|
|
|
METODE DE FRANARE A MASINII DE CURENT CONTINUU
Masinile de curent continuu pot fi franate prin mai multe procedee ce vor fi descrise in acest paragraf. Pentru functionarea masinii in regim de motor, in cele ce urmeaza, vom considera urmatoarele conventii: cuplul dezvoltat de masina si viteza unghiulara a acesteia au acelasi sens, iar curentul prin indus si tensiunea electromotoare au sensuri opuse. Sensurile considerate sunt inversate atunci cand masina functioneaza in regim de generator (in regim de franare).
1. Masini de curent continuu cu excitatie
separata sau derivatie
1.1. Franarea propriu-zisa prin inversarea sensului de rotatie
Schema electrica este prezentata in figura urmatoare:
a)
b)
Fig. 2.13. Franarea propriu-zisa prin inversarea sensului de rotatie.
In cazul unui mecanism de ridicat, pentru determinarea valorii rezistentei de franare ce trebuie inseriata cu indusul masinii, astfel incat viteza la coborare sa fie cea dorita, se poate scrie:
(2.52)
si rezulta:
(2.53)
1.2. Franarea prin contraconectare
Acest procedeu mai este intalnit si sub denumirea de franare prin contracurent sau prin legaturi inverse.
a)
b)
Fig. 2.14. Franarea prin contraconectare: a) schema electrica;
b) caracteristica mecanica de franare prin contraconectare.
Metoda consta in schimbarea polaritatii tensiunii de alimentare, simultan cu introducerea in serie cu indusul masinii a unei rezistente de franare. Schema electrica corespunzatoare acestui procedeu si caracteristica mecanica pentru franarea prin contraconectare sunt prezentate in figura 2.14.
Procedeul este folosit mai ales acolo unde este necesara
obtinerea unui timp mic de franare. Cuplul maxim de franare este limitat
in general la aproximativ 
ori valoarea cuplului
nominal. Ecuatia caracteristicii mecanice devine:
(2.54)
unde valoarea cuplului este negativa, el avand sensul schimbat fata de cazul in care masina functiona in regim de motor. Masina franeaza si poate fi oprita in punctul C. Daca procesul continua, va avea loc reversarea, adica schimbarea sensului vitezei unghiulare a masinii.
Pentru accelerarea in acest nou sens, se poate realiza o scoatere secventiala a treptelor rezistentei de franare, similar cu cazul pornirii reostatice.
1.3. Franarea dinamica recuperativa
Acest procedeu de franare este intalnit in sistemele de tractiune electrica. Daca calea de rulare (a unui tren, tramvai, troleibuz, metrou, etc.) este inclinata, atunci masina poate cobora si fara existenta unui cuplu motor.
In aceste conditii, viteza masinii creste peste viteza de mers in gol, tensiunea electromotoare creste si ea, depasind valoarea tensiunii retelei de alimentare. Astfel, surplusul de energie este transmis retelei, masina functionand in regim de generator.
De asemenea, sensul curentului prin indusul masinii este schimbat. Este de observat ca prin acest procedeu mecanismul nu poate fi oprit, ci din contra viteza acestuia creste. Daca tensiunea retelei de alimentare se poate modifica, atunci viteza maxima corespunzatoare acestui regim poate fi limitata. Caracteristica mecanica este prezentata in figura 2.15.
Fig. 2.15. Franarea dinamica recuperativa.
1.4. Franarea dinamica nerecuperativa
Acest procedeu, folosit mai ales pentru franari bruste, presupune decuplarea indusului masinii de la reteaua de alimentare si cuplarea lui pe o rezistenta de franare. Masina continuand sa se invarteasca in acelasi sens, va trece in regim de generator, iar energia cinetica acumulata va fi consumata sub forma de caldura pe rezistenta RF. Schema electrica echivalenta si caracteristica mecanica sunt prezentate in figura 2.16.
Ecuatia caracteristicii mecanice este:
(2.55)
unde valoarea curentului de franare, respectiv a cuplului de franare sunt negative. Dezavantajul acestui procedeu consta in scaderea cuplului de franare odata cu scaderea vitezei masinii.
Fig. 2.16. Franarea dinamica nerecuperativa.
In cazul franarii la gol, considerand inductivitatea indusului masinii neglijabila, se obtine:
(2.56 - 2.60)
Solutia ecuatiei 2.60 va fi:
(2.61)
iar pentru curentul de franare:
(2.62)
Fig. 2.17. Evolutia vitezei si a curentului masinii de curent continuu cu excitatie separata, in cazul franarii dinamice nerecuperative.
2. Masini de curent continuu cu excitatie serie
2.1. Franarea propriu-zisa prin inversarea sensului de rotatie
Acest procedeu este similar cu cel prezentat pentru masina cu excitatie separata. Metodologia de determinare a carcteristicilor reostatice a fost mentionata analitic in relatiile 2.49 - 2.51 si prezentata grafic in figura 2.12.
Pentru rezistente de franare mai mari, punctul de functionare va trece in cadranul IV al planului caracteristicii mecanice ( - M).
2.2. Franarea prin contraconectare
La fel ca si la masinile de curent continuu cu excitatie derivatie sau separata, se schimba polaritatea tensiunii de alimentare simultan cu introducerea unei rezistente de franare. Dar, sensul fluxului de excitatie trebuie sa-si mentina valoarea, deoarece altfel nu se poate obtine cuplu de franare. Expresia caracteristicii mecanice pentru acest caz este:
(2.63)
sau:
(2.64)
Franarea dinamica recuperativa
Trecerea din cadranul I in cadranul II al planului caracteristicilor mecanice ( - M) nu se poate realiza prin cresterea vitezei masinii. Acest lucru se intampla datorita scaderii tensiunii electromotoare simultan cu scaderea fluxului din masina, deci simultan cu incarcarea acesteia. Tensiunea de alimentare ramane in permanenta mai mare decat tensiunea electromotoare. Pentru a realiza o franare dinamica recuperativa, excitatia trebuie conectata separat la o sursa de tensiune mica si curent mare. Practic, masina este conectata ca o masina de curent continuu cu excitatie separata.
2.4. Franarea dinamica nerecuperativa
Franarea dinamica se poate realiza prin deconectarea indusului masinii si conectarea lui pe o rezistenta. In ceea ce priveste excitatia, sunt posibile doua variante: infasurarea de excitatie ramane conectata in serie cu indusul (generator autoexcitat), pastrandu-se sensul fluxului din regimul de motor sau se poate alimenta excitatia independent la o sursa de alimentare. Cazul al doilea este identic cu cel prezentat la paragraful 1.4.
Expresia caracteristicii mecanice pentru primul caz este:
(2.65)
Si in acest caz, la oprire se poate folosi o schema de comanda secventiala pentru scurtcircuitarea treptelor reostatului de franare.
