در بسیاری از سیستمهای صنعتی، موتورها به صورت طبیعی و با شتاب دهی به سادگی متوقف می شوند. زمانی که طول می کشد تا موتور متوقف شود بستگی به اینرسی و گشتاور مقاوم بار روی موتور دوار دارد. بهر حال، معمولا نیاز به کاهش دادن زمان رسیدن به توقف داریم و بدین منظور ترمز الکتریکی یک راه حل کارآمد و ساده می باشد. موتور برق
ترمز الکتریکی در مقایسه با سیستمهای ترمز مکانیکی و هیدرولیکی، درای مزیت یکنواخت بودن است و هیچ نوع قطعه ای که فرسوده شود در آن وجود ندارد.
در این مقاله به روشهای ترمز موتورهای القایی به شرح زیر می پردازیم.
ترمز جریان مخالف (۱٫۱ قفس سنجابی ۲٫۱ موتور با رینگ لغزان)
ترمز با تزریق جریان DC
ترمز الکترونیکی
ترمز با کارکرد در ناحیه فوق سنکرون (مولدی)
بقیه سیستمهای ترمز الکتریکی
۱- ترمز جریان مخالف – اصول عملکرد
در این روش برای ترمز کردن ابتدا موتور از منبع تغذیه جدا می شود و در حالیکه همچنان به دوران خود ادامه می دهد و در جهت معکوس به منبع تغذیه متصل می گردد. این سیستم ترمز از نظر مقدار گشتاور تولید شده بسیار کارآمد است، در این روش معمولا گشتاوری بیش از گشتاور راه اندازی ایجاد می شود. پس از راه اندازی موتور در جهت مخالف، به سرعت بایستی موتور متوقف شود تا از گردش در جهت معکوس اجتناب گردد.
تجهیزات مختلف اتوماتیکی برای کنترل کردن توقف در سرعتی نزدیک به صفر استفاده می شوند.
آشکار سازهای اصطکاک توقف، آشکارسازهای توقف گریز از مرکز
ادوات کورنومتریک
اندازه گیری فرکانس یا رله های ولتاژ روتور (در موتورهای با رینگ لغزان)
۱-۱ موتورهای قفس سنجابی
قبل از انتخاب این سیستم (شکل ۱)، بسیار مهم است که مطمئن شویم موتور می تواند ترمز جریان مخالف را با توجه به کارکرد و بار مورد نیاز بر روی آن تحمل کند. صرفنظر از تنش های مکانیکی، بدلیل اینکه در هر بار ترمز کردن انرژی آزاد شده (انرژی لغزش اصلی و انرژی جنبشی) در قفس تلف می گردد. این فرآیند روتور را در معرض تنش های حرارتی خیلی زیاد قرار می دهد.
تنش گرمایی در هنگام ترمز گرفتن سه بار بیش از سرعت گرفتن است.
ترمز جریان مخالف موتور القاییشکل ۱ – اصول کلی ترمز جریان مخالف
هنگام ترمز گرفتن، پیکهای جریان و گشتاور به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از مقادیر تولید شده آنها در لحظه راه اندازی است. برای ترمز یکنواخت و آرامتر، معمولا یک در هنگام سوئیچ کردن به جریان مخالف یک مقاومت با هر فاز استاتور به صورت سری قرار می گیرد. این مقاومت جریان و گشتاور را در هنگام راه اندازی استاتور کاهش می دهد. موانع ترمز گرفتن با روش جریان مخالف در موتورهای قفس سنجابی زیاد بوده و به گونه ای بزرگ است که این سیستم فقط در برخی از کاربردها در موتورهای کم توان استفاده می شود.
۲-۱ موتور با رینگ لغزان (روتور سیم پیچی شده)
به منظور محدود کردن پیک گشتاور و جریان، قبل از کلید زدن استاتور به حالت جریان مخالف، بسیار مهم و حیاتی است که مقاومت های راه انداز استفاده شده در راه اندازی را مجددا در مدار روتور قرار دهیم. و همچنین در هنگام ترمز مقاومت بیشتری را به ان اضافه کنیم.
ترمز جریان مخالف موتور روتور سیم پیچیشکل ۲ – اصول کاری ترمز جریان مخالف در ماشین آسنکرون با رینگ لغزان
با انتخاب اندازه درست مقاومت راه انداز می توان به آسانی گشتاور ترمز را به مقدار مورد نیاز تنظیم کرد. هنگامی که جریان سوئیچ می شود، ولتاژ روتور دو برابر حالت توقف آن می گردد. از اینرو نیاز است مساله عایق کاری و شکست عایقی از قبل مورد توجه قرار گیرد.
همانند موتورهای قفسی، در این موتور نیز مقدار زیادی از انرژی در مدار روتور آزاد می شود. به جز مقداری کمی که در مقاومتها تلف می شود باقی آن در روتور تلف خواهد شد.
۲- ترمز با تزریق جریان DC
این سیستم ترمز موتورهای القایی در هر دو موتور قفس سنجابی و موتور با رینگ لغزان (روتور سیم پیچی شده) می تواند استفاده شود. (شکل ۳ را ببینید). در مقایسه با سیستم جریان مخالف، قیمت خرید رکتیفایر جریان DC با کاهش یافتن مقاومت ها جبران می گردد با راه اندازها و کنترل کننده های سرعت الکترونیکی، انتخاب این روش ترمز باعث افزایش هزینه نمی شود.
فرآیند ترمز در دو مرحله قطع کردن استاتور از منبع توان و سپس ارسال جریان یکسو شده به داخل آن انجام می شود. جریان یکسو شده یک شار ثابت در فاصله هوایی موتور ایجاد می کند. برای اطمینان از اینکه مقدار شار برای ترمز کردن کافی باشد، جریان باید ۱٫۳ برابر بیشتر از جریان نامی باشد. تلفات حرارتی اضافی به دلیل این اضافه جریان همیشه مدت کوتاهی پس از ترمز، جبران می شود.
ترمز جریان مستقیم موتور القاییشکل ۳ – اصول کاری ترمز جریان مستقیم در ماشین آسنکرون
نظر به اینکه مقدار جریان تنها با مقدار مقاومت سیم پیچی استاتور تنظیم می شود، ولتاژ کمی در منبع جریان یکسو شده مورد نیاز است. منبع معمولا از طریق رکتیفایرها یا کنترل کننده های سرعت تامین می شود. این منبع باید قادر باشد در برابر موجهای (surges) ولتاژ گذرای ایجاد شده توسط سیم پیچهایی که از منبع تغذیه متناوب (مثلا ۳۸۰V RMS)جدا شده اند استقامت کند.
حرکت روتور نسبت به میدان دوار در فضای استاتور (میدان سنکرون) با یک مقدار لغزش انجام می گیرد. (از آنجاییکه در سیستم ترمز جریان مخالف میدان در جهت معکوس می چرخد). موتور مانند یک ژنراتور سنکرون که در حال تخلیه انرژی در روتور است. رفتار می کند.
تفاومتهای مهمی در مشخصات بدست آمده با جریان dc تزریق شده به استاتور در مقایسه با سیستم جریان مخالف وجود دارد.
انرژی کمتری در مقاومتهای روتور یا قفس روتور تلف می شود. این انرزی فقط معادل انرژی مکانیکی تحویل گرفته از اجسام در حال دوران است. تنها انرژی اخذ شده از منبع توان اصلی برای تحریک کردن استاتور است.
اگر بار دوار نباشد، موتور در جهت معکوس راه اندازی و حرکت نمی کند.
اگر بار در حال دوران باشد، سیستم بدون تغییر ترمز می کند و بار را در سرعت کم نگه می دارد. این بیشتر ترمزی برای کند کردن است تا اینکه توقف کننده سریع باشد. مشخصه آن بسیار پایدارتر از جریان مخالف است.
در موتورهای دارای رینگ لغزان (روتور سیم پیچی): مشخصه گشتاور-سرعت به انتخاب مقاومتها بستگی دارد.
در موتورهای قفسی: سیستم به راحتی گشتاور ترمزی خود را با انرژی گرفته از جریان مستقیم تنظیم می کند. با این وجود، گشتاور ترمز در حالتی که موتور در سرعتهای بالا کار می کند کم است.
به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، و جلوگیری از اعمال بیش از حد ترمز، باید تجهیزاتی برای قطع کردن جریان در استاتور استفاده شود.
منبع: موتوردرایو