  
|
|
Применение в качестве генератора.
Если асинхронный двигатель приводится во вращение с частотой, превышающей синхронную, то скольжение становится отрицательным, направление токов, наводимых в роторе, меняется на обратное по сравнению с направлением в двигателе, и машина работает как генератор. Возбуждение обеспечивается исключительно линией переменного тока, причем ток возбуждения отстает по фазе от тока в режиме двигателя и опережает ток в режиме генератора. Выходное напряжение генератора приблизительно пропорционально скольжению ротора. Частота напряжения не зависит от частоты вращения ротора и полностью определяется частотой в линии, обеспечивающей возбуждение, так что генератор оправдывает свое название асинхронного. Генератор не может работать в режиме самовозбуждения и потому при эксплуатации нуждается в параллельном синхронном генераторе для питания цепи возбуждения.
В качестве энергоблока асинхронный генератор имеет много недостатков и редко применяется. Он может давать только опережающий ток, а, следовательно, синхронный генератор, работающий параллельно с ним, должен не только давать запаздывающие (реактивные) киловольт-амперы, необходимые для системы, но еще и обеспечивать возбуждение асинхронного генератора. Воздушный зазор асинхронного генератора мал, и при его проектировании приходится уделять много внимания снижению потерь в зубцах статора и ротора. Однако у асинхронных двигателей, используемых в приводах железнодорожных локомотивов, имеется то очень важное преимущество, что при движении под уклон они превращаются в генераторы и возвращают электроэнергию в линию за счет т.н. рекуперативного торможения. В лифтах и шахтных подъемниках благодаря переходу двигателей в режим генератора обеспечивается динамическое торможение, а тем самым плавное замедление оборудования и экономия на износе механических тормозов.
ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Если один провод трехфазного питания работающего асинхронного двигателя отключить, так что питание окажется однофазным, то он будет продолжать работать, хотя его номинальная мощность уменьшится примерно до 60% номинальной мощности в трехфазном режиме. Если же однофазное питание подвести к неработающему двигателю, то он сам собой не заработает. Приведя его ротор во вращение в любом направлении, можно получить вращающий момент, действующий в этом же направлении, и, если крутящий момент нагрузки мал, ротор будет набирать обороты. Рабочие характеристики двигателя можно объяснить на основе теории двух вращающихся полей, предложенной Г. Феррарисом. Всякое однофазное синусоидально пульсирующее магнитное поле можно представить в виде суммы двух равных полей, вращающихся в противоположных направлениях. На рис. 15 через Т1 и Т2 обозначены графики вращающий момент – скольжение для двух таких полей (ср. с рис. 14); один из моментов положителен, другой – отрицателен. Когда скольжение равно нулю (синхронная частота вращения) для одного поля, оно равно 2,0 для другого. Следовательно, при частоте, синхронной для одного из полей, другое поле наводит в роторе токи с удвоенной частотой. Однако реактивное сопротивление ротора для токов с удвоенной частотой вдвое больше, чем в отсутствие вращения, так что токи с удвоенной частотой малы. Кривая Т на рис. 15 дает результирующий момент, равный нулю в отсутствие вращения. Но если двигатель ускорить в направлении любого из моментов, то этот момент быстро станет доминирующим и двигатель сможет разогнаться до рабочей частоты вращения.
 (14.00 Кб)
ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Направление вращающего момента, создаваемого двигателем постоянного тока с последовательным возбуждением, одинаково при любой полярности проводов питания. Поэтому двигатель с последовательным возбуждением может работать на переменном токе. Но для того чтобы двигатель постоянного тока хорошо работал на переменном токе, в его конструкцию нужно внести ряд изменений. Магнитная цепь обмотки возбуждения должна быть шихтованной, чтобы были сведены к минимуму вихревые токи. Для того чтобы реактивное падение напряжения на последовательной обмотке возбуждения было приемлемо низким, число витков должно быть велико. Чтобы был достаточно велик магнитный поток возбуждения, воздушный зазор должен быть уменьшен. Но тогда будет велика реакция якоря, что вызовет искажение магнитного потока и увеличит трудности с коммутацией и с пониженным коэффициентом мощности. Поэтому потребуется обмотка для компенсации ампер-витков перекрестного намагничивания. Эта обмотка укладывается в пазы полюсных наконечников и соединяется последовательно с обмоткой якоря. Кроме того, необходимы добавочные полюса, обмотки которых соединяются последовательно с якорем и шунтируются резистором, чтобы магнитный поток, создаваемый добавочными полюсами, был в правильной фазе, необходимой для компенсации трансформаторной ЭДС в замкнутых накоротко коммутируемых витках. Чтобы реактивное падение напряжения на последовательных обмотках возбуждения, а также все другие реактивные падения напряжения не превышали допустимого уровня, частота должна быть как можно ниже. Для больших железнодорожных двигателей переменного тока с последовательным возбуждением обычна, например, частота 25 Гц.
Двигатели переменного тока с последовательным возбуждением часто применяются на тяжелых электровозах. В США электропитание 11 кВ, 25 Гц подводится к электровозу через верхний токоприемник и понижается автотрансформаторами до 250 В. В некоторых районах, где применяется система третьего рельса с напряжением 600 В постоянного тока, электровозы работают с двумя двигателями, включенными последовательно.
Без больших трудностей можно использовать на питании переменного тока двигатели (с последовательным возбуждением) малой мощности, если магнитные цепи их обмотки возбуждения выполнены из шихтованного железа. Такие двигатели могут работать и на постоянном токе. Они широко применяются в пылесосах, кухонных миксерах, электродвигателях, кинопроекторах, медицинской аппаратуре и других устройствах, где требуются большой вращающий момент и регулируемая частота вращения.
назад
|
|
|
|
