Торможение двигателя с использованием частотного преобразователя

Содержание

• Методы торможения двигателя с использованием частотника
  • Торможение выбегом
  • Генераторное торможение
  • Динамическое торможение
  • Комбинированное торможение
  • Экстренное торможение
• Параметры разгона и торможения
• Процессы и параметры при торможении двигателя

Торможение двигателя с использованием частотного преобразователя

Торможение – процесс, происходящий при отключении двигателя. Его обороты начинают снижаться до тех пор, пока не происходит полная остановка. Несмотря на кажущуюся простоту, существует множество схем торможения, некоторые из которых происходят естественным образом, другие – при дополнительном внешнем воздействии. Реализовать эти схемы помогает, в частности, преобразователь частоты. В чем именно они заключаются? Каковы преимущества использования дополнительных устройств в системах управления электроприводами?

Методы торможения двигателя с использованием частотника

Алгоритмов торможения множество. Некоторые из них максимально просты в организации, однако, не обладают высокой эффективностью, другие – более сложны, но сложность компенсируется скоростью остановки, возможностью на 100% контролировать процесс, рационально использовать образующуюся энергию. Для более полного понимания, нужно разобрать все распространенные методы.

Торможение выбегом

Самый простой вариант. По сути, он основан на отключении двигателя, ротор еще будет вращаться по инерции, но постепенно остановится. Такой режим не позволяет контролировать время, оно не является постоянным из-за изменений нагрузки.

Генераторное торможение

Чтобы контролировать время торможения, можно использовать генераторную схему. Преобразователь постепенно, в соответствии с заданным алгоритмом, сбрасывает частоту напряжения на выходе до окончательных значений. Электромотор при этом начинает преобразование кинетической энергии в электрическую, для ее частичного возврата в сеть, что способствует снижению расхода.
Плюсы методики выглядят так:
Четкий контроль времени остановки.
Плавность торможения, снижение нагрузки на механические компоненты, что увеличивает срок их службы, снижает риск поломки.
Возможность достаточно быстрой остановки даже с высоких оборотов.
Основной негативный момент – вероятность перегрева резистора при резкой остановке с высоких скоростей или при выраженной инерционности. Компенсировать его можно внешним сопротивлением.

Динамическое торможение

Алгоритм предполагает снятие с обмоток статора мотора переменного напряжения и замещение его постоянным. Процесс сопряжен с формированием магнитного поля, которое постепенно замедляет вращающийся ротор и фиксирует его в статичном положении.
Главный плюс схемы – образование электроэнергии в роторе, что уменьшает выраженность нагрева, исключает необходимость в дополнительном сопротивлении, обеспечивает плавность остановки. Минус – невозможность контроля частоты на выходе, так что время торможения регулировать не получается, оно постоянно плавает и зависит от дополнительных факторов. Схема не столько эффективна, в сравнении с генераторной, причем разница более, чем двукратная.

Комбинированное торможение

Наиболее совершенный и технологичный алгоритм. Минусов у него нет, актуальны плюсы двух методик, описанных выше. Остановка занимает минимум времени, отличается плавностью, не сопряжена с выделением тепловой энергии, нуждающейся в отводе и рассеивании.

Экстренное торможение

Такой режим основан на подаче постоянного тока, благодаря чему обороты падают до нуля буквально за доли секунды. Использовать его, конечно, нужно исключительно в крайних случаях, чтобы исключить чрезмерные механические нагрузки и перегрев.

Параметры разгона и торможения

На эффективность указанных процессов влияют следующие характеристики преобразователя:
Минимум и максимум частоты на выходе. Первое значение является отправной точкой для разгона, его завышение позволяет снизить выраженность нагрева. Достижение максимальной частоты – сигнал для двигателя, что набор скорости нужно остановить.
Время разгона и торможения. Временной промежуток, необходимый для абсолютной остановки двигателя, а также его выхода на максимальные скоростные показатели с нулевой отметки.
Номинальная частота преобразователя тока. Как правило, она находится на уровне 50 герц, соответствуя общей сетевой характеристике. При таком значении преобразователь формирует на выходе максимальное напряжение тока. Несоответствие реальной частоты тока номиналу приводит к негативным последствиям. При недостаточном показателе тока происходит перегрузка двигателя, при превышенном – снижение его производительности, невозможность достижения заявленного производителем крутящего момента.
Минимум выходной частоты. Правильное выставление этой характеристики позволит исключить риск перегрева.

Процессы и параметры при торможении двигателя

Наиболее щадящий вариант остановки двигателя – преобразователь тока попросту отключает питание, из-за чего она происходит естественным образом, когда перестает действовать сила инерции. Дополнительная механическая нагрузка в таком случае отсутствует, однако, теряется возможность контроля времени, огромная масса энергии расходуется впустую.
Алгоритмы торможения с рекуперацией куда более совершенны. Схема основана на уменьшении частоты и напряжения на выходе регулятора частоты в соответствии с особенностями замедления. Полной остановки при этом не происходит, он продолжает выработку энергии, накапливаемой в конденсаторах. Чтобы исключить перегрузку звена постоянного тока, в схему дополнительно включаются резисторы.
Нельзя забывать, что в процессе торможения в защите нуждается не только сам электропривод, но и преобразователь. Решить проблему помогает функция ограничения перенапряжения. Ее суть – прекращение торможения при перенапряжении и его дальнейшее продолжение, когда показатели на звене постоянного тока нормализуются. Да, такой алгоритм делает торможение постоянным током более длительным, однако, гарантирует, что преобразователь не отключится, не подаст уведомление об ошибке или сбое, после которого остановка происходит только естественным образом, за счет выбега.