Modos de frenagem de motores assíncronos

Um motor de indução pode operar nos seguintes modos de frenagem: frenagem regenerativa, frenagem oposta e frenagem dinâmica.

Frenagem regenerativa de um motor de indução

A frenagem regenerativa ocorre quando a velocidade do rotor do motor de indução excede sincronizadamente.

O modo de frenagem regenerativa é praticamente utilizado para motores de troca de polos e nos acionamentos de máquinas elevatórias (talhas, escavadeiras, etc.).

Ao mudar para o modo gerador, devido a uma mudança no sinal do torque, o componente ativo da corrente do rotor muda de sinal. Então motor assíncrono dá potência ativa (energia) à rede e consome da rede potência reativa (energia) necessária para a excitação. Este modo ocorre, por exemplo, na parada (transição) de um motor de duas velocidades de alta para baixa velocidade, conforme mostrado na fig. 1 a.

Arroz. 1. Parada de motor assíncrono no circuito principal de comutação: a) com reposição de energia na rede; b) oposição

Suponha que na posição inicial o motor opere na característica 1 e no ponto a, girando na velocidade ωset1... À medida que o número de pares de pólos aumenta, o motor se move para a característica 2, cuja seção bs corresponde à frenagem com recuperação de energia na rede.

O mesmo tipo de suspensão pode ser implementado no sistema conversor de frequência — motor ao parar um motor de indução ou ao mudar de característica para característica. Para isso, a frequência da tensão de saída é reduzida e, portanto, a velocidade síncrona ωо = 2πf / p.

Devido à inércia mecânica, a velocidade atual do motor ω mudará mais lentamente do que a velocidade síncrona ωo e excederá constantemente a velocidade do campo magnético. Portanto, há um modo de desligamento com retorno de energia à rede.

A frenagem regenerativa também pode ser aplicada em acionamento elétrico de máquinas de elevação ao baixar cargas. Para isso, o motor é ligado no sentido de abaixamento da carga (característica 2, Fig. 1 b).

Após o término do desligamento, funcionará em um ponto com velocidade -ωset2... Nesse caso, o processo de rebaixamento da carga é realizado com liberação de energia na rede.

A frenagem regenerativa é o tipo de frenagem mais econômico.

Parando um motor elétrico assíncrono por oposição

A transferência de um motor de indução para o modo de frenagem oposto pode ser feita de duas maneiras. Um deles está relacionado a uma alteração na alternância de duas fases da tensão que alimenta o motor elétrico.

Suponha que o motor opere conforme a característica 1 (Fig. 1 b) com fases de tensão alternada ABC.Então, ao comutar duas fases (por exemplo, B e C), passa para a característica 2, cuja seção ab corresponde ao batente oposto.

Atentemos para o fato de que com a oposição deslizamento do motor assíncrono varia de S = 2 a S = 1.

Ao mesmo tempo, o rotor gira contra a direção do movimento do campo e desacelera constantemente. Quando a velocidade cai a zero, o motor deve ser desconectado da rede elétrica, caso contrário pode entrar em modo motor, e seu rotor irá girar no sentido contrário ao anterior.

No caso de frenagem de contra-comutação, as correntes no enrolamento do motor podem ser 7-8 vezes maiores que as correntes nominais correspondentes.O fator de potência do motor diminui significativamente. Nesse caso, não é preciso falar em eficiência, pois tanto a energia mecânica convertida em eletricidade quanto a energia consumida pela rede são dissipadas na resistência ativa do rotor, e nesse caso não há energia útil.

Os motores de gaiola de esquilo estão momentaneamente sobrecarregados com corrente. É verdade que em (S>1), devido ao fenômeno do deslocamento de corrente, a resistência ativa do rotor aumenta sensivelmente. Isso resulta em uma diminuição e aumento no torque.

Para aumentar a eficiência de frenagem dos motores com rotor bobinado, são introduzidas resistências adicionais no circuito de seus rotores, o que permite limitar as correntes nos enrolamentos e aumentar o torque.

Outra forma de frenagem reversa pode ser usada com a natureza ativa do torque da carga, que é criada, por exemplo, no eixo do motor do mecanismo de elevação.

Suponha que seja necessário reduzir a carga garantindo sua parada usando um motor de indução. Para isso, o motor, incluindo um resistor adicional (resistência) no circuito do rotor, é transferido para uma característica artificial (linha reta 3 na Fig. 1).

Devido ao momento que excede a carga Ms Torque de partida Mp do motor e sua natureza ativa, a carga pode ser desacelerada a uma taxa constante -ωset2... Neste modo, a parada deslizante do motor de indução pode variar de S = 1 a S = 2.

Frenagem dinâmica de um motor de indução

Para parar dinamicamente o enrolamento do estator, o motor é desconectado da rede elétrica CA e conectado a uma fonte CC conforme mostrado na fig. 2. Nesse caso, o enrolamento do rotor pode estar em curto-circuito ou resistores adicionais com uma resistência de R2d são incluídos em seu circuito.

Arroz. 2. Esquema de frenagem dinâmica de um motor de indução (a) e circuito para ligar os enrolamentos do estator (b)

A corrente constante Ip, cujo valor pode ser controlado pelo resistor 2, flui através dos enrolamentos do estator e cria um campo magnético estacionário em relação ao estator. Quando o rotor gira, um EMF é induzido nele, cuja frequência é proporcional à velocidade. Este EMF, por sua vez, faz com que uma corrente apareça no circuito fechado do enrolamento do rotor, o que cria um fluxo magnético que também é estacionário em relação ao estator.

A interação da corrente do rotor com o campo magnético resultante do motor de indução cria um torque de frenagem, devido ao qual o efeito de frenagem é alcançado.Nesse caso, o motor opera no modo gerador independentemente da rede de corrente alternada, convertendo a energia cinética das partes móveis do acionamento elétrico e da máquina de trabalho em energia elétrica, que é dissipada na forma de calor no circuito do rotor.

A Figura 2b mostra o esquema mais comum para ligar os enrolamentos do estator durante a frenagem dinâmica. O sistema de excitação do motor neste modo é assimétrico.

Para analisar o funcionamento de um motor de indução no modo de frenagem dinâmica, um sistema de excitação assimétrico é substituído por um simétrico. Para isso, assume-se que o estator é alimentado não por uma corrente contínua Ip, mas por alguma corrente alternada trifásica equivalente que cria o mesmo MDF (força magnetomotriz) que a corrente contínua.

As características eletromecânicas e mecânicas são mostradas na Fig. 3.

Arroz. 3. Características eletromecânicas e mecânicas do motor assíncrono

A característica é encontrada na figura do primeiro quadrante I, onde s = ω / ωo — escorregamento de um motor de indução no modo de frenagem dinâmica. Os dados mecânicos do motor encontram-se no segundo quadrante II.

Várias características artificiais do motor de indução no modo de frenagem dinâmica podem ser obtidas alterando a resistência R2d resistores adicionais 3 (Fig. 2) no circuito do rotor ou uma corrente contínua Azp é fornecida aos enrolamentos do estator.

Valores variáveis ​​​​R2q e Azn, é possível obter a forma desejada das características mecânicas do motor de indução no modo de frenagem dinâmica e, portanto, a intensidade de frenagem correspondente do acionamento elétrico de indução.

A. I. Miroshnik, O. A. Lysenko