В п. 4.3 были рассмотрены механические характеристики асинхронной машины, работающей в двигательном режиме. Однако асинхронный двигатель может работать и в тормозных режимах: рекуперативном, при торможении противовключением и при динамическом торможении.
1. Рекуперативное торможение (генераторный режим работы параллельно с сетью) возможно при скорости выше синхронной. Механические характеристики асинхронного двигателя в координатах М и представлены на рис. 4.4. В квадранте расположены участки I характеристик двигательного
Рисунок 4.4 - Механические характеристики асинхронного двигателя для различных режимов работы
режима для трех различных сопротивлений роторной цепи. По мере приближения скорости двигателя к скорости идеального холостого хода, или синхронной скорости, момент двигателя приближается к нулю.
При дальнейшем увеличении угловой скорости под влиянием внешнего момента, когда , двигатель работает в режиме генератора параллельно с сетью, которой он может отдавать электрическую энергию, потребляя при этом реактивную мощность для возбуждения. Торможению с отдачей энергии в сеть отвечают участки характеристик, расположенные в верхней части квадранта II. В этом режиме, максимальный момент имеет большее значение, чем в двигательном. Режим торможения с отдачей энергии в сеть применяется практически для двигателей с переключением полюсов, а также для приводов грузоподъемных машин (подъемники, экскаваторы и т. п.) и в некоторых других случаях.
2. Торможение противовключением имеет значительно большее применение на практике, Режим торможения противовключением может быть получен, так же как и для двигателя постоянного тока, при движущем моменте нагрузки (рис. 4.4). Для ограничения тока и получения соответствующего момента необходимо при использовании двигателя с фазным ротором в его роторную цепь включить дополнительный резистор. Установившемуся режиму при торможении противовключепием соответствует, например, точка — на характеристике (рис. 4.4).
Механическая характеристика для в режиме торможения противовключением и — const не обеспечивает устойчивой работы. Торможение противовключением может быть получено также путем переключения на ходу двух фаз обмотки статора, что ведет к перемене направления вращения магнитного поля (переход из точки А в точку В на рис. 4.5). Ротор при этом вращается против направления движения поля и постепенно замедляется. Когда угловая скорость спадет до нуля (точка С на рис. 4.5), двигатель нужно отключить от сети, иначе он может вновь перейти в двигательный режим, причем ротор его будет вращаться в направлении, обратном предыдущему (точка D).
3. Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется обычно включением обмотки статора на сеть постоянного тока; обмотка ротора при этом замыкается на внешние резисторы. Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения контактор К1 (рис. 4.4) отключает статор от сети переменного тока, а контактор К2 присоединяет обмотку статора к сети постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик в цепи ротора предусмотрены внешние резисторы.
Проходя по обмотке статора, постоянный ток образует неподвижное поле, основная волна которого дает синусоидальное распределение индукции. Во вращающемся роторе возникает переменный ток, создающий свое поле, которое
также неподвижно относительно статора. В результате взаимодействия суммарного магнитного потока с током ротора возникает тормозной момент, который зависит от МДС статора, сопротивления ротора и угловой скорости двигателя. Механические характеристики для этого режима приведены в нижней части квадранта II (см. рис. 4.4). Они проходят через начало координат, так как при угловой скорости, равной нулю, тормозной момент в этом режиме также равен нулю. Максимальный момент пропорционален квадрату приложенного к статору напряжения (Последнее справедливо при условии пренебрежения насыщением) и возрастает с ростом напряжения.
Рисунок 4.5 - Механические характеристики асинхронного двигателя при переключении двух фаз статора.
Рисунок 4.6 - Схема включения асинхронного двигателя для перехода на режим динамического торможения.
Критическое скольжение зависит от сопротивления роторной цепи. Оно увеличивается пропорционально росту сопротивления. Максимальный момент при этом не изменяется. На рис. 4.4 характеристики динамического торможения даны для трех различных сопротивлений цепи ротора и одном и том же токе статора.