ΠΕΔΗΣΗ (ΦΡΕΝΑΡΙΣΜΑ) ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Οι ηλεκτροκινητήρες με φρένο είναι κατάλληλοι για  μηχανήματα που απαιτούν άμεση πέδηση, σωστή τοποθέτηση, επαναλαμβανόμενη λειτουργία, συχνή εκκίνηση και  αποφυγή ολίσθησης, όπως τα μηχανήματα ανυψώσεως, μηχανήματα μεταφοράς, μηχανήματα συσκευασίας, μηχανήματα τροφίμων, μηχανήματα εκτύπωσης, ύφανσης και μειωτήρες . 

Η πέδηση (φρενάρισμα του άξονα) ενός τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους:

1) Ελεύθερη πέδηση: Διακόπτεται η τάση και ο κινητήρας σταματάει μετά από αρκετό χρονικό διάστημα, χωρίς όμως καταπονήσεις

 2) Μηχανική πέδηση: Πραγματοποιείται μέσω ειδικών σιαγόνων που πιέζουν τον άξονα του κινητήρα. Παρουσιάζουν συχνές φθορές και απαιτείται μεγάλος χρόνος πέδησης.

Μια μηχανική πέδη γενικά αποτελείται από δύο επιφάνειες τριβής (σιαγόνες) οι οποίες είναι κατασκευασμένες έτσι ώστε να αγκαλιάζουν ένα τύμπανο συνδεδεμένο στον άξονα του κινητήρα.

Η ένταση του ελατηρίου κρατάει τις σιαγόνες πάνω στο τύμπανο και επέρχεται η πέδηση σαν αποτέλεσμα της τριβής μεταξύ των σιαγόνων και του τυμπάνου. Ένας σωληνοειδής μηχανισμός απαιτείται για να απελευθερώνει τις σιαγόνες.

Σε μια μαγνητική λειτουργούσα πέδη οι σιαγόνες κρατιούνται σε ελεύθερη θέση με ένα μαγνήτη, τόσο χρόνο όσο το μαγνητικό πεδίο είναι ενεργοποιημένο.

Εάν σε κάποια στιγμή ένα σφάλμα διακόψει την ισχύ ή υπάρχει απώλεια ισχύος τότε οι σιαγόνες εφαρμόζονται ακαριαία και δίνουν ένα γρήγορο σταμάτημα.

Τα άκρα του πηνίου μιας μαγνητικής πέδης εναλλασσομένου ρεύματος συνδέονται κανονικά στα άκρα του κινητήρα.

Μόλις τα άκρα του κινητήρα πάρουν τάση, αμέσως ενεργοποιείται το πηνίο της πέδης και απελευθερώνει το τύμπανο από τις σιαγόνες.

Οι μαγνητικές πέδες δίνουν ένα ομαλό σταμάτημα το οποίο κάνει αυτές ιδιαίτερα εναρμονισμένες σε υψηλής αδράνειας φορτία.

Τα πιο σύγχρονα συστήματα μηχανικής πέδης περιέχουν αντί για σιαγόνες και τύμπανο, συστήματα με ελατήρια και δίσκους τριβής (fermouit) και ο ηλεκτρομαγνήτης μπορεί να είναι AC ή DC. Επίσης έχουν και μοχλό απελευθέρωσης του φρένου.

Ο δίσκος φρένου συναρμολογείται στο άκρο του άξονα του ηλεκτροκινητήρα. Όταν η ισχύς παρέχεται στον κινητήρα, η μαγνητική δύναμη απορροφά τον οπλισμό και πιέζει τα ελατήριο. Έτσι ο δίσκος αποσυνδέεται του οπλισμού και τότε ο κινητήρας αρχίζει να περιστρέφεται ομαλά . Όταν η παροχή ρεύματος διακοπεί, δεν ασκείται  μαγνητική δύναμη και ο οπλισμός ωθείται από το ελατήριο, συμπιέζει το δίσκο του φρένου, δημιουργώντας έτσι μια δράση πέδησης.

3) Ομαλή πέδηση: Διακόπτεται βαθμιαία η τάση τροφοδοσίας προς αποφυγή απότομης παύσης λειτουργίας (π.χ σε αντλίες, μεταφορικές ταινίες, γερανούς). Η πραγματοποίηση της μεθόδου προυποθέτει την ύπαρξη ράμπας επιβράδυνσης που υπάρχει μόνο στα soft starter και στα inverter

Στην περίπτωση φρεναρίσματος του κινητήρα ή συνθηκών σημαντικής επιβραδύνσεως (regenerative operation), η ενέργεια του κινητήρα θα πρέπει να επιστραφεί πίσω στο Inverter. Σε αυτή τη διαδικασία και για την προστασία του Ιnverter από υψηλές τάσεις, αλλά και για να μικρύνουμε χρονικά αυτή τη διαδικασία είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μονάδα πέδησης και αντίσταση φρένου.

Οι αντιστάσεις φρένου έχουν το μειονέκτημα να μετατρέπουν την ενέργεια που επιστρέφει σε  θερμότητα. Η επιστρεφόμενη ενέργεια δε χρησιμοποιείται για άλλους.

Οι μονάδες πέδησης, τις περισσότερες φορές και για τις ευρέως χρησιμοποιούμενες ισχείες Inverter, είναι ενσωματωμένες στα Ιnverter. Από κάποια ισχύ και πάνω είναι εξωτερικές συσκευές και θα πρέπει να συνδεσμολογηθούν στα Inverter.

Για παράδειγμα στις σειρές των Inverter YASKAWA είναι :

·         L1000V: Περιλαμβάνονται στο Inverter από  4 kW έως 15 kW

·         L1000A: Περιλαμβάνονται στο Inverter από 4 kW έως 30 kW

·         L7: Περιλαμβάνονται στο Inverter από 4 kW έως 18,5 kW

Σε αυτές τις περιπτώσεις απαιτείται μόνο η Αντίσταση Φρένου. Πάνω από τις προαναφερθείσες ισχείες η  Μονάδα Πέδησης είναι εξωτερική και πρέπει να συνδεσμολογηθεί

4) (Δυναμική πέδηση) Με συνεχή τάση: Ο στάτης αποσυνδέεται από το τριφασικό δίκτυο και τροφοδοτείται με συνεχή τάση από πηγή ή μέσω ανορθωτή.

Οι διάφορες συνδεσμολογίες του στάτη, που χρησιμοποιούνται στη συγκεκριμένη μέθοδο, είναι:

Η δυναμική πέδηση  μετατρέπει τον ασύγχρονο κινητήρα σε σύγχρονη γεννήτρια; Και όλη η ενέργεια της πέδησης απορροφάται από το δρομέα. Ο έλεγχος της ροπής πέδησης επιτυγχάνεται ρυθμίζοντας τη συνεχή τάση.
Η μέθοδος αυτή επιλέγεται όταν έχουμε μηχανές με μεγάλη αδράνεια.

Κύκλωμα ισχύος

Κύκλωμα αυτοματισμού

5) Πέδηση με αναστροφή της φοράς του μαγνητικού πεδίου: Με αυτή τη μέθοδο γίνεται στιγμιαία αλλαγή φοράς περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη με τη βοήθεια ενός χρονικού ρυθμισμένου για κλάσματα δευτερολέπτου. 
Τη στιγμή της εναλλαγής της φοράς περιστροφής του πεδίου (ολίσθηση s), ο δρομέας συνεχίζει και κινείται με την ίδια φορά περιστροφής (αλλά με ολίσθηση ( 2-s )) . 

Η αναπτυσσόμενη ηλεκτρική ροπή αλλάζει πρόσημο και προστίθεται με τη ροπή του φορτίου , ώστε να επαναφέρει τον κινητήρα στη σωστή φορά περιστροφής.

Η παραγόμενη μηχανική ισχύς στην περιοχή λειτουργίας,  2 < s < 1, είναι αρνητική. Οι απώλειες χαλκού του δρομέα είναι αρκετά υψηλές, καθόσον είναι ίσες με το άθροισμα της ισχύος διακένου και της μηχανικής ισχύος στον άξονα περιστροφής.

Για το καλύτερο σταμάτημα του κινητήρα χρειάζεται ένας αισθητήρας ταχύτητας, για να αποσυνδεθεί ο κινητήρας από το δίκτυο, μόλις οι στροφές φτάσουν κοντά στο μηδέν. Διαφορετικά ο κινητήρας θα αλλάξει φορά περιστροφής.

Έντονη καταπόνηση του κινητήρα από τα υπερβολικά ρεύματα στο στάτη και το ρότορα

Κύκλωμα ισχύος

Κύκλωμα αυτοματισμού

Άλλη περίπτωση βοηθητικού κυκλώματος με αναστροφή μαγνητικού πεδίου χωρίς χρονικό

Δείτε στο παρακάτω video την πέδηση ενός τριφασικού κινητήρα με συνεχή τάση και με αναστροφή του μαγνητικού πεδίου του στάτη