2.9. Асинхронная машина в качестве генератора

В качестве самостоятельного генератора асинхронная машина употребляется очень редко.

Этот режим встречается в период торможения двигателей. Но иногда асинхронная машина используется в генераторном режиме. В этом режиме асинхронная машина может работать либо в тормозном режиме, при этом для создания потока используется энергия сети, либо в автономном режиме с использованием емкости для самовозбуждения.

Обычно синхронный генератор потребляет из сети реактивную мощность для создания магнитного потока. Чтобы перевести асинхронную машину в генераторный режим, ее нужно разгрузить, а затем вращать ротор со скоростью выше синхронной (n > n₁), при этом скольжение становится отрицательным. Фаза ЭДС ротора изменяется на 180. Это приводит к тому, что активная составляющая тока ротора изменит свой знак, а реактивная составляющая оставит свое направление, т.к. независимо от режима машиной потребляется реактивная мощность для создания магнитного потока.

Докажем это аналитически. Ток в роторе

, из рис.1. ток , тогда , т.е. при скольжении S < 0,

то активная составляющая тока ротора изменит свой знак.

Активная составляющая тока ротора I_2r не изменит своего знака при переходе машины в генераторный режим.

, ,

2.9.1. Векторная диаграмма асинхронного генератора

Из векторной диаграммы видно, что активная составляющая тока в роторе, а следовательно и активная составляющая тока в статоре изменили свой знак.

2.9.2. Однофазный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель по своим рабочим характеристикам уступает 3^х фазному. Но он имеет то преимущество, что питается от однофазной сети. У однофазного двигателя в пазах статора укладываются две обмотки сдвинутые в пространстве на 90 эл. градусов. Но вторая (пусковая обмотка) используется только на период пуска, после чего она отключается. Ротор обычно короткозамкнутый. Однофазная обмотка создает пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на прямой поток и обратный. При пуске (n = 0) моменты от прямого и обратного потока равны и противоположны. По этому пусковой момент М_п = 0 (рис.1). Если сдвинуть ротор по направлению прямого поля, то ротор разгонится до скорости близкой к скорости поля Ф_пр.

Его скорость n = n₁(1 - S) по отношению к прямому полю. Скорость вращения обратного поля относительно ротора определится:

,

т .е. обратное поле по отношению к ротору вращается почти с двойной скоростью. Отсюда индуктивное сопротивление ротора от обратного поля будет большим, а активная составляющая тока в роторе будет малой и момент от обратного поля будет малым. А момент от прямого поля будет большим, т.к. скольжение при разгоне уменьшается, уменьшается Х_2пр, а следовательно активная составляющая тока ротора от прямого поля будет возрастать и момент так же возрастет, что подтверждается на кривых момента от прямого и обратного поля.

И з рис.2 видно, что при S = 1 пусковой момент равен нулю (М_п = 0).

Для создания пускового момента используется пусковая обмотка. Обмотка возбуждения и пусковая обмотка создают вращающееся магнитное поле, которое наводит в обмотке ротора ЭДС и ток, и создается асинхронный момент.

При пуске включается пусковая обмотка и создается асинхронный момент, после разгона ротора пусковая обмотка отключается ключом К, рис.3.

Условия создания кругового поля двумя обмотками:

1. Обмотки в пространстве должны быть сдвинуты на 90.

2. Токи и потоки в обмотках должны быть сдвинуты во времени на 90.

3. Намагничивающие силы обмоток должны быть равны F_А = F_В

При невыполнении одного из них поле будет эллиптическим.

На рис.4 представлены разновидности полей (круговое, пульсирующее и эллиптическое).

На рис.5 представлена зависимость момента от скольжения с учетом пусковой обмотки.

Представим диаграммы токов обмоток при различных фазосдвигающих элементах.

Наилучшим фазосдвигающим элементом является ёмкость.

Использование 3^х фазного двигателя в однофазном режиме.

, мкФ