Главная Машины переменного тока



ветвей с сопротивлениями Zq и Z2s. В дальнейшем для упрощения выражения вращающего момента двигателя и для удобства построения круговой диаграммы мы будем пренебрегать током /о, считая li = ~t2s-

Упрощенная эквивалентная схема фазы двигателя показана на рис. 21.3, б. Из этой схемы приведенный ток фазы обмотки ротора

l2sUilV{ri + r2Sf-{Xi + X2f . (21.13)


Рис. 21.3. Эквивалентные схемы асинхронного двигателя

Uf-E,

1

\ J

hp Фтах

X i X 1

Рис. 21.4. Упрощенная векторная, диаграмма асинхронного двигателя (а) и генератора (б)

Из упрощенной эквивалентной схемы, пренебрегая падением напряжения в сопротивлении обмотки статора Zi = rivf/Xi, т. е. считая £?]=-El, построим упрощенную векторную диаграмму асинхронного двигателя (рис. 21.4, а). Так как токи статора и приведенного ротора равны и противоположно направлены (/i=-/2s), то и активные и реактивные составляющие этих токов также равны и противоположно направлены: /10=-/га и /ip=-/гр-

Из упрощенной диаграммы видно, что активная составляющая тока статора совпадает с напряжением, т. е. двигатель потребляет



электрическую энергию из сети, преобразуя ее в механическую, а реактивная составляющая тока статора отстает от напряжения на л/2, т. е. двигатель потребляет из сети реактивную мощность, необходимую для создания магнитного потока.

Активная составляющая тока ротора пропорциональна первой степени скольжения, а реактивная составляющая пропорциональна второй степени скольжения:

/2а=/25СОЗ 2 =

Е2Г2

(г;)2+(2.)2

l2p=hs sin Щ =

1/(4)2+ (2.) 1/(4)2+ (;Г2,)2 22 «,52

(Г2)2 + (2.)2

-СЧЭ

(21.14)

§ 21.3. Работа асинхронной машины генератором и тормозом

Асинхронная машина так же, как и любая электрическая машина, обратима, т. е.. может работать и двигателем и генератором. Если предположить, что ротор асинхронной машины вращается каким-либо первичным двигателем с частотой, большей частоты вращающегося поля статора П2>пи т. е. скольжение отрицательно 5==(ni-П2)/п1<0, то на валу машины будет создан тормозной момент и машина не вырабатывает, а потребляет механическую энергию. При изменении знака скольжения активная составляющая тока ротора, пропорциональная первой степени скольжения, изменит знак, а реактивная составляющая, пропорциональная квадрату скольжения, знака не изменит. Упрощенная векторная диаграмма для этого случая показана на рис. 21.4, б. Из нее видно, что активная составляющая тока статора /ia=-/2а изображена вектором, повернутым относительно вектора приложенного напряжения на угол л, т. е. потребляемая мощность из сети Рал =/"i lA cos ф1 стала отрицательной, так как щ>п12 и, следовательно, машина отдает в сеть электрическую энергию. Таким образом, при отрицательном скольжении (n2>ni) асинхронная машина потребляемую механическую энергию преобразовывает в энергию электрическую, т. е. работает генератором.

На упрощенной векторной диаграмме показано, что реактивная составляющая тока статора /2р знака не меняет при изменении знака скольжения. Это значит, что асинхронная машина при работе генератором потребляет реактивную мощность так же, как и



Нагрузка



при работе двигателем. Эта реактивная мощность необходима для возбуждения магнитного поля. Следовательно, асинхронная машина может генерировать только активную мощность и для работы асинхронного генератора необходим какой-либо источник реактивной мощности. Таким источником может быть синхронный генератор, работающий параллельно с асинхронным генератором.

Возможно самовозбуждение асинхронного генератора. Для этого обмотки статора соединяют с батареей конденсаторов (рис. 21.5). Сердечник ротора обладает некоторым (обычно малым)

остаточным магнетизмом Фо. При вращении ротора каким-либо первичным двигателем в каждой фазе обмотки статора будет индуктирована э. д. с. Eq остаточным потоком ротора, отстающая от потока на я/2. При включении обмоток статора на емкость под действием Е протекает ток /с, опережающий Ео на я/2. Этот ток создает магнитный поток Фс, направленный согласно с потоком Фо, вследствие чего общий магнитный поток увеличивается, вызывая увеличение э. д. с, и тока в статоре. При повышении тока статора происходит дальнейшее увеличение магнитного потока, что вновь увеличит э. д. с. и ток статора и т. д., т. е. генератор возбуждается. Этот процесс будет протекать, пока э. д. с. обмотки статора не окажется уравновешенной падением напряжения в емкостном сопротивлении. Напряже-. ние, устанавливающееся на зажимах генератора, зависит от величины емкости. При увеличении емкости напряжение «а зажимах генератора увеличивается. Для уменьшения емкости конденсаторов следует обмотки статора соединять звездой, а конденсаторы - треугольником. При работе асинхронного генератора параллельно с сетью частота тока сети постоянна. При работе генератора с самовозбуждением изменение нагрузки вызывает изменение частоты тока. Для поддержания постоянства частоты надо при увеличении нагрузки увеличить частоту вращения ротора.

Тормозной режим работы асинхронной машины будет в том случае, когда поле статора и ротор вращаются в противоположных направлениях. При этом частота вращения ротора окажется отрицательной и скольжение S=[fi]-(-«2)]/"!== (Wi + n2)/fii>l.

Практически режим электромагнитного тормоза применяют для быстрой остановки или для уменьшения скорости спуска груза на кранах и подъемниках. Для этой цели изменяют чередования фаз статора, переключая два провода, которые включают обмотки статора в сеть. При этом изменяется на обратное направление вращения поля статора тогда, когда ротор двигателя по инерции или под действием опускаемого груза продолжает вращаться в прежнем направлении. Развиваемый машиной момент направлен по

Рис. 21.5. Схема бамо возбуждения асинхронного генератора



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.0125