- •Асинхронные машины
- •Работа асинхронной машины в генераторном режиме (механическая характеристика, энергетическая диаграмма).
- •Работа асинхронной машины в двигательном режиме (механическая характеристика, энергетическая диаграмма).
- •Где больше магнитные потери - в неподвижном статоре или во вращающемся роторе, почему?
Асинхронные машины
-
Работа асинхронной машины в генераторном режиме (механическая характеристика, энергетическая диаграмма).
Если ротор разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля, то изменится направление ЭДС в обмотке ротора и активной составляющей тока ротора, то есть асинхронная машина перейдёт в генераторный режим. При этом изменит направление и электромагнитный момент, который станет тормозным. В генераторном режиме работы скольжение .
Для работы асинхронной машины в генераторном режиме требуется источник реактивной мощности, создающий магнитное поле. При отсутствии первоначального магнитного поля в обмотке статора поток создают с помощью постоянных магнитов, либо при активной нагрузке за счёт остаточной индукции машины и конденсаторов, параллельно подключенных к фазам обмотки статора.
Асинхронный генератор потребляет реактивный ток и требует наличия в сети генераторов реактивной мощности в виде синхронных машин, синхронных компенсаторов,батарей статических конденсаторов (БСК). Из-за этого, несмотря на простоту обслуживания, асинхронный генератор применяют сравнительно редко, в основном в качестве ветрогенераторов малой мощности, вспомогательных источников небольшой мощности и тормозных устройств. Зато генераторный режим асинхронного двигателя используется довольно часто. В таком режиме работают двигатели эскалаторов метро, которые едут вниз. В генераторном режиме работают двигатели лифтов, в зависимости от соотношения веса в кабине и в противовесе.
Рис. 1 - Механическая характеристика асинхронной машины
Преобразование энергии и потери в АД наглядно иллюстрирует энергетическая диаграмма, которая изображается в виде потока энергии с ответвлениями, символизирующими те или иные потери (рис. 1).
Рис. 1 - Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя в двигательном режиме
АД потребляет из сети мощность:
Часть этой мощности расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора на гистерезис и вихревые токи:
Поскольку в рабочем режиме частота перемагничивания ротора мала, то потерями в стали ротора обычно пренебрегают. Кроме того, необходимо учитывать электрические потери в обмотке статора, которые равны:
Оставшаяся часть мощности передается через воздушный зазор в ротор электромагнитным путем и поэтому называется электромагнитной мощностью:
На основании схемы замещения приведенного АД электромагнитная мощность, передаваемая в ротор, может быть записана выражением:
или
Часть электромагнитной мощности расходуется в виде электрических потерь в обмотке ротора:
Исходя из формулы Pэм, эти потери могут быть записаны также через мощность Рэм и скольжение s:
т.е. электрические потери в обмотке ротора пропорциональны скольжению.
Оставшаяся часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность АД:
Полезная механическая мощность на валу АД меньше мощности Рмех на величину механических:
и добавочных
потерь:
Механические потери обусловлены трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух. Добавочные потери вызваны наличием в двигателе магнитных полей рассеяния и полей высших гармоник.
Коэффициент полезного действия определяется отношением полезной мощности на валу к мощности, потребляемой им из сети, т.е.:
где