RU2716149C1 - Способ торможения двигателя постоянного тока - Google Patents
Способ торможения двигателя постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716149C1 RU2716149C1 RU2019114807A RU2019114807A RU2716149C1 RU 2716149 C1 RU2716149 C1 RU 2716149C1 RU 2019114807 A RU2019114807 A RU 2019114807A RU 2019114807 A RU2019114807 A RU 2019114807A RU 2716149 C1 RU2716149 C1 RU 2716149C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- braking
- engine
- speed
- motor
- switching
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
- H02P3/12—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by short-circuit or resistive braking
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
- H02P3/14—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by regenerative braking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для торможения двигателей постоянного тока. Техническим результатом является сокращение времени торможения за счет строго определенного момента переключения в цепи якоря двигателя и увеличения тормозного момента двигателя на низких скоростях в результате его переведения в режим противовключения. Способ торможения двигателя постоянного тока заключается во включении двигателя в режим динамического торможения, измерении частоты вращения двигателя и при снижении его скорости до значения (0,762-0,084⋅ηн) от номинальной переведении его в режим противовключения, где ηн - номинальный КПД двигателя. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано для торможения двигателей постоянного тока.
Известен способ динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения, включающий отключение якоря двигателя от источника питания и замыкание его на резистор [см., например, Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. - 516 с, стр. 60], т.е. включение двигателя в режим динамического торможения.
Недостаток известного способа заключается в большом времени торможения из-за резкого снижения тормозного момента на низких скоростях
Известен способ торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения противовключением, заключающийся во введении в цепь якоря сопротивления и изменении полярности подводимого к ней напряжения [см., там же, стр. 63].
Недостаток известного способа заключается в его неэкономичности, т.к. из сети потребляется большое количество электроэнергии, расходуемой на торможение, а также в большом времени торможения вследствие наличия в цепи якоря значительного сопротивления, которое увеличивает электромеханическую постоянную времени двигателя.
Известен способ торможения двигателя постоянного тока, включающий включение двигателя в режим динамического торможения, измерение частоты вращения двигателя и при снижении его скорости до значения 0,3÷0,45 от номинальной уменьшение сопротивления резистора в цепи якоря [Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, испр. - М.: Энергия, 1977. - 432 с., рис. 2-27 и стр. 97].
В данном способе точное значение скорости, при которой должен осуществляться переход на вторую ступень не определено, что не позволяет затормозить двигатель за минимально возможное время. Кроме того, динамическое торможение не позволяет быстро затормозить двигатель в связи с тем, что тормозной момент по мере снижения частоты вращения уменьшается до нуля.
Изобретение решает задачу сокращения времени торможения.
Техническим результатом от использования изобретения является сокращение времени торможения за счет строго определенного момента переключения в цепи якоря двигателя и увеличения тормозного момента двигателя на низких скоростях в результате его переключения в режим противовключения.
Это достигается тем, что в способе торможения двигателя постоянного тока, включающем включение двигателя в режим динамического торможения, измерение частоты вращения двигателя и при снижении его скорости до значения 0,3÷0,45 от номинальной уменьшение сопротивления резистора в цепи якоря, согласно изобретению, двигатель переводят в режим противовключения при снижении скорости до (0,762-0,084⋅ηн) от номинальной, где ηн - номинальный КПД двигателя.
Заявляемый способ торможения двигателя постоянного тока отличается заданием конкретного времени переключения двигателя из режима динамического торможения в режим противовключения, причем данное время зависит от КПД и, следовательно, от мощности двигателя. При этом в отличие от торможения противовключения в предлагаемом способе на торможение из сети потребляется значительно меньше энергии, т.к. противовключением двигатель начинает тормозиться с более низкой скорости.
Формула скорости, при котором следует переключить двигатель в режим противовключения в зависимости от КПД двигателя, выведена автором впервые.
На чертеже представлены тормозные механические характеристики двигателя: 1 - характеристика динамического торможения; 2 - характеристика торможения противовключением.
Минимальное время торможения двигателя получают при максимальной мощности, расходуемой на торможение. Данную мощность определяет площадь, ограничиваемая механическими характеристиками и осями координат (затемненная площадь двух трапеций S1 и S2, фиг. 1). Здесь х=n1 - скорость, при которой суммарное время торможения максимально; m - задаваемый начальный тормозной момент, который определяется перегрузочной способностью двигателя.
Площадь каждой трапеции определим как произведение полусуммы ее оснований на высоту
После преобразований суммарную площадь обеих трапеций находим из выражения
Производная от суммарной площади
Для определения значения x, при котором суммарная площадь максимальна, приравняем производную нулю. Получаем кубическое уравнение
Отношение номинальной скорости и скорости идеального холостого хода двигателя можно описать выражением [Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. - М., Л.: Госэнергоиздат, 1956. - 448 с., стр. 16]
где Ен - номинальная ЭДС якоря;
Uн - номинальное напряжение якоря;
Iн - номинальный ток якоря
Rя - сопротивление якорной цепи.
Сопротивление якорной цепи двигателя ориентировочно находится через номинальный КПД двигателя ηн [Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. - 516 с, стр. 28]
Отсюда номинальный ток якоря
После подстановки (7) в (6), получим
Используя (8), выразим выражение (5) через паспортные величины: номинальную скорость nн и номинальный КПД ηн двигателя
Считая nн=1, находим значения корней для различных значений ηн. Некоторые значения корней представлены в таблице 1, причем значение при ηн=0 является теоретическим.
Зависимость х(ηн) практически линейна, поэтому уравнение, описывающее скорость переключения в зависимости от КПД двигателя, можно записать в виде
Например, теоретически при ηн=1 (абсолютно жесткая механическая характеристика) двигатель переходит в режим динамического торможения со скорости идеального холостого хода, nн=n0.
Формула (10), определяющая скорость, при достижении которой следует перевести двигатель с определенным значением КПД в режим противовключения для получения минимального времени торможения, выведена автором впервые. Чем выше КПД двигателя, т.е. чем он мощнее, тем жестче его механическая характеристика, тем меньше должна быть установлена скорость переключения n1 относительно номинальной скорости nн. Например, для двигателей серии 2ПН мощностью от 0,17 кВт (ηн=0,475) до 75 кВт (ηн=0,915) скорость переключения n1, различается на 4,9%
Время замедления двигателя с реактивным моментом сопротивления до скорости 0,02⋅nн при динамическом торможении (продолжение линии 1 на фиг. 1 до нуля) составляет 4Тм1 [см., например, Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. - 516 с., стр. 269], + где Тм1 - электромеханическая постоянная при динамическом торможении.
Время останова двигателя с реактивным моментом сопротивления и перегрузочной способностью 2,5 при торможении противовключением (линия 2 на фиг. 1 должна начинаться из точки А и пересекать ось скорости при значении момента 0,5m) определим из уравнения переходного процесса момента
откуда время торможения t2=1,79⋅Тм2,
где Тм2 - электромеханическая постоянная времени для режима противовключения.
При этом для ограничения тормозного момента до величины m в цепь якоря включают сопротивление вдвое большее, чем при динамическом торможении, поэтому время останова в режиме противовключения t2=l,79⋅2⋅Тм1=3,58⋅Тм1.
Торможение по предлагаемому способу состоит из двух ступеней. На первой ступени динамического торможения (считаем ηн=0,8, конечное значение момента переключения из табл.1: n1=0,691⋅nн) уравнение переходного процесса момента
откуда t3.1=0,37⋅Ты1. На второй ступени торможения противовключением (линия 2 пересекает ось скорости при значении момента 0,59⋅m, что следует из подобия треугольников, ограниченных характеристикой 1 и осью скоростей) уравнение переходного процесса момента
откуда t3.2=1,15⋅Тм2 Для ограничения тормозного момента до величины т в цепь якоря включают сопротивление в (1+0,59) большее, чем при динамическом торможении, поэтому время работы на второй характеристике
t3.2=1,15⋅(1+0,59)⋅Тм1=1,83⋅Тм1.
Время торможения двигателя по предлагаемому комбинированному способу
t3= t3.1+ t3.2=0,37+1,15=2,2⋅Тм1,
что значительно меньше, чем при динамическом торможении или торможении противовключением.
Осуществление способа рассмотрим на примере двигателя типа 2ПН160МУХЛ2, имеющего следующие паспортные данные [Электродвигатели постоянного тока серии 2ПН http://elektro-dvigateli.ru/postoyannogo-toka/elektrodvigateli-2p-2pf-2pn-2pb.html]: номинальная мощность Рн=4,5 кВт; номинальное напряжение Uн=220 В; номинальная частота вращения nн=1000 об/мин; номинальный КПД η|н=0,795; сопротивление якоря и добавочных полюсов Rs=0,715 Ом.
Номинальный ток двигателя
Номинальная ЭДС
Ен=Uн-Iн⋅Rя=220-31,5⋅0,715=197,5 В.
Ток при торможении ограничим двойным значением номинального тока
Iт=2⋅Iн=2⋅31,5=63 А.
Сопротивление, вводимое в цепь якоря для перевода двигателя в режим динамического торможения
При отключении якоря от сети и замыкании его на Rт1 начинается динамическое торможение двигателя. При снижении скорости до значения n1
n1=(0,762-0,084⋅ ηн)nн =(0,762-0,084⋅0,795)⋅1000=695 об/мин
ток и ЭДС двигателя уменьшится соответственно до значений
После этого двигатель переводят в режим торможения противовключением, включив (для ограничения тока до значения Iт) в его якорную цепь сопротивление
и поменяв на противоположное полярность приложенного к якорю напряжения. При достижении нулевой скорости двигатель отключают от источника питания. При этих условиях время торможения составит минимально-возможное значение.
Изобретение позволяет сократить время торможения двигателя до минимально возможного, что особенно актуально для приводов с большими инерционными массами с частыми пусками и торможениями.
Claims (1)
- Способ торможения двигателя постоянного тока, включающий включение двигателя в режим динамического торможения, измерение частоты вращения двигателя и при снижении его скорости до значения 0,3÷0,45 от номинальной уменьшение сопротивления резистора в цепи якоря, отличающийся тем, что двигатель переводят в режим противовключения при снижении скорости до (0,762-0,084⋅ηн) от номинальной, где ηн - номинальный КПД двигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114807A RU2716149C1 (ru) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114807A RU2716149C1 (ru) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2716149C1 true RU2716149C1 (ru) | 2020-03-06 |
Family
ID=69768071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114807A RU2716149C1 (ru) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2716149C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817196C1 (ru) * | 2023-06-09 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.В. Решетнева) | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5274816A (en) * | 1975-11-25 | 1977-06-23 | Gen Electric | Motor control circuit |
FR2368176A1 (fr) * | 1976-10-18 | 1978-05-12 | Gen Electric | Dispositif de commande de moteur de traction electrique a courant continu |
US4216420A (en) * | 1977-08-10 | 1980-08-05 | Hitachi, Ltd. | Braking control system selectively operable in dynamic and regenerative braking operation for electric car |
SU1272452A1 (ru) * | 1985-07-22 | 1986-11-23 | Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина | Электропривод посто нного тока |
SU1577047A1 (ru) * | 1988-04-12 | 1990-07-07 | Новосибирский электротехнический институт | Электропривод посто нного тока |
GB2252689A (en) * | 1991-02-06 | 1992-08-12 | Lauzun Corp | Drive system with dynamic and regenerative braking for motor vehicles |
RU2012055C1 (ru) * | 1990-12-17 | 1994-04-30 | Ульяновский политехнический институт | Устройство для моделирования электродвигателя постоянного тока |
US20080290825A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-11-27 | Rail Power Technologies Corp | Power architecture and braking circuits for dc motor-propelled vehicle |
RU133955U1 (ru) * | 2012-12-17 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для моделирования работы электродвигателя постоянного тока в режиме реального времени |
-
2019
- 2019-05-14 RU RU2019114807A patent/RU2716149C1/ru active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5274816A (en) * | 1975-11-25 | 1977-06-23 | Gen Electric | Motor control circuit |
FR2368176A1 (fr) * | 1976-10-18 | 1978-05-12 | Gen Electric | Dispositif de commande de moteur de traction electrique a courant continu |
US4216420A (en) * | 1977-08-10 | 1980-08-05 | Hitachi, Ltd. | Braking control system selectively operable in dynamic and regenerative braking operation for electric car |
SU1272452A1 (ru) * | 1985-07-22 | 1986-11-23 | Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина | Электропривод посто нного тока |
SU1577047A1 (ru) * | 1988-04-12 | 1990-07-07 | Новосибирский электротехнический институт | Электропривод посто нного тока |
RU2012055C1 (ru) * | 1990-12-17 | 1994-04-30 | Ульяновский политехнический институт | Устройство для моделирования электродвигателя постоянного тока |
GB2252689A (en) * | 1991-02-06 | 1992-08-12 | Lauzun Corp | Drive system with dynamic and regenerative braking for motor vehicles |
US20080290825A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-11-27 | Rail Power Technologies Corp | Power architecture and braking circuits for dc motor-propelled vehicle |
EP2150432A1 (en) * | 2007-05-25 | 2010-02-10 | Railpower, LLC | Power architecture and braking circuits for dc motor-propelled vehicle |
RU133955U1 (ru) * | 2012-12-17 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для моделирования работы электродвигателя постоянного тока в режиме реального времени |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817196C1 (ru) * | 2023-06-09 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.В. Решетнева) | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105453415B (zh) | 减小无刷电机的功率消耗 | |
US4388585A (en) | Electrical power generating system | |
CN110190784A (zh) | 一种无传感器无刷直流电机变负载运行控制方法 | |
EP1215810B1 (de) | Sensorloses Ansteuerverfahren | |
RU2716149C1 (ru) | Способ торможения двигателя постоянного тока | |
JP6159051B2 (ja) | 重機の制御 | |
RU2817196C1 (ru) | Способ торможения двигателя постоянного тока | |
JP2003502582A5 (ru) | ||
Ye et al. | Torque ripple minimization of switched reluctance motors by controlling the phase currents during commutation | |
RU2050672C1 (ru) | Каскадный электрический привод | |
CN111245310B (zh) | 一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法 | |
JPH09168299A (ja) | 誘導電動機 | |
KR20210016155A (ko) | 위치 센서리스 컨트롤을 위한 afpm 브러시리스 dc 모터의 기동 방법 | |
RU2099848C1 (ru) | Электропривод | |
JP2000125579A (ja) | 原動機起動装置 | |
RU2076450C1 (ru) | Способ регулирования частоты вращения двигателя двойного питания и устройство для его осуществления | |
JPS6423747A (en) | Composite motor | |
RU2007834C1 (ru) | Способ торможения асинхронного двигателя с вентильным преобразователем в цепи статора | |
JP2872964B2 (ja) | 駆動モータ | |
JPH07506955A (ja) | 電動機用制御装置 | |
RU2366072C1 (ru) | Устройство для стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока | |
SU1661960A1 (ru) | Многодвигательный электропривод переменного тока | |
RU2153759C1 (ru) | Способ пуска электродвигателя частотного привода с ограниченной мощностью источника питания | |
JPS61124295A (ja) | インバ−タ装置 | |
Saleem et al. | Operation of a Single DC Motor in Dual Mode: A Novel Study and Analysis (Series and Separately Excitation Modes) |