Frenagem por capacitores de motores assíncronos

Frenagem por capacitores de motores elétricos

A frenagem por capacitores de motores assíncronos de baixa potência e os métodos de frenagem combinados com seu uso tornaram-se amplamente utilizados nos últimos anos. Em termos de velocidade de frenagem, encurtando a distância de frenagem e melhorando a precisão, a frenagem por capacitor geralmente oferece melhores resultados do que outros métodos de frenagem de motores elétricos.

A frenagem capacitiva baseia-se na utilização do fenômeno de autoexcitação de uma máquina de indução ou, mais corretamente, excitação capacitiva de uma máquina de indução, pois a energia reativa necessária para excitar o modo gerador é fornecida por capacitores conectados ao enrolamento do estator. Neste modo, a máquina opera com negativo em relação ao campo magnético rotativo criado pelas correntes livres excitadas no enrolamento do estator, deslizando, desenvolvendo um torque de frenagem no eixo. Ao contrário do dinâmico e restaurador, não requer consumo de energia excitante da rede.

Circuitos de frenagem de capacitores para motores elétricos

Frenagem por capacitores de motores assíncronos

A figura mostra o circuito para ligar o motor durante o desligamento do capacitor. Os capacitores são incluídos em paralelo com o enrolamento do estator, geralmente conectados em um padrão delta.

Quando o motor é desligado da rede elétrica correntes de descarga do capacitor eu crio campo magnéticorotação de baixa velocidade angular. A máquina entra no modo de frenagem regenerativa, a velocidade de rotação é reduzida a um valor correspondente à velocidade de rotação do campo excitado. Durante a descarga dos capacitores, ocorre um grande torque de frenagem, que diminui à medida que a velocidade de rotação diminui.

No início da frenagem, a energia cinética armazenada pelo rotor é rapidamente absorvida com uma curta distância de frenagem. A parada é nítida, os momentos de impacto chegam a 7 Mnom. O valor de pico da corrente de frenagem nos valores mais altos da capacidade não excede a corrente de partida.

À medida que a capacidade dos capacitores aumenta, o torque de frenagem aumenta e a frenagem continua a uma velocidade menor. Estudos mostram que o valor ideal da capacidade está na faixa de 4 a 6 sonos. A parada do capacitor para a uma velocidade de 30 - 40% da velocidade nominal quando a velocidade do rotor se torna igual à frequência de rotação do campo do estator das correntes livres que surgem no estator. Neste caso, mais de 3/4 da energia cinética armazenada pelo drive é absorvida no processo de frenagem.

Para uma parada completa do motor conforme esquema da figura 1, a, é necessário um momento de resistência do eixo. O esquema descrito compara favoravelmente com a ausência de dispositivos de comutação, facilidade de manutenção, confiabilidade e eficiência.

Quando os capacitores estão firmemente conectados em paralelo com o motor, somente os tipos de capacitores projetados para operação contínua no circuito CA podem ser usados.

Se o desligamento for feito de acordo com o diagrama da Figura 1 com a conexão dos capacitores após desconectar o motor da rede, é possível usar capacitores de papel metálico mais baratos e de tamanho pequeno dos tipos MBGP e MBGO, projetados para operação em Esquemas de corrente constante e pulsante, bem como capacitores eletrolíticos polares secos (CE, KEG, etc.).

A frenagem do capacitor com capacitores conectados frouxamente de acordo com o circuito delta é recomendada para frenagem rápida e precisa de acionamentos elétricos, no eixo do qual atua um torque de carga de pelo menos 25% do torque nominal do motor.

Um esquema simplificado também pode ser usado para frenagem por capacitor: chaveamento de capacitor monofásico (Fig. 1.6). Para obter o mesmo efeito de frenagem da comutação do capacitor trifásico, é necessário que a capacitância do capacitor em um circuito monofásico seja 2,1 vezes maior que a capacitância em cada fase no circuito da Fig. 1, a. Nesse caso, porém, a capacidade em um circuito monofásico é de apenas 70% da capacidade total dos capacitores quando conectados em três fases.

As perdas de energia no motor durante a frenagem do capacitor são as menores em comparação com outros tipos de frenagem, por isso são recomendadas para acionamentos elétricos com grande número de partidas.

Ao escolher o equipamento, deve-se ter em mente que os contatores no circuito do estator devem ser dimensionados para a corrente que flui pelos capacitores.Para superar a desvantagem da frenagem por capacitor - a parada da ação até que o motor pare completamente - ela é usada em combinação com a frenagem magnética dinâmica.

Circuitos de freio de capacitores dinâmicos

Circuitos de frenagem dinâmica capacitiva por frenagem magnética.

Os dois circuitos DCB básicos são mostrados na Figura 2.

No circuito, a corrente contínua é fornecida ao estator após parar a frenagem do capacitor. Esta corrente é recomendada para uma frenagem precisa do acionamento. A alimentação CC deve ser realizada em função do percurso da máquina. Em velocidade reduzida, o torque dinâmico de frenagem é significativo, o que garante uma rápida parada final do motor.

A eficácia dessa frenagem em dois estágios pode ser vista no exemplo a seguir.

Na frenagem dinâmica do motor AL41-4 (1,7 kW, 1440 rpm) com o momento de inércia externo do eixo, que é 22% do momento de inércia do rotor, o tempo de frenagem é de 0,6 s, e o tempo de frenagem a distância é de 11,5 revoluções do eixo.

Quando a frenagem por capacitor e a frenagem dinâmica são combinadas, o tempo e a distância de frenagem são reduzidos para 0,16 s e 1,6 rotações do eixo (a capacitância dos capacitores é assumida como 3,9 Sleep).

No diagrama da fig. 2b, os modos se sobrepõem com a alimentação CC até o final do processo de desligamento do capacitor. O segundo estágio é controlado pelo relé de tensão de PH.

Frenagem dinâmica por capacitor de acordo com o diagrama da fig. 2.6 permite reduzir o tempo e a distância de frenagem em 4 — 5 vezes em comparação com a frenagem dinâmica com um capacitor de acordo com o esquema na fig. 1, a.Os desvios do tempo e o caminho de seus valores médios na ação sequencial do capacitor e nos modos de frenagem dinâmica são 2 a 3 vezes menores do que no circuito com modos sobrepostos.