступает без большого тока подпитки следует принять 300 В.

Данная особенность режима динамического торможения самовозбуждением учитывалась заводом «Динамо» и ПО «Сибэлектромотор» при разработке в начале 80-х годов прошлого века серии крановых электродвигателей 4МТ.

В частности, значение Е2ном для некоторых электродвигателей было снижено по сравнению с предыдущей серией МТ для того, чтобы сделать двигатели возбуждаемыми.

Например, для электродвигателя 4МТН225L6, широко используемого в электроприводе башенных кранов Е2ном было снижено в сравнении с двигателем предыдущей серии МТН512-6 с 340 до 290 В, что сделало двигатель самовозбуждаемым. Позднее ОАО «Сибэлектромотор» начал выпускать электродвигатель 4МТМ225L6 с теми же параметрами.

Со временем, электродвигатели аналогичного назначения стали выпускать и другие производители.

Ржевский краностроительный завод выпускает электродвигатель серии МКАФ225L6, Сибирская электротехническая кампания - электродвигатель 4МТМ225L6 ПНД. Несмотря на отличный от прототипа внешний вид, связанный с технологическими возможностями каждого из производителей, все эти электродвигатели имеют одинаковые электрические параметры и установочные размеры, и, являются полностью взаимозаменяемыми.

Различие в наименованиях двигателей позволяет потребителю делать осознанный выбор того или иного изготовителя, руководствуясь собственными предпочтениями, ценой, сроком поставки и т.д. И при этом быть полностью уверенным, что замена на кране электродвигателя одного производителя электродвигателем другого производителя не приведет к нарушению работы крана или аварии.

Однако за последнее десятилетие на отечественном рынке появились электродвигатели разных производителей, марка которых точно воспроизводит марку «исконного» электродвигателя производства ОАО «Сибэлектромотор». Можно предположить, что происхождение электродвигателей имеет отношению к великому восточному соседу нашей страны. Цена их несколько ниже чем у традиционных производителей, поэтому интерес к ним у служб снабжения предприятий объясним.

Таким образом, заказывая электродвигатель для установки на изготовленный кран, или заменяя вышедший из строя электродвигатель на кране действующем, вы можете получить электродвигатель неизвестного производителя, с Е2ном отличным от электродвигателя-прототипа.

Ситуация чем-то напоминает начало 90-х, когда по стране одновременно гастролировали несколько эстрадных коллективов под одним названием.

Еще раз напомним, что отношение Е2ном/I2ном является важнейшим параметром двигателя с фазным ротором, влияющим на выбор пускорегулирующих резисторов, релейно-контакторной аппаратуры, и, как говорилось выше - на условие самовозбуждение электродвигателя.

Тем не менее, на фирменных табличках электродвигателей-клонов зачастую вообще отсутствуют данные о параметрах ротора. Вот пример:

Рис. 3. Фирменная табличка кранового асинхронного двигателя с фазным ротором

К слову сказать, данный электродвигатель имел «правильное» значение Е2ном, только вот определять его пришлось опытным путем.

В каталогах других производителей для электродвигателя 4МТМ225L6 указано значение Е2ном=340 В, т.е. возбуждаемый двигатель превратился в невозбуждаемый. Последствием применения такого электродвигателя в составе электропривода с динамическим торможением самовозбуждением является падение груза и разнос электродвигателя с механическим разрушение обмотки ротора и статора.

Именно такую картину автор наблюдал недавно на одном из старейших российских машиностроительных предприятий, куда был поставлен новый мостовой кран с электродвигателем-клоном типа 4МТМ225L6 с Е2ном=340 В. Только по счастливой случайности не пострадали люди. Причем владелец крана три(!) раза восстанавливал двигатель после разноса.

Другой производитель электродвигателей-клонов, видимо уже неоднократно столкнувшись с аналогичными авариями, выпускает теперь под одной и той же маркой (!) два электродвигателя. Один с Е2ном=340 В, другой с Е2ном=264 В в каталоге приведен с примечанием: «для кранов типа КБ», т.е башенных.

Такой двигатель действительно наиболее широко применяется на башенных кранах, однако устанавливается и на кранах мостового типа. Так и слышишь диалог Поставщика с Заказчиком: «Вам двигатель для какого крана нужен? Для мостового. Тогда берите вот этот (Е2ном=340 В)». А в электроприводе подъема установлена панель управления с динамическим торможением самовозбуждением. Результат описан выше.

При этом никто не говорит, что эти электродвигатели дефектные или ненадежные, и, их нельзя применять на кранах. Чем больше будет выбор на рынке, тем лучше. Как говорится больше двигателей хороших и разных. Просто их марка вводит потребителя в заблуждение, которое может быть чревато опасными последствиями.

Для того, чтобы использовать электродвигатель, с отличными от прототипа параметрами ротора нужно:

Измерить Е2ном при разомкнутой цепи ротора и включенной в сеть обмотки статора;

На основании измеренного Е2ном произвести расчет, выбор и заказ пускорегулирующих резисторов;

Выбрать из каталога панель управления для невозбуждаемых электродвигателей и заказать ее.

А можно просто перед заказом двигателя, привлекающего своей ценой, поинтересоваться значением Е2ном и специально согласовать его в договоре. Что не исключает впрочем, измерение Е2ном при входном контроле заказанного двигателя.

Резюмируя изложенное, можно сделать следующие выводы:

В электроприводе отечественных кранов на базе электродвигателей с фазным ротором широко используется динамическое торможение самовозбуждением. В эксплуатации находятся десятки тысяч таких электроприводов. Их выпуск продолжается и в настоящее время.

Для работы в режиме динамического торможения самовозбуждением электродвигатель должен иметь определенное соотношение Е2ном/I2ном.

Главным условием самовозбуждения электродвигателя с фазным ротором является значение Е2ном ≤ 300 В.

Использование электродвигателей с Е2ном > 300 В с панелями управления, предназначенными для возбуждаемых электродвигателей может привести к падению груза и разрушению электродвигателя.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Тормозные прерыватели и тормозные резисторы, незаменимые компоненты частотного преобразователя

Преобразователь частоты не использующий добавочное устройство для торможения обладает тормозным моментом, который равен 30% от номинального.

Тормозные прерыватели и тормозные резисторы, составляющие элементы дополнительного тормозного устройства. Тормозной прерыватель, как правило, встроенного типа, тормозной резистор относится к внешним компонентам.

Тормозной резистор легкой категории (LD) служит для облегчения режимов торможения и обеспечивает момент торможения, который равен номинальному и длится 5 сек при выполнении торможения до нулевой скорости.

Рис. №2. Пожаростойкий проволочный тормозной резистор 80 Ом, 1000Вт, большой мощности и с малым сопротивлением

Тяжелый режим работы имеет свои, предназначенные для этого резисторы типа HD. Они служат для создания тормозного момента, равного номинальному при скорости номинального значения 3 сек + 7сек, при включении торможения к нулю.

Рабочий цикл для этих режимов происходит не чаще, чем 1 раз в течение 2 мин. Резисторы HD изготавливают из стали, резисторы малой мощности выполняются из алюминиевого профиля. Резисторы с большой мощностью оборудованы термисторами и включают в комплект тепловой ключ с температурой расцепления до 220оС.

Пример тормозных резисторов преобразователя частоты ОВЕН

Примером тормозных резисторов служат балластные резисторы, подключаемые с помощью встроенных тормозных ключей. Хороший пример - это тормозные резисторы ОВЕН РБх.

Их краткое описание.

Они считаются обязательной опцией в конструкции частотного преобразователя, предусмотренного для работы с подъемно-транспортными машинами (транспортеры или подъемники), с высокоинерционными механизмами, например: дымососами, рольтангами или тягодутьевым оборудованием. Подобные ПЧ применяются для станочного оборудования различных типов, пример: токарные станки, шлифовальные или сверлильные. Резистор РБ2, РБ3, РБ4 отличают следующие достоинства

Компактный монтаж, он помещается в шкаф управления;
Резистор работает в тяжелых условиях с увеличенной мощностью, выделяемой при торможении.

Устройство представляет собой проволочную конструкцию с основанием из керамического или алюминиевого корпуса. Существует два типа резисторов, рассчитанных на 80 Ом, 1 кВт и на 400 Ом, 200 кВт. Резисторы, используемые в Пч, могут быть одного типа, или может быть использована группа резисторов, подключенных параллельно. Резисторы промышленного использования обладают степенью защиты IP54 и IP20.

Рис. №3. Основные технические параметры тормозных резисторов ОВЕН РБх

Рис. №4. Схема подключения тормозных резисторов к преобразователю частоты

Крановые асинхронные двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором, предназначенные для питания от промышленной сети

Отечественной промышленностью выпускаются асинхронные крановые электродвигатели с фазным и короткозамкнутым ротором, одно- и двухскоростные. Для применения на кранах общего назначения выпускаются электродвигатели с классом нагревостойкости изоляции F, для кранов и агрегатов металлургического производства — класса H.

Основные серии двигателей: фазные — MTF, MTH, 4MTF, 4MTH, 4MTM и короткозамкнутые - MTKF, MTKH, 4MTKF, 4MTKH. Короткозамкнутые электродвигатели выпускаются мощностью до 30 кВт. Кроме того, для малых мощностей выпускаются двигатели DMTF, DMTKH, AMTF, AMTKH.

Двухскоростные двигатели выпускаются сериями MTKH, 4MTKH и 5АТ.

Двигатели представлены в шести-, восьми- и десятиполюсном исполнениях. Быстроходные обмотки двухскоростных двигателей выпускаются также в четырехполюсном исполнении.

Основное конструктивное исполнение двигателей — горизонтальное на лапах с одним концом вала. Двигатели серии 4МТ отличаются от двигателей серии МТ установочно- присоединительными размерами, двигатели 4МТ выпускаются в соответствии с нормами МЭК.

Электродвигатели всех габаритов изготавливаются в закрытом обдуваемом исполнении, двигатели мощностью свыше 45 кВт, кроме того, в защищенном исполнении с независимой вентиляцией от внешнего вентилятора с электроприводом.

Следуют отметить, что крановые электродвигатели большинство времени работают на номинальных скоростях, где эффективность самовентиляции велика. Поэтому независимая вентиляции в крановых двигателях применяется в электроприводах интенсивного режима работы, где велика доля пусковых и тормозных потерь, и где ее применение позволяет избежать увеличения статической мощности.

Представляет интерес возможность использования крановых асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором предназначенных для питания от промышленной сети в составе частотно-регулируемого электропривода. В настоящее время имеется положительный опыт эксплуатации асинхронных двигателей мощностью до 55 кВт с закороченным фазным ротором при питании от преобразователей частоты. Такое техническое решение принималось при модернизации кранов, оборудованных традиционными системами кранового электропривода на базе асинхронного двигателя с фазным ротором. Для снижения стоимости такой модернизации сохранялись электродвигатели и, в ряде случаев, пускорегулирующие резисторы, которые применялись в качестве тормозных.

Советуем изучить - Виды взрывозащищенных светильников: принципы и расшифровка маркировки, нюансы выбора

Электродвигатель с фазным ротором, выбранный для работы в традиционной системе кранового электропривода с реостатным регулированием при переводе его на питание от преобразователя частоты (если режим работы механизма не превышается), всегда имеет меньший уровень пусковых потерь. При векторном управлении, как правило, снижаются потери и в установившемся режиме, так как при частичной нагрузке в электроприводе производится оптимизация энергопотребления.

Короткозамкнутые крановые электродвигатели серий МТ и 4МТ мощностью до 30 кВт достаточно широко применяются при создании крановых электроприводов механизмов горизонтального перемещения (например, на башенных кранах), а в ряде случаев и в электроприводах механизмов подъема.

Частотно-регулируемые крановые электродвигатели

Работа асинхронных двигателей в системах частотного регулирования имеет свои особенности. Прежде всего, при частотном управлении значительно снижаются потери энергии в двигателях в пуско-тормозных режимах

Это позволяет переходить на более высокооборотные электроприводы, и при проектировании двигателей основное внимание уделять снижению потерь в обмотках двигателя в номинальном режиме. При проектировании двигателей для системы частотного регулирования учитывается следующее:

Основные соотношения между геометрическими размерами, принятые для крановых асинхронных двигателей, сохраняются, поскольку определяющим здесь является режим работы, а не система регулирования.
В современных частотно-регулируемых электроприводах с векторным управлением механические характеристики формируется системой управления преобразователя. Поэтому при проектировании электродвигателей, предназначенных для работы только с преобразователями частоты, можно не предпринимать специальные меры для повышения перегрузочной способности и пускового момента.
Оптимальные частоты вращения двигателей в системах частного регулирования, как уже было сказано, выше, чем в обычных системах, и составляют 1900-1800 об/мин для легкого и среднего режимов работы и до 1000 — 800 об/мин — для тяжелого режима. Однако при проектировании следует согласовывать максимальную частоту вращения разрабатываемого электропривода и максимальную допустимую частоту вращения редуктора.
Двигатели должны быть работоспособны при повышении частоты выходного напряжения преобразователя в 1,5-2 раза по отношению к номинальной частоте.
С целью снижения потерь обмотка ротора двигателя заливается чистым алюминием или выполняется медной, скольжение при этом — минимальное. Регулирование выходного напряжения и частоты двигателя позволяет оптимизировать использование его активных частей и обеспечить работу двигателя в режиме минимальных потерь.
Возможно исполнение двигателей на нестандартное напряжение, соответствующее выходному напряжению преобразователя частоты.

Все эти мероприятия, а также оптимальное разграничение зон регулирования, позволяют при одинаковой нагрузке снизить в 1,5-1,8 раза мощность двигателя в частотно-регулируемом приводе.

Расчет тормозного резистора

Расчет и изготовление тормозного резистора частотника зависит от использования алгоритма, зависящего от максимального момента торможения М_торм.Момент зависит от следующих характеристик:

начальной скорости замедления n₁;
конечной скорости замедления n₂;
прогнозируемого времени замедления t₂;
общего момента инерции J, который находится суммой моментов инерции в соответствии со скоростью вала электродвигателя

Формула (1) максимального момента торможения

Формула (2) максимальной мощности торможения

Формула (3) максимальной электрической мощности торможения.

Рис. № 5. Таблица формул расчета тормозного резистора

Коэффициент снижения нагрузки торможения зависит от мощности привода и находится по таблице.

Рис. №6. Выбор коэффициента уменьшения нагрузки торможения

Что такое динамическое торможение частотного преобразователя

Для обеспечения безопасной остановки электродвигателя в конструкции преобразователя частоты предусмотрен режим торможения. Например, в преобразователях частоты с АИН (автономным инвертором напряжения) присутствует возможность торможения электродвигателя постоянным током, который поступает в статорную обмотку.

Если выпрямитель не реверсивный, существует режим динамического торможения частотного преобразователя с введением резистора в цепь статора двигателя. Динамическое торможение частотного преобразователя с использованием тормозных резисторов позволяет при понижении энергопотребления уменьшить нагрев электродвигателя. Благодаря динамическому регулируемому торможению инвертор становится полностью управляемым устройством.

Рис. №1. Тормозной резистор РБ4

Возможность использования торможения постоянным током накладывает на преобразователь частоты некоторые ограничения. Так, его можно использовать только в установках с нечастым режимом торможения и только в тех случаях, когда отсутствует нагрузка, способная перевести электрический двигатель в генераторный режим, при котором велика вероятность перегрева двигателя и аварийное отключение.

Динамическое торможение при изменении сопротивления добавочных тормозных резисторов позволяет получить различные желаемые искусственные характеристики электродвигателя.

Читайте также: