Электрические машины асинхронные машины. Учебное пособие

Рекуперативное торможение. Под влиянием внешнего момента частота вращения двигателя может стать больше частоты вращения

магнитного поля (n n0), тогда двигатель будет работать в генераторном режиме и отдавать энергию в сеть. Такой режим возникает при регулировании скорости частотой напряжения или переключением числа пар полюсов, а также в приводах грузоподъёмных машин.

Рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть возможно при частоте вращения выше синхронной, например при спуске груза подъемным краном. При этом скольжение S будет отрицательным, следовательно, машина переходит в генераторный режим. В этом случае машина преобразует кинетическую энергию спускающегося груза в электрическую энергию и отдает ее в сеть. В машине создается тормозной момент, ограничивающий скорость опускания груза.

В режиме динамического торможения статор двигателя отключают от сети переменного напряжения и к двум его фазам подключают постоянное напряжение (рис. 12). В статоре создается постоянное магнитное поле, которое индуцирует во вращающемся роторе переменные ЭДЭ и ток. Взаимодействие этого тока с постоянным магнитным полем создаёт тормозной момент.

Рис. 12. Схема динамического торможения асинхронного двигателя

При нажатии на кнопку SB1 включается контактор К и происходит пуск двигателя М. Одновременно замыкаются контакты К1 и К2, включается реле времени РТ и замыкается контакт РТ. Но контактор

21

КТ не включается, так как размыкается контакт К3. Схема подготовлена к торможению.

Торможение двигателя начинается при нажатии на кнопку S2. Контактор К отключается, размыкаются контакты К в силовой цепи и отключается трёхфазное напряжение от статора. При этом отключается реле РТ, но его замыкающий контакт с выдержкой времени при размыкании замкнут на время, необходимоедля полнойостановкидвигателя.

После замыкания контакта К3 включается контактор КТ. Своими контактами КТ подключает постоянное напряжение к статору двигателя. Происходит динамическое торможение двигателя. После полной остановки двигателя контакт РТ размыкает цепь катушки контактора КТ, ионсвоимиконтактами КТотключает постоянноенапряжение.

Режим противовключения асинхронного двигателя может быть получен переключением на ходу двух фаз на статоре, что ведет к изменению направления вращения магнитного поля. Ротор продолжает вращаться в прежнем направлении, поэтому в машине создается тормозной момент. Скольжение становится больше единицы

S = ( n0 n) / ( n0) = 1 + (n / n0) и ток ротора превышает ток короткого замыкания, поэтому в цепь статора включают ограничивающее

сопротивление.

После остановки двигателя напряжение отключают, иначе произойдет его реверс. Такой же режим используется в приводах подъемных механизмовмостовых крановприспускегрузавтормозномрежиме.

12. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Из формул (3) и (5) следует, что частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты напряжения сети, числа пар полюсов и скольжения.

В современном электроприводе регулирование частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в основном осуществляется изменением частоты напряжения на статоре f2, так как частотавращения полястаторазависитотчастотытока, n0 = 60 f2 / p.

Асинхронные машины проектируются таким образом, что приложенное к статору напряжение U2 (рис. 13) уравновешивается ЭДС Е2, наводимойвобмоткестатора, безучетапотерьвактивномсопротивлении:

где kмп – константа двигателя.

22

с последовательного на параллельное соединение (рис. 14). Такое переключение приводит к уменьшению числа полюсов вдвое, которое увеличивает частоту вращения поля двигателя.

Рис. 14. Переключение обмоток статора:

а – р = 4; б – р = 2

Обозначим линейное напряжение через U, а допустимый ток обмоток через I. При соединении в звезду мощность двигателя:

Если предположить, что cos для звезды и двойной звезды остается без изменений и не учитывать потери в двигателе, то развиваемая мощность в два раза больше при вдвое большей скорости (рис. 15). Если с увеличением скорости двигателя пропорционально растет мощность, то момент двигателя остается неизменным. Таким образом, регулирование скорости может быть осуществлено при постоянном моменте или при постоянной мощности.

Рис. 15. Механические характеристики двухскоростного двигателя, регулируемого с постоянным моментом (а)

или с постоянной мощностью (б)

24

Серийно выпускаются двух- и трёхскоростные крановые асинхронные двигатели серий МТКН и МТКF. Например МТКF611 – 4/8/24, мощностью 30/15/3,7 кВт, 1415/690/165 об/мин. Этот способ регулирования нашел применение в некоторых волочильных станах и др.

25

Библиографический список

Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию : учеб. пособие для вузов / И.И. Алиев – 5-е изд., доп. – М. : ИП Радио-

софт, 2010. – 384 с.

Анисимова М.С. Электротехника и электроника : цепи несинусоидального тока, трансформаторы, электрические машины постоянного тока и асинхронные машины : практикум / М.С. Анисимова, И.С. Попова ; под ред. Ф.И. Маняхина. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2010. – 90 с.

Беневоленский С.Б. Основы электротехники : учеб. пособие для втузов / С.Б. Беневоленский, А.Л. Марченко. – М. : Изд-во физ.-мат.

лит., 2007. – 568 с.

Электрооборудование и электроснабжение : проектирование электропривода прокатных станов : метод. указ. / В.Е. Фединцев [и др.]. – 2-е изд. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2008. – 48 с.

Фединцев В.Е. Электрооборудование и электропривод: исследование характеристик электропривода с использованием программного обеспечения Labdrive: лаб. практикум / В.Е. Фединцев ; под ред. Ф.И. Маняхина. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2011. – 93 с.

26

Учебное издание

Попова Ирина Сергеевна

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Асинхронные машины

Учебное пособие

Редактор О.В. Иванова

Компьютерная верстка М.А. Шамарина

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

Издательский Дом МИСиС, 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

Тел. (495) 638-45-22

Отпечатано в типографии Издательского Дома МИСиС 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

тел. (499) 236-76-17, тел./факс (499) 236-76-35

27