Работа трехфазной асинхронной машины в режимах генератора и электромагнитного тормоза

Работу трехфазной машины в режимах двигателя, генератора и электромагнитного тормоза (см. § 14.3) отражает универсальная характеристика MBp(s) (рис. 14.32).

Режим генератора. Для работы асинхронного генератора (s< 0), как и для работы асинхронного двигателя, необходим реактивный индуктивный ток, т. е. ток намагничивания. Баланс реактивных мощностей возможен либо при подключении асинхронного генератора к сети синусоидального тока, либо при автономной работе — подключением параллельно обмоткам фаз статора конденсаторов. В последнем случае при запуске асинхронного генератора в работу имеет место явление самовозбуждения, аналогичное описанному в § 13.9.

Режим электромагнитного тормоза. В режиме электромагнитного тормоза (s> 1) направление тока в обмотке ротора по сравнению с режимом двигателя не изменится. Поэтому вращающий момент будет противодействовать тормозному моменту при их отношении Мвр < Мтор. Следовательно, машина будет получать механическую энергию, подводимую со стороны вала, и электрическую энергию из сети, преобразуя и ту и другую в тепловую энергию потерь.

Чтобы перевести двигатель в режим электромагнитного тормоза, применяется противовключение, т. е. изменение порядка подключения

к сети любых двух фаз статора (см. рис. 14.8, б). При этом направление вращения магнитного поля машины изменится на противоположное. Когда ротор остановится, необходимо отключить машину от сети, чтобы избежать ее перехода в режим двигателя.

Режим электромагнитного тормоза применяется для быстрого останова двигателя или торможения, например в подъемных устройствах при спуске грузов.

Двухфазные и однофазные асинхронные двигатели

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Для работы от однофазного источника питания применяются асинхронные двигатели, которые по способу создания начального вращающегося момента разделяются на двухфазные и однофазные.

Двухфазные асинхронные двигатели имеют две обмотки, расположенные в пазах статора так, что их оси смещены в пространстве на угол п/2. Обмотка wx включается в сеть непосредственно, а обмотка м?2 — через фазосдвигающее устройство, в качестве которого используется конденсатор С (рис. 14.33). При этом выполняются условия создания вращающегося магнитного поля: наличие двух синусоидальных магнитных потоков, смещенных в пространстве и сдвинутых по фазе.

Для получения кругового вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы значения МДС обмоток были равны между собой Ixwx = /2w2 и фазовый сдвиг между токами равен я/2.

При этом составляющие магнитного поля Вх и Ву будут изменяться подобно выражениям в (14.4) и (14.5).

Если выбранный конденсатор обеспечивает круговое вращающееся магнитное поле при пуске двигателя, то при номинальной нагрузке токи /, и /2 в обмотках wx и и>2 изменяются и вращающееся магнитное поле станет эллиптическим, что обусловит уменьшение вращающего момента.

Этот недостаток можно устранить отключением части конденсаторов при переходе от режима пуска к рабочему режиму.

Однофазные асинхронные двигатели имеют одну обмотку, расположенную в пазах статора и состоящую в общем случае из к-р катушечных групп (14.7), и ротор с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьего колеса (см. рис. 14.3, б). При токе в обмотке статора /стат= /т sin со/ его магнитное поле неподвижно в пространстве, а индукция изменяется синусоидально. При этом вращающий момент двигателя равен нулю. Если ротор однофазного двигателя раскрутить в любом направлении при помощи внешней силы, то в дальнейшем ротор будет вращаться самостоятельно и двигатель может развивать значительный вращающий момент.

Сходные условия создаются в трехфазном двигателе при отключении одной из фаз. В условиях однофазного питания трехфазный двигатель продолжает работать. При этом во избежании сильного нагрева обмоток двух фаз, остающихся включенными, необходимо нагрузку двигателя уменьшить до 50—60 % номинальной.

Рассмотрим работу однофазного двухполюсного двигателя (р= 1). Аналогично магнитному полю фазы А трехфазного двигателя (см. рис. 14.8, а) вектор магнитной индукции поля статора Встат однофазного двигателя направлен вдоль оси обмотки статора с током /стат = /msin cot и изменяется синусоидально Встйт = Вт sin со? (рис. 14.34). Представим магнитное поле статора как результат наложения двух магнитных полей В^, и В^,, с одинаковой индукцией В

Дп<гг1 = Д-гати = ~ вращающихся в противоположных направлениях с частотой вращения пх, т. е. с угловой скоростью Qx = (o.

Противоположно вращающиеся магнитные поля индуцируют в обмотке неподвижного ротора одинаковые ЭДС и возбуждаемые ими токи. Токи в обмотке ротора, взаимодействуя с вращающимися полями, создают два одинаковых вращающих момента, направленных встречно и уравновешивающих друг друга.

Равенство моментов нарушается, если привести ротор во вращение в любом направлении. Вращающий момент, создаваемый полем, вращающимся в том же направлении, что и ротор, становится больше момента, развиваемого обратно вращающимся полем. Это объясняется тем, что относительно обратно вращающегося магнитного поля скольжение ротора, вращающегося с частотой п, равно

где 5, — скольжение ротора по отношению к прямо вращающемуся полю.

При малых скольжениях sx частота ЭДС, индуцируемой в обмотке ротора обратно вращающимся полем, близка к удвоенной частоте сети. Для такой частоты индуктивное сопротивление цепи ротора много больше ее активного сопротивления, а магнитные линии поля токов, возбуждаемых в цепи ротора обратно вращающимся полем, направлено ему навстречу (см. рис. 14.20). В результате суммарное вращающееся магнитное поле двигателя мало отличается от кругового и противодействующий момент обратно вращающегося поля мал.

Вращающий момент Мвр однофазного двигателя можно рассматривать как разность прямого Л/вр1 и обратного МврП вращающих моментов (рис. 14.35). Существенной особенностью однофазного двигателя

является небольшой отрицательный вращающий момент А/вр0 при синхронной частоте вращения ротора по отношению к прямо вращающемуся полю.

Увеличение скольжения sx при увеличении нагрузки вызывает в однофазном двигателе увеличение тормозного момента обратно вращающегося поля, вследствие чего его работа менее устойчива, чем трехфазного. Из-за ряда дополнительных потерь КПД однофазного двигателя ниже, чем КПД трехфазного.

Пуск однофазного двигателя осуществляется применением пускового устройства. Чаще всего это дополнительная обмотка, подобная второй обмотке двухфазного двигателя, рассчитанная на кратковременную нагрузку током и отключаемая по окончании пуска. Последовательно с дополнительной обмоткой включается фазосдвигающее устройство.

Асинхронные двигатели с расщепленными полюсами можно рассматривать как промежуточные конструкции между однофазными и двухфазными асинхронными двигателями (рис. 14.36). Этот двигатель имеет короткозамкнутую обмотку wK, охватывающую часть явно выраженного полюса, на котором размещена главная (первичная) обмотка 7. Ток 7[ в обмотке 7, подключенной к сети, возбуждает магнитный поток Ф„ часть которого пронизывает обмотку wK и индуцирует в ней ЭДС и ток /2, значительно отстающий по фазе от тока /,. Ток /2 возбуждает второй магнитный поток двигателя. Таким образом, в двигателе создается система двух синусоидальных магнитных потоков, смещенных пространственно и сдвинутых по фазе. При этом возникает вращающий момент (12.10), действующий на ротор с коротко- замкнутой обмоткой 2. Такие двигатели имеют мощность 0,5—30 Вт и применяются в устройствах автоматики в качестве привода исполнительных механизмов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >