С фазным ротором с помощью реостатов в цепи ротора

 

Для регулирования вращения асинхронного двигателя с фазным ротором (АДФ) применения все рассмотренные способы. Но практически из них находит применение лишь способ изменения скорости с помощью реактора насыщения.

В основном же для регулирования частоты вращения АДФ используются способы, основанные на воздействии на вторичную цепь. Существует два способа:

1) включение в цепь ротора реостата,

2) введение в цепь ротора добавочной ЭДС частоты скольжения.

Рассмотрим первый способ.

Регулирование частоты вращения АДФ можно осуществить по схеме, аналогичной, рассмотренной выше схем пуска (реостатный пуск). Однако в данном случае реостат рассчитывается на длительную работу. Известно, что включение в цепь ротора добавочного сопротивления приводит к смещению Мm в сторону больших скольжений (рис.2.39).

В данном случае при двигатель переходит с одной характеристики на другую, (то есть из точки 1 в точку 2 и т.д.) при этом S увеличивается, а частота уменьшается: .

Определим величину добавочного сопротивления в цепи ротора при :

,

следовательно,

.

Способ неэкономичен, так как связан с большими потерями в цепи ротора.

 

Особые режимы работы и виды асинхронных машин

Асинхронный генератор

Теоретически скольжение АМ в режиме генератора может изменяться в пределах . Для осуществления этого режима работа АМ включается в сеть переменного тока и вращается посторонним двигателем частотой вращения n>n₁ в сторону вращения поля.

Перед включением АМ генератором ее следует раскрутить в сторону вращения поля до частоты n ≈ n₁. Так как в генераторном режиме , то активная составляющая вторичного тока изменяет свой знак по сравнению с двигательным режимом

,

следовательно, меняет знак и электромагнитный момент

.

Момент становится тормозным. Реактивная составляющая вторичного тока не меняет знак

,

в результате, можно построить векторную диаграмму асинхронного генератора (рис.2.40), имея виду, что .

Из векторной диаграммы следует, что активная составляющая первичного тока , так как , следовательно, P₁=m₁I₁U₁ . Таким образом, в отличие от АД, асинхронный генератор не потребляет из сети активную мощность, а отдает ее в сеть, преобразуя механическую мощность с вала в электрическую. Об этом также свидетельствует изменение знака сопротивления , включаемое во вторичную цепь схемы замещения АМ, приведенной к работе трансформатором.

Это сопротивление становится отрицательным, следовательно, изменит знак и мощность, выделяемая в этом сопротивлении , что эквивалентно механической мощности .

Что касается реактивных составляющих первичного тока и первичной мощности, то они не меняют своего знака по сравнению с двигательным режимом

, Q₁=m₁ I₁U₁ .

Таким образом, асинхронный генератор (АГ), как и АД, потребляет реактивный ток и реактивную мощность из сети. Следовательно, АГ может работать лишь на сеть, на которую одновременно работают источники, вырабатывающие реактивную мощность (СГ, конденсаторы). Это существенный недостаток АГ и он применяется относительно редко. Этот режим используется как побочный при использовании АД. Изобразим энергетическую диаграмму АГ (рис.2.41).

Режиму АГ соответствует нижняя часть круговой диаграммы.

Рассмотрим работу АГ в автономном режиме (рис. 2.42). В этом случае к зажимам АМ подключается батарея конденсаторов. В этом случае АГ самовозбуждается, причем процесс самовозбуждения аналогичен процессу в генераторе постоянного тока с самовозбуждением (рис. 2.43).

Условия самовозбуждения – наличие остаточного потока ротора. При вращении ротора наводит в обмотке ротора , под действием которой протекает ток , который является одновременно намагничивающим током АГ.

 

Он вызывает увеличение ЭДС до значения , что вызывает дальнейшее увеличение тока и т.д. Самовозбуждение идет пока >U_c=I_cx_c и прекращается в точке А, в которой наступает равенство .

 

2.8.2. Режим противовключения (электромагнитного тормоза)

 

В этом режиме ротор АМ, подключенный к сети вращается в сторону, противоположную вращению поля, следовательно, частоте вращения ротора n<0, а скольжение . Вращение осуществляется за счет механической энергии внешнего приводного механизма. Теоретически скольжение изменяется в пределах . На практике обычно . В режиме противовключения активная и реактивная составляющие вторичного тока имеют те же знаки, что и в двигательном режиме. В режиме противовключения АМ развивает положительный электромагнитный момент, действующий в направлении поля, однако он является тормозящим, т.к. действует встречно по отношению к вращению ротора.

С другой стороны к ротору приложен внешний вращающий момент и таким образом машина получает механическую мощность с вала. Об этом свидетельствует изменение знака воображаемого сопротивления , включенного во вторичную цепь схемы замещения АМ, приведенной к работе трансформатором. Это сопротивление становится отрицательным. Отрицательной оказывается и выделенная в нем электрическая мощность , что является эквивалентом мощности механической.

Таким образом, АМ в режиме противовключения потребляет мощность с двух сторон: электрическую со стороны сети и механическую со стороны вала, и вся эта мощность расходуется на потери в машине и в основном на покрытие электрических потерь в обмотке ротора. Полезной мощности АМ в этом режиме не развивает. В связи с этим режим электромагнитного тормоза является самым тяжелым в тепловом отношении.

В данном случае электромагнитная мощность, получаемая от сети, переводится на ротор, частично покрывая электрические потери в роторе. Другая часть потерь покрывается за счет механической мощности с вала.

В соответствии с этим изобразим энергетическую (рис. 2.44) и векторную

(рис. 2.45) диаграмму АМ.

В этом режиме сопротивление мало, поэтому вторичный ток и угол значительны. При этом первичный ток и угол также велики. Это подтверждает, что режим противовключения является тяжелым в тепловом отношении.

Режим электромагнитного тормоза применяется для торможения и остановки АД и приводимых им в движение механизмов.

Это осуществляется путем изменения направления вращения поля за счет переключения двух любых питающих проводов (фаз) обмотки статора. Механическая мощность развивается за счет вращения по инерции масс ротора и присоединенного к нему механизма при уменьшении частоты вращения. При n=0 машина отключается от сети. При осуществлении реверса отключение не происходит.

 

В случае АДФ, в процессе осуществления режима противовключения, в цепь ротора включают добавочные сопротивления (тормозной режим становится устойчивым).