RU2817196C1 - Способ торможения двигателя постоянного тока - Google Patents
Способ торможения двигателя постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817196C1 RU2817196C1 RU2023115378A RU2023115378A RU2817196C1 RU 2817196 C1 RU2817196 C1 RU 2817196C1 RU 2023115378 A RU2023115378 A RU 2023115378A RU 2023115378 A RU2023115378 A RU 2023115378A RU 2817196 C1 RU2817196 C1 RU 2817196C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- braking
- motor
- engine
- stage
- speed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано для торможения двигателей постоянного тока. Техническим результатом от использования изобретения является сокращение времени торможения за счет строго определенного момента переключения в цепи якоря двигателя, при котором осуществляется перевод двигателя с первой ступени на вторую ступень противовключения. Способ торможения двигателя постоянного тока заключается во включении двигателя на первую ступень торможения противовключением, измерении скорости вращения двигателя и при снижении скорости вращения двигателя, переключении двигателя на вторую ступень торможения путем уменьшения сопротивления реостата в цепи якоря при снижении скорости до (0,338+0,206⋅ηн) от номинальной скорости, где ηн - номинальный КПД двигателя. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано для торможения двигателей постоянного тока.
Известен способ торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения противовключением, заключающийся во введении в цепь якоря сопротивления и изменении полярности подводимого к ней напряжения. (Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. - 516 с., стр. 64).
Недостаток известного способа заключается в большом времени одноступенчатого торможения вследствие наличия в цепи якоря значительного ограничительного сопротивления, которое увеличивает электромеханическую постоянную времени двигателя.
Известен способ торможения двигателя постоянного тока, включающий включение двигателя в режим динамического торможения и при снижении его скорости до значения (0,762-0,084⋅ηн) от номинальной переводят двигатель в режим противовключения, где ηн - номинальный КПД двигателя. (Патент 2716149 РФ, МПК Н02Р 3/08, Н02Р 3/12, Н02Р 3/14. Способ торможения двигателя постоянного тока, опубл. 06.03.2020. Бюл. № 7).
Недостаток известного способа заключается в большом времени торможения, так как на первом этапе используют динамическое торможение, которое не так эффективно, как торможение противовключением.
Известен способ торможения двигателя постоянного тока, заключающийся во включении двигателя на первую ступень торможения противовключением, измерении частоты вращения двигателя и при снижении скорости до приближенного значения 0,2 от номинальной скорости переключении двигателя на вторую ступень торможения. (Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, испр. - М.: Энергия, 1977. - 432 с., рис. 2-23).
В данном способе точное значение скорости, при которой должен осуществляться переход на вторую ступень торможения не определено, что не позволяет затормозить двигатель за минимально возможное время.
Изобретение решает задачу сокращения времени торможения.
Техническим результатом от использования изобретения является сокращение времени торможения за счет строго определенного момента переключения сопротивления реостата в цепи якоря двигателя.
Это достигается тем, что в способе торможения двигателя постоянного тока, заключающемся во включении двигателя на первую ступень торможения противовключением, измерении скорости вращения двигателя и при снижении скорости вращения двигателя переключении двигателя на вторую ступень торможения, отличающийся тем, что двигатель переключают на вторую ступень торможения путем уменьшения сопротивления реостата в цепи якоря при снижении скорости до (0,338+0,206⋅ηн) от номинальной скорости, где ηн - номинальный КПД двигателя.
Заявляемый способ торможения двигателя постоянного тока отличается заданием конкретной скорости переключения двигателя с первой ступени противовключения на вторую, причем данная скорость зависит от номинального КПД двигателя.
Значение скорости, при которой двигатель следует переключать с первой на вторую ступень противовключения для получения минимального времени торможения, получено автором впервые.
На фиг. 1 представлены механические характеристики для двух ступеней, торможения противовключением: 1 - первая ступень; 2 - вторая ступень.
Минимальное время торможения двигателя получают при максимальной мощности, расходуемой на торможение. Данную мощность определяет площадь, ограниченная механическими характеристиками и осями координат (затемненная площадь двух трапеций S1 и S2, фиг. 1). Здесь n0 - скорость идеального холостого хода; nн - номинальная скорость; х=n1 - скорость, при которой суммарное время торможения минимально; m1 - начальный тормозной момент, который определяется перегрузочной способностью двигателя; m2 - момент при переходе с первой ступени торможения на вторую; m3 - момент при достижении скорости двигателя нулевого значения.
Площадь трапеций определим как произведение полусуммы их оснований на высоту:
Выразим моменты m2 и m3, через момент m1, используя подобие треугольников, образованных между соответствующими тормозными характеристиками, осью скорости и горизонталями на уровнях nн и х:
Подставив значения моментов m2 и m3 в (1) и (2) соответственно, получим:
После преобразований получим суммарную площадь обеих трапеций:
Производная от суммарной площади:
Для определения значения х, при котором суммарная площадь максимальна, приравниваем 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 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 (13) в (11), получим:
Используя (14), выразим формулу (10) через паспортные величины: номинальную скорость nн и номинальный КПД ηн двигателя:
Находим значения корней для различных значений ηн. Некоторые значения корней представлены в таблице 1, причем значение при ηн=0 является теоретическим.
Зависимость х(ηн) линейна, поэтому уравнение, описывающее скорость переключения в зависимости от КПД двигателя, можно записать в виде:
Чем мощнее двигатель, т.е. чем выше его КПД, тем жестче его механическая характеристика, тем больше должна быть установлена скорость переключения n1 относительно номинальной скорости nн. Например, теоретически при ηн=1 (абсолютно жесткая механическая характеристика) двигатель переходит в режим торможения со скорости идеального холостого хода n0. В этом случае при снижении скорости до (0,338+0,206⋅1)⋅nн=0,544nн двигатель должен быть переведен на вторую ступень противовключения за счет уменьшения сопротивления реостата в цепи якоря.
Осуществление способа рассмотрим на примере двигателя П-81У4, имеющего следующие паспортные данные (https://servomotors.ru/documentation/electromotor/book1/book1р65.html): номинальная мощность Рн=19 кВт, номинальное напряжение Uн=440 В, номинальная скорость nн - 1000 об/мин, номинальный КПД ηн=81,5%.
Скорость идеального холостого хода определяем из выражения (13):
Скорость переключения на вторую ступень торможения определяем из выражения (15):
При данном значении скорости момент двигателя снижается от максимального значения m1 до значения m2, которое можно выразить через m1, используя формулу (3):
Номинальный момент:
Максимальный момент при условии, что перегрузочная способность двигателя составляет 2,5:
Момент при переходе с первой ступени противовключения на вторую:
Номинальный ток якоря:
Сопротивление якоря определим из формулы (11)
Номинальная ЭДС:
Максимальный ток (начальный ток на первой и второй ступенях торможения) при условии, что перегрузочная способность двигателя составляет 2,5:
Сопротивление, вводимое в цепь якоря при переключении двигателя на первую ступень торможения противовключением:
При снижении скорости до значения n1=506 об/мин ЭДС двигателя уменьшится до значения:
Сопротивление, вводимое в цепь якоря при переключении двигателя на вторую ступень торможения:
Ток, при котором осуществляется переключение с первой ступени торможения на вторую за счет уменьшения сопротивления реостата в цепи якоря:
Таким образом, если управление режимом торможения осуществляется по принципу тока, переключение на вторую ступень торможения следует осуществлять при снижении тока до значения 346 А. При этом условии время торможения будет минимально.
При достижении нулевой скорости двигатель отключают от источника питания.
Изобретение позволяет сократить время торможения двигателя до минимально возможного, что актуально для приводов с большими инерционными массами с частыми пусками и торможениями.
Claims (1)
- Способ торможения двигателя постоянного тока, заключающийся во включении двигателя на первую ступень торможения противовключением, измерении скорости вращения двигателя и при снижении скорости вращения двигателя переключении двигателя на вторую ступень торможения, отличающийся тем, что двигатель переключают на вторую ступень торможения путем уменьшения сопротивления реостата в цепи якоря при снижении скорости до (0,338+0,206⋅ηн) от номинальной скорости, где ηн - номинальный КПД двигателя.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817196C1 true RU2817196C1 (ru) | 2024-04-11 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU255978A1 (ru) * | И. Я. Ранькис | Устройство для торможения тягового двигателя последовательного возбуждения | ||
| US3855512A (en) * | 1973-06-11 | 1974-12-17 | Gen Electric | Braking-mode detection circuit |
| SU462260A1 (ru) * | 1973-01-25 | 1975-02-28 | Предприятие П/Я Р-6375 | Устройство дл динамического торможени двигател посто нного тока |
| SU647821A1 (ru) * | 1976-07-05 | 1979-02-15 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Устройство дл динамического торможени электродвигател посто нного тока |
| CN108418476A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-17 | 上海特波电机有限公司 | 直流电机快速能耗制动装置 |
| RU2716149C1 (ru) * | 2019-05-14 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU255978A1 (ru) * | И. Я. Ранькис | Устройство для торможения тягового двигателя последовательного возбуждения | ||
| SU462260A1 (ru) * | 1973-01-25 | 1975-02-28 | Предприятие П/Я Р-6375 | Устройство дл динамического торможени двигател посто нного тока |
| US3855512A (en) * | 1973-06-11 | 1974-12-17 | Gen Electric | Braking-mode detection circuit |
| SU647821A1 (ru) * | 1976-07-05 | 1979-02-15 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Устройство дл динамического торможени электродвигател посто нного тока |
| CN108418476A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-17 | 上海特波电机有限公司 | 直流电机快速能耗制动装置 |
| RU2716149C1 (ru) * | 2019-05-14 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ торможения двигателя постоянного тока |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69823494D1 (de) | Regelung eines bürstenlosen gleichstrommotors | |
| DE602004016492D1 (de) | Chstrommotor | |
| US8587232B2 (en) | System and method for aligning a resting rotor to a known position | |
| RU2817196C1 (ru) | Способ торможения двигателя постоянного тока | |
| Frayyeh et al. | Speed control of direct current motor using Mechanical Characteristics | |
| JP2008278698A (ja) | モータ駆動装置 | |
| TWI459712B (zh) | 晶片，電腦可讀記憶媒體，電動馬達及用於起始一馬達中的一轉子的旋轉的方法 | |
| RU2716149C1 (ru) | Способ торможения двигателя постоянного тока | |
| Ye et al. | Torque ripple minimization of switched reluctance motors by controlling the phase currents during commutation | |
| Vlad et al. | Simulation of Arduino Mega 2560 board controlling a variable frequency converter driving a BLDC motor | |
| US8853985B2 (en) | Back-EMF detection for motor control | |
| WO2013188940A2 (en) | Electric drive method for linear motor | |
| Touati et al. | Hysteresis Current Control of Switched Reluctance Generator | |
| KR20200015396A (ko) | 브러시리스 직류 모터의 작동 방법 | |
| KR100447850B1 (ko) | 스텝모터의 제어장치 및 제어방법 | |
| KR102028588B1 (ko) | 모터 구동장치 및 그 제어방법 | |
| Lee et al. | Five-level inverter for optimal excitation of SRM drive | |
| RU2152120C1 (ru) | Вентильный электродвигатель | |
| Ferková et al. | Simulation of 6/4 and 12/8 switched reluctance motor using direct torque control | |
| Elan et al. | Simulation & Development of Inverter Fed Three Phase Induction Motor Using V/f Control Strategy | |
| RU2366072C1 (ru) | Устройство для стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока | |
| WO2023228944A1 (ja) | モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法 | |
| Lianbing et al. | A variable-voltage direct torque control based on DSP in PM synchronous motor drive | |
| Chancharoensook et al. | A DSP based Speed control of a four phase 8/6 switched Reluctance Motor Drive | |
| Kumar et al. | Rotor position estimation and design of low cost controller circuit for Switched Reluctance Motor based on machine design parameters |