Регулирование частоты вращения двигателя сопротивлением в цепи ротора (с фазным ротором)

Как известно, если увеличивать r₂ в цепи ротора, то скольжение, при постоянном моменте сопротивления, возрастает, а скорость уменьшается (рис.5).

Потери в роторной цепи P = P_эмS, т.е. при глубоком регулировании потери P_эм возрастают, а в двигателе большой мощности это не допустимо. Поэтому в двигателях большой мощности регулирование частоты вращения производят за счет введения DЕ в роторную цепь. При любом скольжении ЭДС DЕ должна иметь ту же частоту, что и основная ЭДС Е_2S роторной обмотки. Идея регулирования сводится к тому, что если DЕ_k направлена встречно с Е_2S, то скорость уменьшается, а если согласно с Е_2S, то скорость увеличивается.

Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения

Этот способ регулирования не дает больших результатов. Диапазон регулирования получается небольшим (см. рис.7).

В практике используются различные импульсные способы регулирования частоты вращения на базе тиристоров.

Асинхронная машина в качестве генератора

В качестве самостоятельного генератора асинхронная машина употребляется очень редко.

Этот режим встречается в период торможения двигателей. Но иногда асинхронная машина используется в генераторном режиме. В этом режиме асинхронная машина может работать либо в тормозном режиме, при этом для создания потока используется энергия сети, либо в автономном режиме с использованием емкости для самовозбуждения.

Обычно синхронный генератор потребляет из сети реактивную мощность для создания магнитного потока. Чтобы перевести асинхронную машину в генераторный режим, ее нужно разгрузить, а затем вращать ротор со скоростью выше синхронной (n > n₁), при этом скольжение становится отрицательным. Фаза ЭДС ротора изменяется на 180°. Это приводит к тому, что активная составляющая тока ротора изменит свой знак, а реактивная составляющая оставит свое направление, т.к. независимо от режима машиной потребляется реактивная мощность для создания магнитного потока.

Докажем это аналитически. Ток в роторе

, из рис.1. ток , тогда , т.е. S < 0,

то активная составляющая тока ротора изменит свой знак.

Реактивная составляющая тока ротора I_2r не изменит своего знака при переходе машины в генераторный режим.

, ,

Векторная диаграмма асинхронного генератора

Из векторной диаграммы видно, что активная составляющая тока в роторе, а следовательно и активная составляющая тока в статоре изменили свой знак.

Однофазный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель по своим рабочим характеристикам уступает 3^х фазному. Но он имеет то преимущество, что питается от однофазной сети. У однофазного двигателя в пазах статора укладываются две обмотки сдвинутые в пространстве на 90° эл. градусов. Но вторая (пусковая обмотка) используется только на период пуска, после чего она отключается. Ротор обычно короткозамкнутый. Однофазная обмотка создает пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на прямой поток и обратный. При пуске (n = 0) моменты от прямого и обратного потока равны и противоположны. По этому пусковой момент М_п = 0. Если сдвинуть ротор по направлению прямого поля, то ротор разгонится до скорости близкой к скорости поля Ф_пр.

Его скорость n = n₁(1 - S) по отношению к прямому полю. Скорость вращения обратного поля относительно ротора определится:

,

т.е. обратное поле по отношению к ротору вращается почти с двойной скоростью. Отсюда индуктивное сопротивление ротора от обратного поля будет большим, а активная составляющая тока в роторе будет малой и момент от обратного поля будет малым. А момент от прямого поля будет большим, т.к. скольжение при пуске уменьшается, уменьшается Х_2пр, а следовательно активная составляющая от прямого поля будет возрастать и момент так же возрастет, что подтверждается на кривых момента от прямого и обратного поля.

Из рис.2 видно, что при S = 1 пусковой момент равен нулю (М_п = 0).

Для создания пускового момента используется пусковая обмотка. Обмотка возбуждения и пусковая обмотка создают вращающееся магнитное поле, которое наводит в обмотке ротора ЭДС и ток, и создается асинхронный момент.

При пуске включается пусковая обмотка и создается асинхронный момент, после разгона ротора пусковая обмотка отключается ключом К.

Условия создания кругового поля двумя обмотками:

1. Обмотки в пространстве должны быть сдвинуты на 90°.

2. Токи и потоки в обмотках должны быть сдвинуты во времени на 90°.

3. Намагничивающие силы обмоток должны быть равны F_А = F_В

При невыполнении одного из них поле будет эллиптическим.

На рис.5 представлена зависимость момента от скольжения с учетом пусковой обмотки.

Представим диаграммы токов обмоток при различных фазосдвигающих элементах.

Использование 3^х фазного двигателя в однофазном режиме.

, мкФ

III Машины постоянного тока