Электрические машины. Электромеханика, страница 9

Векторная диаграмма в двигательном режиме такая же, как для трансформатора, только величина тока намагничивания I_μнамного больше.

Генераторный режим. Если ротор АМ разогнать с помощью внешнего момента в сторону вращения магнитного поля до частоты, , то изменится направление ЭДС в проводниках ротора и активной составляющей тока ротора.

S<0, I_r2>0 , аI_a2  меняет знак, т.е. становится отрицательной и меняет фазу на 180⁰. Физически это означает, что поле вращается относительно ротора по сравнению с двигательным режимом в обратную сторону, следовательно, меняются знаки ЭДС Е_2s и активной составляющей тока ротора I_a2.

В результате изменяется знак вращающегося момента, т.е. он действует против направления вращения ротора и становится тормозящим.

Векторная диаграмма строится по уравнению токов  I₁=I_μ+(-I₂^/).

I_1a=I₁Cosφ₁<0

P₁=m₁U₁I₁ Cosφ₁<0

Следовательно, в генераторном режиме АМ получает механическую энергию от первичного двигателя, превращает ее в электрическую и отдает в сеть.

Реактивные составляющие  I_1r=I₁Sinφ₁  и Q₁= m₁U₁I₁Sinφ₁при переходе из двигательного режима в генераторный сохраняют знаки, т.е. генератор также потребляет из сети реактивную мощность и реактивный (индуктивный) ток. Следовательно, генератор может работать только на сеть, к которой подключены такие машины, как СГ или синхронные компенсаторы, конденсаторы, которые могут являться источниками реактивной мощности, потребляемой АГ для создания в нем магнитного поля или магнитного потока. Это их недостаток.

Режим противовключения. Если изменить направление вращения ротора (или магнитного поля) так, чтобы магнитное поле и ротор вращались в противоположных направлениях, то ЭДС и активная составляющая тока в проводниках ротора будут направлены так же, как и в двигательном режиме, то есть машина будет получать из сети активную мощность. Но в данном режиме электромагнитный момент М направлен против вращения  ротора, то есть является тормозящим. Так как ротор вращается в обратном направлении (относительно направления магнитного поля), то , а

Таким образом, характерная особенность асинхронной машины - наличие скольжения, т.е. неравенство частот вращения  и . Только при указанном условии в проводниках обмотки ротора индуцируется ЭДС и возникает электромагнитный момент.

Поэтому машину называют асинхронной (т.е. ротор вращается не синхронно с полем). Чаще используется в двигательном режиме.

По конструкции асинхронные двигатели подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами). Статоры одинаковой конструкции, выполнение ротора – различно.

Области применения.Конструктивно двигатели с короткозамкнутым ротором проще, чем двигатели с фазным ротором и более надежны в эксплуатации. Недостатки: небольшой пусковой момент и высокий пусковой ток. Поэтому их используют, где не требуются большие пусковые  моменты (электроприводы металлообработки станков, вентиляторов и т.п.).

В двигателе с фазным ротором имеется возможность увеличить пусковой момент с помощью реостата и уменьшить пусковой ток. Применяется для приводов машин и механизмов, которые пускают при большой нагрузке электроприводных грузоподъемных машин.

Комплексные уравнения и векторные диаграммы АМ выглядят так же, как и для трансформатора в режимах холостого хода и при нагрузке.

Но в АМ имеется вращающийся магнитный поток, который вызывает особенности при взаимодействии токов в первичной и вторичной обмотках.

Так как фазы обмотки ротора сдвинуты в пространстве, а токи в них имеют временной сдвиг, они создают бегущую волну МДС ротора , частота вращения которого

, где

 - частота тока ротора;  - число пар полюсов ротора

Т.к. при неподвижном роторе ЭДС в обмотках статора и ротора имеют одинаковую частоту, т.е.

, то

АМ может работать только при равенстве частот вращения бегущих волн МДС статора  и ротора , следовательно, статор и ротор должны иметь одинаковое число полюсов, т.е. .