Торможение электродвигателя

Торможение электродвигателя

Производственные процессы, связанные с эксплуатацией оборудования, оснащенного электрическими двигателями переменного или постоянного тока, требуют периодической остановки. Однако после отключения питающего напряжения от электродвигателей, их роторы продолжают вращение по инерции и останавливаются только через определенный промежуток времени. Такая остановка электродвигателя называется свободным выбегом.

Для электродвигателей, работающих с частыми пусками-остановами, остановка способом свободного выбега не подходит. Чтобы сократить время, необходимое для полной остановки вращения ротора применяется принудительное торможение. Способы торможения электродвигателя подразделяются на механические и электрические.

Механическое торможение

Остановка двигателей при таком способе торможения осуществляется благодаря специальным колодкам на тормозном шкиве. После отключения питающего напряжения тормозные колодки под воздействием пружин прижимаются к шкиву. В результате возникающего трения колодок о шкив кинетическая энергия вращающегося вала преобразуется в тепловую, что и приводит к его полной остановке. После подачи напряжения электромагнит (YB) растормаживает колодки, и эксплуатация электродвигателя продолжается в штатном режиме.

В зависимости от схемы электрического торможения, кинетическая энергия вращающегося ротора может отдаваться в сеть или на батарею конденсаторов, а также преобразовываться в тепло, которое поглощается обмотками электродвигателя или специальными реостатами.

Динамическое торможение электродвигателя

Эта схема остановки подходит для трехфазных электродвигателей как с которкозамкнутым, так и с фазным ротором.

Динамическое торможение электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется посредством отключения обмоток статора от питающей сети трехфазного переменного тока и переключением двух из них через систему контакторов и реле на источник выпрямленного постоянного напряжения.

Обмотки статора после подачи на них постоянного напряжения генерируют стационарное магнитное поле, под воздействием которого в короткозамкнутой «беличьей клетке»

вращающегося ротора начинает индуцироваться электрический ток, вызывающий появление томозного момента. Направление этого момента противоположно направлению вращения останавливающегося вала. После остановки двигателя подача постоянного напряжения на обмотки статора прекращается.

В двигателях с фазным ротором величину тормозного момента можно регулировать с помощью дополнительных сопротивлений, в качестве которых используются пусковые резисторы.

Торможение противовключением

Торможение асинхронного электродвигателя методом противовключения осуществляется путем реверсирования двигателя без отключения от питающей сети.

Управление торможением выполняется реле контроля скорости. В рабочем режиме контакты реле замкнуты. После нажатия на кнопку «СТОП» (SBC) группа контакторов производит переключение двух фаз, меняя порядок их чередования. В результате этого магнитное поле статора начинает вращаться в противоположном направлении, что приводит к замедлению вращения ротора. Когда скорость вращения становится близкой к нулю, реле контроля скорости размыкает контакты и подача питающего напряжения прекращается.

Конденсаторное торможение электродвигателей

Этот способ, называемый еще торможение с самовозбуждением, применим только к электродвигателям с короткозамкнутым ротором.

После прекращения подачи питающего напряжения ротор электродвигателя продолжает вращение по инерции и генерирует в обмотках статора электрический ток, который вначале заряжает батарею конденсаторов, а после накопления номинального заряда возвращается в обмотки. Это приводит к возникновению тормозного момента, величина которого зависти от емкости конденсаторных батарей, подключенных к каждой фазе по схеме «звезда» или «треугольник». Торможение с самовозбуждением применяется на двигателях с большим числом пусков-остановов, так как величина потерь энергии в двигателях при такой схеме остановки минимальная.

Рекуперативное торможение

Рекуперативное или иначе генераторное торможение асинхронных электродвигателей на практике используется в качестве предварительного подтормаживания , а также при опускании грузов кранами всех типов или пассажирских и грузовых лифтовых кабин.

Торможение асинхронного электродвигателя в рекуперативном режиме происходит, когда номинальная частота вращения ротора превышает его синхронную частоту. Двигатель начинает генерировать электрическую энергию и отдавать ее в питающую сеть, в результате чего создается тормозящий момент. Такой способ остановки применяется для многоскоростных двигателей путем постепенного переключения с большей частоты вращения ротора на меньшую. Таким образом, в определенный момент скорость, вращающегося под воздействием инерции вала, будет больше синхронной частоты, соответствующей подключенному количеству полюсов статора. Кроме того, рекуперативная схема торможения применяется для двигателей, подключенных к преобразователям частоты. Для этого достаточно уменьшить частоту питающего напряжения.

Остановка двигателей постоянного тока (ДПТ)

Торможение электродвигателей постоянного тока осуществляется противовключением и динамическим способом.

Динамическое торможение

Такая схема торможения применяется для двигателей с независимым возбуждением.

После нажатия кнопки «Стоп» (SB1) происходит отключение обмоток якоря от питающей сети и переподключение их на тормозной резистор. В обмотках якоря, вращающегося по инерции в стационарном магнитном поле, индуцируется постоянный ток, который проходя по обмоточным проводам резистора, преобразовывается в тепловую энергию.

Торможение противовключением

Метод противовключения основан на изменении полярности напряжения, подключаемого к обмоткам индуктора или якоря двигателя. Это приводит к смене полярности магнитного потока или направлению тока, индуцируемого в якоре. Таким образом, направление вращающего момента меняется на противоположное, что вызывает появление тормозящего эффекта. Скорость вращения якоря контролируется реле скорости, которое отключает питание якоря, когда она приближается к нулевой.

Вязкостная муфта: устройство и принцип работы

Вискомуфта вентилятора (гидромуфта) является достаточно простым устройством и включает в себя следующие основные элементы:

• герметичный корпус;
• турбинные колеса или диски в корпусе;
• колеса закреплены на ведущем и ведомом валу;
• силиконовая жидкость (дилатантная) заполняет пространство между колесами;

Где используются вискомуфты в автомобиле

Как правило, вязкостные муфты в авто используются только в двух случаях:

• для реализации охлаждения двигателя (вентилятор охлаждения);
• для подключения полного привода (трансмиссия).

Первый вариант отличается простым устройством. На штоке закрепляется муфта с вентилятором, который приводится через ремень от двигателя. При этом вискомуфты в этом случае более надежны, чем электрические вентиляторы, однако менее эффективны в плане производительности.

Что касается подключения полного привода, подавляющее большинство кроссоверов имеют вязкостные муфты для автоматического подключения полного привода. При этом такие муфты сегодня постепенно вытесняются другим типом в виде электронных исполнительных устройств.

Так или иначе, даже с учетом недостатков, вискомуфты простые в плане конструкции, дешевые в производстве, прочные и надежные. Средний срок службы составляет не менее 5 лет, при этом на практике встречаются 10-15 летние авто с пробегами по 200-300 тыс. км, на которых вязкостные муфты находятся в исправном рабочем состоянии. Например, система охлаждения на старых моделях BMW, где вентилятор охлаждения имеет подобное устройство.

Типичные неисправности вискомуфты

Механизм может прослужить долго — до 500 000 км пробега. По истечении этого срока его приходится менять из-за износа. Выполненные из биметалла пластины могут разрушиться.

Распространенная неисправность — утечка жидкости из корпуса. Механизм придется демонтировать и разбирать, чтобы осуществить долив. Так как жидкость отличается высокой степенью вязкости, для полного заполнения плоскости потребуется некоторое время. Долив следует осуществлять без спешки.

Подшипники тоже часто выходят из строя. Когда это происходит, в области механизма слышится характерный шум. Для снятия подшипника используют специальный съемник. Съёмники бывают универсальными и «заточенными» под определенный автомобиль. После смены подшипника стоит сменить силиконовую жидкость.

Среди типичных неисправностей — «биение» лопастей вентилятора и их разрушение.

Упругие компенсирующие соединительные муфты насоса

Для того, чтобы частично погасить вибрационные колебания и продлить ресурс работы подшипников валов насосов и электромоторов, используют муфты с упругими элементами.

Наиболее простой по конструкции и надёжной является муфта втулочно-пальцевого типа. По конструкции она напоминает жесткую фланцевую, полумуфты не приживаются жестко друг к другу, а в одной из них соединительные пальцы имеют эластичные прокладки.

Более сложной по конструкции является пружинная муфта. Кроме двух полумуфт, устанавливающихся на концах валов, между которыми находится пружина, муфта имеет защитный корпус. Корпус или кожух одновременно является хранилищем для смазочного материала. Концы пружины упираются в выступы на разных полумуфтах. Вал насоса начинает движение в тот момент, когда вал мотора, вращаясь, сожмёт пружину и та, в свою очередь, передаст усилие на вторую полумуфту.

Прежде, чем регулировать: подготовка к настройке

Решение отрегулировать на горном или шоссейном велосипеде дисковые тормоза будет успешным лишь в том случае, если будет предусмотрена диагностика тормозной системы. К слову, содержание диагностических мероприятий для гидравлики и механики будет различным. О том, чем отличаются гидравлические тормоза на велосипеде от механических , разговор мы уже вели.

Если коротко, то в гидросхеме обе колодки толкают жидкость, воздействуя на поршни калипера, отчего получается четкая модуляция и легкий ход ручки. А в механике подвижна лишь одна фрикционная накладка. Она подводится к диску путем натяжки троса тормозным рычагом.

Впрочем, каким бы не был привод тормозного механизма, стоит проверить:

• Ротор на предмет отсутствия деформаций. Для 100% уверенности в плоскостности диска, его лучше открутить, и положить на ровную поверхность. Приблизительную оценку можно дать прямо на велосипеде, вращая колесо, и оценивая расстояние до обеих колодок через прорезь в калипере. Фрикционные накладки должны быть равноудалены от диска в любом положении.
• Степень износа тормозных колодок и их целостность. Демонтируйте колодки, вынув шплинт, и оцените остаточную толщину фрикционного материала. На поверхности, контактирующей с диском, не должно быть раковин и зазубрин.

• Чистоту колодок и ротора. Наличие масляных следов и скоплений грязи на их рабочих поверхностях не допускается. Для их очистки можно использовать мелкую наждачку (например, «нулевку») и ветошь, смоченную в любом очистителе (ацетон, нашатырный спирт…).
• Расположение втулки колеса в дропаутах рамы/вилки. Втулка должна свободно ложиться в посадочное место и упираться в ответную поверхность рамы или вилки. Перекосов в установке не избежать, но они должны быть минимальными, практически незаметными. Микронное перекашивание сразу же слышно по тормозам в виде шорканья ротора. Вот почему после обратного монтажа колеса требуется поднастройка дисковых тормозов.

Не лишним будет взглянуть на состояние привода. Располагая тросовыми дисковыми тормозами, проверьте целостность тросика. Конец не должен быть расплетенным, а срок эксплуатации – превышать 3 года. Заменяя трос, меняйте и рубашки. Смазывать его необязательно, но если решили, то делайте это только с помощью специальной смазки, не притягивающей пыль.

На гидравлике ничего не должно течь. Слабые места – это соединения:

1. Мастер-цилиндр – гидролиния.
2. Тормозная ручка – мастер-цилиндр.
3. Гидролиния-калипер.М

Статус слабых эти стыки получили из-за использования манжет, которые со временем усыхают и дают течь.

Замена обгонной муфты

Замена производится в такой последовательности:

1. Ослабить генераторный ремень.
2. Демонтировать генератор.
3. Снять муфту. Обычно демонтируется она легко. Но, бывает, что крепится болтом «торекс» (биты для такого болта маркируются буквой Т). Насадки бывают в наборах ключей.
4. После снятия старой муфты устанавливаем новую и собираем.

Муфты не ремонтируются, как и подшипники. Но, бывают люди, у кого есть желание и возможности повозиться с восстановлением работоспособности муфты обгонного типа.

При установке новой муфты следует убедиться, чтобы стояла пластиковая крышка, которая закрывает все внутренние поверхности. Без нее вода, пыль и грязь быстро попадут внутрь устройства и уменьшат срок эксплуатации.

Вагонник

• Положение внутреннего вертикального рычага (рычага тележки, соединенного с тормозной тягой вагона);

Рисунок 2

• Положение наружного вертикального рычага (рычага тележки, соединенного с серьгой);

• Рразмер «а» (расстояние от торца муфты защитной трубы регулятора тормозной рычажной передачи (далее — регулятора) до присоединительной резьбы на его винте) (рисунки 3, 4, 5);

• Размер «А» (установочный размер привода регулятора).

Рис. 4 — Схема несимметричной тормозной рычажной передачи вагона

Рисунок 5 — Схема несимметричной тормозной рычажной передачи вагона-хоппера для перевозки окатышей

• Установку затяжки горизонтальных рычагов в зависимости от типа колодок (рисунок 6),

• Положение ведущего горизонтального рычага (рычага, соединенного со штоком тормозного цилиндра) при симметричной тормозной рычажной передаче на вагоне. Ведущий горизонтальный рычаг должен быть наклонен своим плечом, соединенным с регулятором, в сторону к тележке, приблизительный угол наклона должен составлять 20 — 40° (рисунок 6).

• Установку тяги-затяжки промежуточных рычагов в зависимости от типа колодок (рисунки 4 и 5).

• Положение тылового промежуточного рычага при несимметричной тормозной рычажной передаче на вагоне (рисунок 4 и 5);

ПОРЯДОК РЕГУЛИРОВКИ ТОРМОЗНОЙ РЫЧАЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ

• вращением вручную корпуса регулятора распустить тормозную рычажную передачу;
• заменить тормозные колодки;
• обратным вращением корпуса регулятора стянуть тормозную рычажную передачу до соприкосновения всех колодок с колесами, а затем вращением корпуса регулятора на 2-3 оборота распустить тормозную рычажную передачу до установления зазора между колесом и колодкой до 10 мм.

• при замене одной тормозной колодки она должна быть подобрана по толщине приблизительно равной толщине второй тормозной колодки, стоящей на триангеле;
• при постановке новой тормозной колодки вторая колодка на триангеле должна быть заменена тоже на такую же новую.

Тормозную колодку необходимо устанавливать ушком в предусмотренный для этой цели центральный паз башмака. Концевые направляющие бобышки колодки должны входить в направляющие пазы башмака. Чека должна проходить через отверстия в выступах башмака и в ушке колодки. Тормозная колодка должна быть установлена так, чтобы округлая грань поверхности трения колодки была обращена к гребню колеса.

Регулировку наклона рычагов при необходимости следует производить в следующем порядке:

а) отрегулировать наклоны вертикальных рычагов на тележках перестановкой валика в соединении серьги с наружным вертикальным рычагом (рисунок 7);
Перестановка валика в соединении серьги с наружным вертикальным рычагом дальше от «мертвой точки» на одно отверстие дает перемещение внутреннего рычага в сторону к шкворневой балке на 50 мм.

Рисунок 7

Производить регулировку наклонов вертикальных рычагов на тележках перестановкой валиков в затяжке (распорной тяге) вертикальных рычагов при техническом обслуживании вагонов на ПТО запрещается. Такая регулировка при необходимости должна производиться в зависимости от диаметра колес при текущем отцепочном ремонте (ТОР).

б) у вагонов с симметричной тормозной рычажной передачей отрегулировать наклон ведущего горизонтального рычага путем перестановки валика в соединении тылового горизонтального рычага и тормозной тяги;

• из узла привода регулятора извлечь валик, соединяющий между собой упорный рычаг и регулировочный винт, после чего упорный рычаг отвести от корпуса регулятора;
• произвести полное служебное торможение;
• у порожних вагонов установить упорный рычаг привода регулятора на расстояние 5-10 мм от его корпуса, у загруженных вагонов упорный рычаг привода регулятора (упор регулятора) подвести вплотную к его корпусу;
• зафиксировать положение упорного рычага, для чего вращением регулировочного винта привода необходимо совместить отверстие в головке этого винта с отверстием в упорном рычаге и соединить их валиком с постановкой шайбы и шплинта;
• отпустить тормоз;

РЕГУЛИРОВКА ТОРМОЗНОЙ РЫЧАЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ВАГОНОВ С ПОТЕЛЕЖЕЧНЫМ ТОРМОЖЕНИЕМ

Для регулировки тормозной рычажной передачи на грузовом вагоне следует вращением корпуса регулятора или перестановкой валиков тормозной рычажной передачи установить зазор между тормозными колодками и колесами от 5 до 8 мм и отрегулировать наклон рычагов и выход штока тормозного цилиндра.
При полном служебном торможении горизонтальный рычаг (горизонтальный рычаг со стороны штока тормозного цилиндра) на грузовых вагонах основных типов должен располагаться перпендикулярно к оси тормозного цилиндра или иметь наклон от своего перпендикулярного положения до 10° в сторону от тележки (рис.1).
При полном служебном торможении промежуточный рычаг на грузовых вагонах бункерного типа должен иметь наклон не менее 25-30 в сторону тележки (рис.2).
Выход штока тормозного цилиндра при полном служебном торможении должен находиться в пределах от 25 до 50 мм.
Регулировку наклона рычагов необходимо осуществлять перестановкой валиков на тягах, с последующей регулировкой размера «а» и повторной проверкой выхода штока тормозного цилиндра.
После регулировки тормозной рычажной передачи необходимо произвести полное служебное торможение, подвести упорный рычаг (упор) привода к корпусу регулятора вплотную и зафиксировать его положение, для чего у рычажного привода вращением регулировочного винта следует совместить отверстие в его головке с отверстием в упорном рычаге привода и соединить их валиком, с постановкой шайбы и шплинта.
После установки привода регулятора следует отпустить тормоз. При этом расстояние между корпусом регулятора и упорным рычагом (упором) устанавливается автоматически. Ориентировочные величины размера «А» 15-25 мм.
Регулятор следует проверить на стягивание тормозной рычажной передачи. Измерить размер «а» регулятора, вращением корпуса регулятора распустить тормозную рычажную передачу, произвести полное служебное торможение, затем отпустить тормоз и проконтролировать размер «а» — он должен сократиться на 5-10 мм для регулятора РТРП-300 и 7-20 мм для регулятора РТРП-675-М.
Обратным вращением корпуса регулятора стянуть тормозную рычажную передачу до первоначального размера «а».