11.2. Режими роботи асинхронних машин

Режим двигуна. Цей режим є основним. В момент запуску, коли п=0, згідно (11.2),. Якщо б після запуску ротор досяг синхронної частоти обертання, то ковзання дорівнювало б нулю. Таким чином діапазони частот обертання і ковзання асинхронного двигуна такі:

Рис. 11.3. Асинхронна машина з короткозамкненим ротором (а) і схема її ввімкнення (б)

Рис.11.4. Конструкція короткозамкненого ротора

Ковзання, що відповідає номінальному навантаженню двигуна, називається номінальним ковзанням. Практично, лише у малих і спеціальних (наприклад тягових) машинах

номінальне ковзання .

При нерухомому (загальмованому) роторі асинхронна машина нічим не відрізняється від трансформатора. В роторі, як і у вторинній обмотці трансформатора, індукується ЕРС, що має частоту мережіЯкщо ж ротор обертається з частотоюп, то частота обертання магнітного потокуФ відносно ротора згідно (11.1) і (112) буде

При в роторі протікає струмІ₂, частота, якого Гц. Враховуючи те, що частота мала, втрати в сталі при ,приймають рівними нулю.

Струм в багатофазній обмотці ротора викликає появу магнітного поля, що обертається, яке відносно самого ротора, згідно (10.5), буде обертатися зі швидкістю . Але через те,що ротор обертається в просторі з частотоюп, то поле ротора відносно будь-якої нерухомої точки простору буде обертатися з частотоюп₂+п. Беручи до уваги вираз (11.4) отримаємо

Отже, поле ротора обертається в просторі синхронно з полем статора, тобто ці поля нерухомі одне відносно одного і утворюють загальне поле, що обертається.

Режим генератора. Приклавши до валу ротора зовнішній обертальний момент, ротор можна, привести в обертання-в напрямі обертання поля статора з частотою, вищою від синхронної У цьому випадку ротор буде переганяти поле статора, а напрям ЕРС і активної складової струму ротора у порівнянні з режимом двигуна зміниться на зворотне. Значить, зміниться на зворотній і напрям електромагнітного моменту, котрий стане тепер гальмівним, а машина почне працювати в режимі генератора, віддаючи енергію в мережу.

Частота обертання ротора, при цьому теоретично може як завгодно великою. Отже, асинхронна машина, працюючи як генератор, характеризується такими діапазонами частот обертання і ковзання:

Не дивлячись на виключну простоту і дешевизну асинхронних машин, а також дуже просте переведення їх в режим генератора, асинхронні генератори застосовуються рідко.

Справа в тому, що як і трансформатор, асинхронна машина, споживає з мережі індуктивний струм намагнічування, а оскільки цей струм через наявність повітряного проміжку, що чинить магнітному потокові значний опір, дуже великий: він може досягати 30-40 % номінального струму машини. Значить, на три асинхронних генератора потрібний один синхронний, що дорівнює їх за потужністю, який забезпечував би перші струмом намагнічування. Можливо і самозбудження асинхронних генераторів, коли до затискачів статора під'єднуєтьея батарея конденсаторів. Але вони дорогі і мають великі розміри. Останнім часом, у зв'язку з появою малогабаритних конденсаторів, асинхронні машини використовують на маленьких електростанціях, які використовують енергію вітру.

Режим електромагнітного гальма. Якщо нерухомий ротор почати обертати в напрямі, зворотному напрямові обертання поля статора, то виникає електромагнітний момент, що діє в напрямі обертання поля статора. Він буде гальмувати ротор, що обертається проти поля.

Такий режим отримаємо, наприклад, коли під дією сили тяжіння вантаж, що висить на гаку крана, примусить обертатися проти поля ротор кранового двигуна. Те саме станеться, коли в асинхронному двигуні, що обертається "перекинути" виводи обмотки статора, змінити напрям обертання поля, тобто здійснити протилежне ввімкнення. Ротор може бути приведений в рух "проти поля'' з будь-якою великою частотою.

Отже, в режимі електромагнітного гальма асинхронна машина працює при

-

Тому частота струму в роторі значить надзвичайно великі втрати у сталі; дуже значний також і струм, В режимі електромагнітного гальма асинхронна машина, з короткозамкненим ротором може працювати дуже короткий час. В коло фазного ротора для обмеження струму вмикають додатковий резистор.