11.Векторные диаграммы для режимов двигателя, генератора, электромагнитного тормоза.

1) Режим двигателя Рис. 1

Векторная диаграмма асинхронного двигателя строится на основе схемы замещения с учётом магнитных потерь (рис 2. [10]). Она аналогична векторной диаграмме трансформатора и отличается от нее относительно большой величиной намагничивающего тока IM и тем, что электрическая нагрузка вторичной цепи, соответствующая механической мощности РМХ , является чисто активной. Ввиду малости скольжения сопротивление значительно большеи уголпоэтому мал.

Рис. 1

Рис. 2

2) Генераторный режим Рис. 2

Для построения векторной диаграммы необходимо рассмотреть соотношение, величины вторичного тока I2 при вращающемся с любым скольжением роторе:

В генераторном режиме s<0 и, согласно выше написанному выражению, по-прежнему , 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 обратною сторону, вследствие чего изменяются знаки эдс E2S и активной составляющей тока I2. В результате изменяется также знак вращающего момента, т.е. последний действует против направления вращения и становится тормозящим. На основании изложенного построена векторная диаграмма на рисунке 2.

3) Режим противовключения Рис. 3

По сравнению с двигательным и генераторным режимами работы в режиме противовключения сопротивление мало. Поэтому на основании следующего равенства:

можно заключить, что ток I2 и угол велики. Соответственно этому первичный токI1 и угол сдвига фаз так же велики. Это также указывает на опасность режима в тепловом соотношении. Поэтому приU1=U1H рассматриваемый режим допускается лишь кратковременно. На основании выше изложенного построим векторную диаграмму режима противовключения.

Рис. 3

12.Энергетические диаграммы асинхронной машины (двигатель, генератор, эм тормоз)

Двигатель потребляет из сети активную мощность Р₁=m₁U₁I₁cosφ₁. Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении обмотки статора р_эл1= m₁(I₁)² r₁, другая часть теряется в виде магнитных потерь в сердечнике статора рмг =m₁(I_м)²r_м. Оставшаяся часть активной мощности представляет собой электромагнитную мощность Рэм (Р_эм = Р₁- р_эл1- р_мг), передаваемую магнитным полем со статора на ротор. Часть электромагнитной мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении обмотки ротора Остальная часть электромагнитной мощности превращается в механическую мощность, развиваемую на роторе Р_мх = Р_эм- р_эл2. Часть механической мощности Рмх теряется внутри самой машины в виде механических потерь рмх (на вентиляцию, на трение в подшипниках и на щетках машин с фазным ротором, если эти щетки при работе не поднимаются) и добавочных потерь рд (от высших гармоник МДС обмоток и от зубчатости статора и ротора). Полезная механическая мощность на валу Р₂= Р_мх- р_мх- р_д.

Для генераторного режима работы энергетическая диаграмма будет выглядеть симметрично.

Режим электромагнитного тормоза.

Скольжение s>l получается при вращении ротора против поля. При этом электрические потери в цепи ротора Р_э2 = sР_эм будут больше мощности P_эм и, следовательно, только частично покрываются за счет Р_эм, передаваемой полем со статора ротору. Другая часть электрических потерь в цепи ротора (s-1)Р_эм покрывается за счет механической мощности, приложенной к ротору. Механическая мощность роторабудет отрицательной. Это значит, что она не отдается ротором, а подводится к нему и преобразуется в электрические потери в цепи ротора, т. е. поглощается в самой машине. Поэтому режим работы приs>l называется тормозным режимом.

Электромагнитный момент при этом действует на ротор в направлении вращения поля, т. е. против вращения ротора; следовательно, он является тормозящим по отношению к внешнему моменту, приложенному к валу машины.

Энергетическая диаграмма реактивной мощности

Энергетическая диаграмма реактивной мощности асинхронного двигателя может быть изображена следующим образом.

Двигатель потребляет из сети реактивную мощность