Режимы работы асинхронной машины

В двигательном режиме электрическая энергия, подводимая к машине, преобразуется в механическую на валу. При пуске двигателя частота вращения и, скорость пересечения проводников ротора вращающимся магнитным полем максимальна. ЭДС, индуктируемая полем, в обмотке ротора тоже максимальна. Ток, вступая во взаимодействие с потоком, создает на роторе вращающий электромагнитный момент.

.

Под действием момента ротор начинает вращаться в том же направлении, что и поле. Пока электромагнитный момент больше момента на валу (статического тормозного), частота вращения ротора увеличивается. При равенстве электромагнитного и статического моментов (М = М_С) наступает установившийся процесс: двигатель работает с постоянной частотой вращения п, величина которой определяется согласно формуле (1.10):

. (1.12).

При вращении ротора синхронно с полем статора (с синхронной частотой вращения) скольжение. При этом условии магнитное поле статора относительно ротора неподвижно и токи в роторе наводится не будут, значит, и такой частоты вращения ротор самостоятельно достичь не может. Вследствие этого в режиме двигателя всегда и. Всякое изменение статического момента влечет за собой изменение частоты вращения ротора: при увеличении частота вращения уменьшается, а разность соответственно увеличивается. Пропорционально разности увеличиваются ЭДС и ток: ротор двигателя вращается с меньшей частотой, развивает больший момент на валу (до s_кр).

Генераторный режим асинхронной машины наступает при частоте вращения ротора, превышающей синхронную. Этот режим достигается при увеличении частоты вращения ротора вспомогательным двигателем. При, проводники ротора и поле статора неподвижны относительно друг друга: ЭДС и ток обращаются в нуль. При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора в проводниках его обмотки вновь появляются ЭДС и ток, но другого направления: машина переходит в генераторный режим. Рис. 1.7, а подтверждает этот вывод.

Пользуясь правилом правой ладони и считая поле неподвижным, а проводники — перемещающимися вправо с частотой вращения, определим по правилу левой ладони направление механической силы, направленной против направления вращения ротора.

Таким образом, в двигательном режиме электромагнитный момент машины движущий, вращающий; в генераторном — тормозной, действующий против вращающего М_ВР.

В генераторном режиме частота вращения может быть увеличена до бесконечности. Следовательно, этот режим определяет скольжение от до ().

Для работы асинхронной машины в генераторном режиме необходим намагничивающий (реактивный) ток, создающий магнитное поле. Реактивный ток можно получить из сети (при параллельной работе асинхронного генератора с сетью) или создать режим самовозбуждения. В этом случае необходима остаточная намагниченность магнитопровода машины и батарея конденсаторов, включенная на зажимы статора машины и являющаяся источником реактивной мощности. Наличие батареи конденсаторов, ее большие габариты и масса являются серьезным недостатком асинхронных генераторов. Тем не менее в последнее время асинхронные генераторы применяют в качестве автономных источников питания (ветрои гидроэнергоустановки малой мощности).

Тормозной режим асинхронной машины характеризуется вращением ротора в сторону, противоположную вращению поля статора (рис. 1.7, б). Этот режим может наступить при спуске двигателем груза (рис. 1.8, а) или реверсировании машин с полной скорости: постепенно увеличивая груз, можно сначала остановить (затормозить) двигатель (рис. 1.8, б), а затем, продолжая увеличивать груз, развернуть его (рис. 1.8, в) в другую сторону (против поля).

Частота вращения ротора относительно поля статора возрастет до и резко возрастет ток. Направления токов в проводниках ротора и электромагнитного момента останутся теми же. В таком режиме ротор вращается в обратном направлении (по отношению к направлению магнитного поля), поэтому, границы изменения скольжения. В рассматриваемом режиме энергию машина получает как со стороны ротора (механическую), так и со стороны статора (электрическую).

Тормозной режим наиболее тяжел для машины и часто приводит к перегреву обмоток, но пользуются им достаточно широко, ограничивая токи включением добавочных сопротивлений в цепь ротора.