(Генераторный режим работы последовательно с сетью)
3.10.3.1 За счёт изменения полярности приложенного напряжения
Изменение направления вращения двигателя может быть осуществлено двояко. Чтобы получить режим противовключения, можно переключить либо обмотку якоря, либо обмотку возбуждения. Однако переключение обмотки возбуждения практикуется реже, так как вследствие значительной ее индуктивности время торможения возрастает по сравнению со временем торможения при переключении обмотки якоря.
Такой режим используют в механизмах для быстрого реверсирования или остановки. Этот режим получается при вращении якоря в магнитном поле, создаваемой обмоткой возбуждения, изменением полярности питающего напряжения якорной цепи с одновременным введением добавочного сопротивления в якорную цепь.
ЭДС направлена согласно с напряжением сети, а момент двигателя направлен против вращения якоря. В режиме противовключения необходимо включать дополнительный резистор в якорную цепь для ограничения тока и момента. При этом механические характеристики будут иметь большой наклон к оси абсцисс.
Уравнение механической характеристики имеет вид
Рисунок 3.34 - Механические характеристики при торможении противовключением
Здесь при изменении полярности напряжения, подводимого к якорю, двигатель, работавший до этого со скоростью, соответствующей точке А квадранта I, переходит на работу по характеристике ВС в точку В квадранта II. Сохранение неизменной скорости в первый момент переключения двигателя обусловливается механической инерцией электропривода. Под влиянием тормозного момента скорость двигателя уменьшается соответственно характеристике ВС до нулевого значения. При скорости, равной нулю (точка С), двигатель в случае торможения для останова, а не реверса, должен быть отключен от сети. Если такого отключения не произойдет, скорость двигателя начнет увеличиваться в обратном направлений (характеристика CD квадранта III). Вместе с изменением направления вращения изменяет направление ЭДС якоря, которая снова в двигательном режиме направлена встречно напряжению сети. Теперь привод вновь работает в двигательном режиме с постоянной угловой скоростью. Если еще раз изменить полярность напряжения на выводах якоря, то двигатель вновь перейдет в режим противовключения. Торможение и последующее увеличение угловой скорости двигателя в обратном направлении происходят по характеристике GKL.
3.10.3.2 За счёт активного момента внешних сил (тормозной спуск груза)
Такой режим можно иллюстрировать на примере подъёма груза при включении большой величины добавочного сопротивления Rт.
Рисунок 3.35 - Схема торможения за счет активной нагрузки
Уравнение электрического равновесия и уравнение механической характеристики
механическая характеристика при торможении противовключением является продолжением характеристики двигательного режима в область квадранта IV. Последнее, вытекает из уравнения механической характеристики двигателя, если полагать момент большим момента короткого замыкания и положительным по знаку.
При этом ток в якоре, как обычно в двигательном режиме, определяется по формуле: I = (U -E)/R.
Рисунок 3.36 - Механические характеристики при торможении за счет активной нагрузки
С увеличением момента груза угловая скорость двигателя уменьшается соответственно характеристике АВ, и если момент груза будет равен МК.3, двигатель остановится. В этом состоянии при ω = 0 ЭДС двигателя равна нулю, поэтому ток определяется равенством:
.
Когда момент сопротивления при дальнейшем увеличении груза превысит момент двигателя в неподвижном состоянии, последний начнет вращаться в противоположном направлении и груз станет опускаться. При моменте, равном Мс2, будет достигнута установившаяся скорость спуска, соответствующая точке С на приведенной характеристике. Поскольку якорь теперь вращается в обратную сторону, а направление магнитного потока не изменилось, ЭДС двигателя изменит направление на обратное. Ток, определяемый уравнением:
будет больше, чем в двигательном режиме, и соответственно момент, развиваемый двигателем при торможении противовключением, тоже возрастет.