20. Схема замещения асинхронной двигателя

У равнениям напряжений и токов, а также векторной диаграмме асинхронного двигателя соответствует электрическая схема замещения асинхронного двигателя.

На рис. 12.2, а представлена Т-образная схема замещения. Магнитная связь обмоток статора и ротора в асинхронном двигателе на схеме замещения заменена электрической связью цепей статора и ротора. Активное сопротивление можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае асинхронный двигатель аналогичен трансформатору, работающему на активную нагрузку. Сопротивление — единственный переменный параметр схемы. Значение этого сопротивления определяется скольжением, а следовательно, механической нагрузкой на валу двигателя. Так, если нагрузочный момент на валу двигателя М₂ = 0, то скольжение s . При этом , что соответствует работе двигателя в режиме х. х. Если же нагрузочный момент на валу двигателя превышает его вращающий момент, то ротор останавли­вается (s = 1). При этом , что соответствует режиму к. з. асинхронного двигателя.

Более удобной для практического применения является Г-образная схема замещения (рис. 12.2, б), у которой намагничиваю­щий контур (Z_m = r_m + jx_m) вынесен на входные зажимы схей i замещения. Чтобы при этом намагничивающий ток не изменил своего значения, в этот контур последовательно включают сопротивления обмотки статора r₁ и х₁. Полученная таким образом схема удобна тем, что она состоит из двух параллельно соединенных контуров: намагничивающего с током и рабочего с током — .

24. Трехфазная асинхронная машина в генераторном режиме. Генераторный режим (— оо < s < 0). Для осуществления генераторного режима работы асинхронной машины ее нужно включить в сеть переменного тока и вращать с помощью соответствующего приводного двигателя (машина постоянного тока, тепловой или гидравлический двигатель) в сторону вращения магнитного поля со скоростью п, превышающей синхронную скорость п_х. Скольжение машины при этом, отрицательно.

Теоретически скорость п в генераторном режиме может изменяться в пределах п₁ <п < оо, чему соответствует изменение скольжения в пределах 0 > s > — оо. В действительности высокие скорости вращения недопустимы по условиям механической прочности, а по условиям ограничения потерь и нагревания и сохранения высокого к. п. д. в генераторном режиме возможны абсолютные значения скольжения такого же порядка, как и в двигательном режиме.

В генераторном режиме s < 0 и, согласно выражению (24-85), по-прежнему /_2г>0, а величина 1_2а меняет знак, т. е. становится отрицательной и меняет свою фазу на 180°. Физически это объясняется тем, что поле вращается относительно ротора по сравнению с двигательным режимом в обратную сторону, вследствие чего изменяются знаки э. д. с. Е_2S и активной составляющей тока /₂. В результате изменяется также знак вращающего момента, т. е. последний действует против направления вращения и становится тормозящим.

На основании изложенного на рис. 24-11, б построена векторная диаграмма асинхронного генератора. Вектор первичного тока,

в

Рис. 24-11. Векторные диаграммы асинхронной машины при работе в режимах двигателя (в), генератора (б) и противовключения (в)

следствие поворота I₂ почти на 180° также поворачивается в сторону вращения часовой стрелки. При этом > 90° и т. е. активные составляющие первичного тока и первичной мощности изменяют знак. Это означает, что машина уже не потребляет,, как в режиме двигателя, а отдает в сеть активную мощность и активный ток, т. е. работает в режиме генератора и преобразует потребляемую с вала механическую энергию в электрическую.

28. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей В ряде специальных установок асинхронные машины с фазными роторами используются в качестве преобразователей частоты, для изменения фазы (фазовращатели) и для изменения напряжения (индукционные регуляторы). Одним из недостатков АД является неэкономичное регулирование частоты вращения. Частота вращения АД n_p = n_c (I - s) =(1 — s) при постоянном моменте сопротивления зависит от скольжения и частоты вращения поля. Изменение скольжения может быть достигнуто либо увеличением сопротивления цепи ротора, либо изменением потока. Первый способ применим лишь для АД с фазным ротором. Он дает возможность регулировать частоту вращения в широком диапазоне (практически от s = 1 до s = s_HOM), но не экономичен, так как в дополнительно введенных в цепь обмотки ротора резисторах возникают большие потери от полного тока ротора.

Изменение частоты вращения поля п_с достигается либо регулированием частоты тока питания, либо изменением числа полюсов обмотки статора. Регулирование изменением частоты тока питания в последние годы получает все большее распространение в связи с развитием и совершенствованием тиристорных преобразователей. Основным недостатком данного метода наряду с высокой стоимостью самого преобразователя, некоторым снижением надежности работы всей установки и увеличением ее габаритов является несинусоидальность тока на выходе преобразователя, отражающаяся на технических показателях АД.

Регулирование частоты вращения путем изменения числа полюсов статора широко распространено во многих приводных установках. Обмотки АД с переключением числа пар полюсов дают возможность ступенчатого (две, три или четыре ступени) регулирования частоты вращения. Многоскоростные АД применяются во многих промышленных приводах и выпускаются электромашиностроительными заводами как модификации основных серий машин общего назначения. Основным недостатком данного метода является невозможность плавного регулирования и меньшее, чем в обычных АД, использование активного объема машины: габаритные размеры многоскоростных АД всегда больше, чем односкоростных тех же мощности и частоты вращения.

В некоторых установках применяют способ регулирования частоты вращения введением добавочной ЭДС в цепь фазного ротора.

Источником добавочной ЭДС, частота которой должна быть равна частоте тока ротора (/₂ = s/j), может служить электромашинный или тиристорный преобразователь, частота на выходе которого определяется частотой вращения регулируемой машины.

Другие возможные методы регулирования частоты вращения АД не получили распространения.