Modos de frenado de motores asíncronos
Un motor de inducción puede operar en los siguientes modos de frenado: frenado regenerativo, frenado opuesto y dinámico.
Frenado regenerativo de un motor de inducción.
El frenado regenerativo ocurre cuando la velocidad del rotor del motor de inducción excede sincrónicamente.
El modo de frenado regenerativo se utiliza prácticamente para motores de polos conmutables y en los accionamientos de máquinas elevadoras (polipastos, excavadoras, etc.).
Al cambiar al modo generador, debido a un cambio en el signo del par, el componente activo de la corriente del rotor cambia de signo. Entonces motor asíncrono da potencia activa (energía) a la red y consume de la red potencia reactiva (energía) necesaria para la excitación. Este modo ocurre, por ejemplo, cuando se detiene (hace la transición) un motor de dos velocidades de alta a baja, como se muestra en la fig. 1 a.
Arroz. 1. Parada de un motor asíncrono en el circuito principal de conmutación: a) con restauración de energía en la red; b) oposición
Supongamos que en la posición inicial el motor funcionaba en la característica 1 y en el punto a, girando a la velocidad ωset1... A medida que aumenta el número de pares de polos, el motor se desplaza a la característica 2, cuyo tramo bs corresponde al frenado con recuperación de energía en la red
El mismo tipo de suspensión se puede implementar en el sistema. convertidor de frecuencia — motor al detener un motor de inducción o al cambiar de característica a característica. Para ello se reduce la frecuencia de la tensión de salida, y por tanto la velocidad de sincronismo ωо = 2πf/p.
Debido a la inercia mecánica, la velocidad actual del motor ω cambiará más lentamente que la velocidad sincrónica ωo y superará constantemente la velocidad del campo magnético. Por tanto, existe un modo de parada con retorno de energía a la red.
El frenado regenerativo también se puede aplicar en accionamiento eléctrico de máquinas elevadoras al bajar cargas. Para ello, el motor se enciende en la dirección de descenso de la carga (característica 2, Fig. 1 b).
Después del final del apagado, funcionará en un punto con una velocidad de -ωset2... En este caso, el proceso de bajar la carga se lleva a cabo con la liberación de energía en la red.
El frenado regenerativo es el tipo de frenado más económico.
Parada de un motor eléctrico asíncrono por oposición
La transferencia de un motor de inducción al modo de frenado opuesto se puede hacer de dos maneras. Uno de ellos está relacionado con un cambio en la alternancia de dos fases del voltaje que alimenta el motor eléctrico.
Suponga que el motor funciona según la característica 1 (Fig. 1 b) con fases de tensión alterna ABC.Luego, al conmutar dos fases (por ejemplo, B y C), pasa a la característica 2, cuya sección ab corresponde al tope opuesto.
Prestemos atención al hecho de que con la oposición deslizamiento del motor asíncrono varía de S = 2 a S = 1.
Al mismo tiempo, el rotor gira en contra de la dirección de movimiento del campo y frena constantemente. Cuando la velocidad cae a cero, el motor debe estar desconectado de la red eléctrica, de lo contrario puede entrar en modo motor y su rotor girará en sentido contrario al anterior.
En el caso del frenado de contraconmutación, las corrientes en el devanado del motor pueden ser 7-8 veces más altas que las corrientes nominales correspondientes.El factor de potencia del motor disminuye significativamente. En este caso no es necesario hablar de eficiencia, ya que tanto la energía mecánica convertida en electricidad como la energía consumida por la red se disipan en la resistencia activa del rotor, y en este caso no hay energía útil.
Los motores de jaula de ardilla están momentáneamente sobrecargados con corriente. Es cierto que en (S> 1), debido al fenómeno de desplazamiento de corriente, la resistencia activa del rotor aumenta notablemente. Esto da como resultado una disminución y un aumento del par.
Para aumentar la eficiencia de frenado de los motores con rotor bobinado, se introducen resistencias adicionales en el circuito de sus rotores, lo que permite limitar las corrientes en los devanados y aumentar el par.
Se puede utilizar otra forma de frenado inverso con la naturaleza activa del par de la carga, que se crea, por ejemplo, en el eje del motor del mecanismo de elevación.
Suponga que es necesario reducir la carga asegurando su parada mediante un motor de inducción. Para este propósito, el motor al incluir una resistencia adicional (resistencia) en el circuito del rotor se transfiere a una característica artificial (línea recta 3 en la Fig. 1).
Debido al momento que excede la carga Ms par de arranque Mp del motor y su naturaleza activa, la carga se puede reducir a una velocidad constante -ωset2… En este modo, el tope deslizante del motor de inducción puede variar de S = 1 a S = 2.
Frenado dinámico de un motor de inducción
Para detener dinámicamente el devanado del estator, el motor se desconecta de la red de CA y se conecta a una fuente de CC como se muestra en la fig. 2. En este caso, el devanado del rotor se puede cortocircuitar o se incluyen resistencias adicionales con una resistencia de R2d en su circuito.
Arroz. 2. Esquema de frenado dinámico de un motor de inducción (a) y circuito para encender los devanados del estator (b)
La corriente constante Ip, cuyo valor puede ser controlado por la resistencia 2, fluye a través de los devanados del estator y crea un campo magnético estacionario en relación con el estator. Cuando el rotor gira, se induce un EMF en él, cuya frecuencia es proporcional a la velocidad. Este EMF, a su vez, hace que aparezca una corriente en el bucle cerrado del devanado del rotor, lo que crea un flujo magnético que también es estacionario en relación con el estator.
La interacción de la corriente del rotor con el campo magnético resultante del motor de inducción crea un par de frenado, por lo que se logra el efecto de frenado.En este caso, el motor funciona en modo generador independientemente de la red de corriente alterna, convirtiendo la energía cinética de las partes móviles del accionamiento eléctrico y la máquina de trabajo en energía eléctrica, que se disipa en forma de calor en el circuito del rotor.
La figura 2b muestra el esquema más común para encender los devanados del estator durante el frenado dinámico. El sistema de excitación del motor en este modo es asimétrico.
Para analizar el funcionamiento de un motor de inducción en modo de frenado dinámico, se sustituye un sistema de excitación asimétrico por uno simétrico. Para este propósito, se supone que el estator no es alimentado por una corriente continua Ip, sino por una corriente alterna trifásica equivalente que crea la misma MDF (fuerza magnetomotriz) que la corriente continua.
Las características electromecánicas y mecánicas se muestran en la Fig. 3.
Arroz. 3. Características electromecánicas y mecánicas del motor asíncrono
La característica se encuentra en la figura en el primer cuadrante I, donde s = ω / ωo — deslizamiento de un motor de inducción en modo de frenado dinámico. Los datos mecánicos del motor se encuentran en el segundo cuadrante II.
Se pueden obtener varias características artificiales del motor de inducción en modo de frenado dinámico cambiando la resistencia R2d resistencias adicionales 3 (Fig. 2) en el circuito del rotor o se suministra una corriente continua Azp a los devanados del estator.
Valores variables R2q y Azn, es posible obtener la forma deseada de las características mecánicas del motor de inducción en modo de frenado dinámico y por lo tanto la correspondiente intensidad de frenado del accionamiento eléctrico de inducción.
A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko