Рекуперативном торможении

Генераторное рекуперативное торможение возникает, если к валу включенного в сеть двигателя приложить момент, направленный в сторону вращения якоря. Тогда скорость вращения якоря и э. д. с. Е начнут возрастать. При ?>?/ ток якоря изменит направление и машина перейдет в режим генератора с отдачей (рекуперации) энергии в сеть. Механическая характеристика режима рекуперативного торможения — та же прямая Г во втором квадранте, но проходящая через точку Q0 — скорость вращения двигателя при холостом ходе (см. 17.29). Рекуперативное торможение применяется при торможении электропоезда, идущего под уклон.

Для возможности генераторного рекуперативного торможения тяговые двигатели электропоездов снабжают дополнительной параллельной обмоткой возбуждения.

Придание двигателю смешанного возбуждения дает ему преимущества двигателей разных способов возбуждения. Тяговому двигателю с дополнительной параллельной обмоткой не угрожает «разнос». Эта обмотка обеспечивает перевод двигателя электропоезда в режим рекуперативного торможения при движении поезда по инерции, под уклон: энергия возвращается в сеть.

Если приложенный к валу двигателя: внешний момент увеличить еще больше, частота вращения также возрастает (а>> >о>о). Э. д. с. машины станет больше напряжения U, напряжение тока якоря изменится на обратное и станет отрицательным. Машина в этом случае работает в режиме генератора и отдает (рекуперирует) энергию в сеть, т. е. она включена параллельно с генератором сети. По отношению к приводимому механизму энергетическая машина работает в тормозном режиме, что соответствует участку А характеристики (см. 3.6). Описанный режим называется режимом рекуперативного торможения.

Частоту вращения выше синхронной можно получить, например, под действием момента, создаваемого опускающимся грузом буровой лебедки. Механические характеристики для режима работы с отдачей энергии в сеть при частоте вращения выше синхронной (режим рекуперативного торможения) являются продолжением характеристик двигательного режима (см. 3.8, участки а). В режиме рекуперативного торможения частота вращения ротора изменяется в пределах oo>co>io0, а скольжение —oo
Участок механической и угловой характеристик правее оси ординат соответствует двигательному режиму работы, левее оси ординат — режиму рекуперативного (генераторного) торможения. Для перевода синхронного двигателя в режим рекуперативного торможения необходимо, чтобы момент сопротивления изменил свой знак, т. е. стал двигательным. Под действием этого момента ротор начинает ускорять свое движение, уменьшая угол 9 до нуля и далее до отрицательных значений, при которых двигатель начинает отдавать энергию в сеть.

2) применение частотного пуска электроприводов С ДВИ-гателями переменного тока и использованием возможностей рекуперативного торможения; 3) разработка и внедрение автоматов, поддерживающих к.п.д. и cos

В системе рекуперативного торможения увеличение тока и момента достигается путем уменьшения напряжения генератора и запаса по напряжению не требуется, т. е. можно принимать Кз— 1.

Характеристики двигателя в режиме рекуперативного торможения представляют собой семейство прямых, соответствующих разным значениям напряжения на якоре и тока возбуждения двигателя. Расчет и построение характеристик производятся известными методами, так же как для двигательного режима двигателя, и здесь не рассматриваются.

14. В случае использования системы рекуперативного торможения общими методами теории электропривода [4, 18] строят механические характеристики при различных напряжениях на

Схема электропривода лебедки установки ЗООЭ аналогична рассмотренной схеме установки ЗООДЭ и отличается от нее лишь тем, что при спуске колонны двигатели лебедки работают в режиме рекуперативного торможения с отдачей энергии в сеть, в связи с чем нагрузочные сопротивления и контакторы динамического торможения отсутствуют.

При рекуперативном торможении импульсный прерыватель ИП включают параллельно якорю двигателя, диод Д — между якорем и питающей сетью ( 7.34, а). При отпирании прерывателя ИП якорь машины вместе с индуктивностью L замыкается накоротко. При этом увеличивается ток ia и накапливается электромагнитная энергия в индуктивностях (L + La), а возникающая ЭДС самоиндукции eL уравновешивает ЭДС машины Е ( 7.34, б). При запирании прерывателя ИП ток ia под действием ЭДС самоиндукции проходит через диод Д и накопленная энергия отдается в сеть. Среднее значение тока, отдаваемого в сеть, определяется разностью между средней ЭДС якоря ? и напряжением сети U.

Если двухскоростной двигатель имеет две синхронные угловые скорости о)оа и со01, то торможение от со02 до со01 можно осуществить с рекуперацией энергии в сеть, а с «! до О — противовключением или динамическим торможением. На первой ступени потери энергии при рекуперативном торможении вхолостую можно определить по формуле

В двигателях параллельного возбуждения при рекуперативном торможении не требуется переключения схемы. В двигателях последовательного возбуждения — обмотку возбуждения соединяют через соответствующее сопротивление параллельно якорной обмотке.

При рекуперативном торможении двигатель переводится в генераторный режим, а затем отключается от сети. Достоинство этого способа в том, что при рекуперативном торможении часть кинетической энергии отдается в сеть, а при других способах торможения кинетическая энергия преобразуется в тепло.

Для того чтобы двигатель перевести в генераторный режим, надо повысить ЭДС. Когда Е будет больше U, ток в якоре изменит направление и двигатель перейдет в генераторный режим ( 5.76). При рекуперативном торможении увеличивается поток возбуждения и ЭДС возрастает. Пока E>U в сеть будет отдаваться электрическая энергия. В генераторном режиме машина будет работать до определенной частоты вращения, так как увеличивать поток возбуждения можно в ограниченных пределах. Насыщение магнитопровода не позволит значительно увеличить поток возбуждения.

Для торможения двигателя переключением фаз из сети потребляется энергия, а при рекуперативном торможении, наоборот, энергия возвращается в сеть.

При рекуперативном торможении электрическая энергия, вырабатываемая тяговыми двигателями, передается через тяговую сеть потребителям (в первую очередь локомотивам, работающим в тяговом режиме); таким образом, при рекуперации локомотив работает.параллельно с тяговыми подстанциями. Эта особенность определяет условия работы электрического локомотива при рекуперативном торможении и создает совершенно особые условия для работы .системы электроснабжения.

На дорогах переменного тока, где подстанции оборудованы трансформаторами, передача энергии из тяговой сети в линию передачи не встречает каких-либо трудностей, возникающих на участках постоянного тока. Некоторые специфические особенности работы системы электроснабжения при рекуперативном торможении на линиях переменного тока изложены кратко в конце этого параграфа. Ниже все изложенное будет относиться к электрифицированным участкам постоянного тока.

При рекуперативном торможении на линиях переменного тока в системе электроснабжения создаются условия, отличные от такого же режима работы на, линиях постоянного тока. Объясняется это тем, что если здесь, как и при постоянном токе, поток активной энергии при рекуперации изменяет свое направление, то реактивная мощность сохраняет то же направление, как и в режиме тяги. Происходит это по следующим причинам. Для наиболее простого случая, когда индуктивное сопротивление контура, присоединенного к вторичной обмотке трансформатора электровоза, принято бесконечно большим (Х-— оо), кривые напряжения и тока на первичной стороне принимают вид, представленный на 6.16, а. Если ограничиться рассмотрением только первой гармоники тока, то векторная диаграмма будет иметь вид ( 6.16,6), свойственный обычному приемнику с током /т, отстающим по фазе от напряжения на его токоприемнике, т. е. на первичной обмотке трансформатора. В этом случае э. д. с. в первичной обмотке трансформатора (если пренебречь потерей напряжения в нем) противоположна по фазе Ult и, таким образом, первичная обмотка трансформатора занимает в схеме место потребителя электрической энергии, получающего ее от подстанции через тяговую сеть.

Толчки тока рекуперации вследствие резких изменений тяговых токов. Если направление тока при режиме тяги принять за положительное, а при рекуперативном торможении — за отрицательное, то приведенные выше уравнения (6.17) и (6.18) останутся справедливыми и для рассматриваемого случая. Обозначив, как и выше, через /?р сопротивление контактной сети до рассматриваемого электровоза, Rr — то же, до ближайшего к подстанции, объединив уравнения (6.17) и (6.18) в одно, получим:

где /?Эр — сопротивление цепи электровоза при рекуперативном торможении,