Электрические двигатели и генераторы

Электротехника
Электрические машины и трансформаторы
Определение фазных и линейных токов приемников
Электрическая машина
Принцип действия асинхронного двигателя
Трансформаторы

Векторная диаграмма трансформатора

Переходные процессы в трансформаторах
Трансформаторные устройства специального назначения
Холостой ход трансформатора
Опыт короткого замыкания
Трехобмоточный трансформатор
Измерительные трансформаторы.
Электрические двигатели и генераторы
Асинхронный генератор
Параметры асинхронной машины 
Регулирование скорости вращения

Однофазные асинхронные двигатели.

Асинхронный преобразователь частоты 
Генераторы переменного тока
Трехфазный синхронный генератор
Несимметричная нагрузка трехфазного генератора
Однофазный синхронный генератор
Синхронный двигатель 
Синхронные машины заводов Советского Союза
Машины постоянного тока – генераторы и двигатели
Генератор с параллельным возбуждением
Электромашинные усилители
Электромашинные преобразователи тока
 

Асинхронный преобразователь частоты 

Электрическую энергию на заводах, фабриках, при строительных работах, в шахтах, сельском хозяйстве обычно получают от сети трехфазного тока нормальной частоты 50 Гц. Для преобразования тока в другую частоту может быть использован асинхронный преобразователь частоты, представляющий собой асинхронную машину с контактными кольцами, приводимую во вращение каким-либо двигателем. Приводным двигателем обычно служит короткозамкнутый асинхронный двигатель.

Асинхронные преобразователи частоты широко применяются для повышения частоты тока, например, в тех случаях, когда для питания быстроходных асинхронных двигателей требуется ток более высокой частоты, чем 50 Гц. Другие агрегаты для преобразования частоты тока (например, синхронный генератор с приводным двигателем) в тех же случаях оказываются более дорогими, особенно при небольших мощностях.

На рис. 3-103 представлена принципиальная схема включения асинхронного преобразователя частоты. Обмотка статора преобразователя (П) приключается к первичной сети нормальной частоты f1, а его обмотка ротора через посредство контактных колец и щеток – ко вторичной сети частоты f2. Приводной двигатель (Д) также приключается к первичной сети.

Рис. 3-103. Схема включения асинхронного преобразователя частоты.

Для повышения частоты (f2 > fi) ротор преобразователя приводится во вращение против поля. Тогда э.д.с. E2s = sпE2, наведенная в его обмотке, будет иметь частоту f2 = sпf1 > fi, так как при вращении против поля скольжение преобразователя sп > l.

Полная электрическая мощность Рэ2 цепи ротора при s > l складывается из мощности Рэм, перенесенной вращающимся полем со статора на ротор, и мощности , полученной в результате преобразования механической мощности, подведенной к преобразователю со стороны двигателя.

В соответствии с известными соотношениями [см. (3-69) и (3-70а)] можем написать:

 и .          (3-241)

Если двигатель имеет рд пар полюсов, а преобразователь рп пар полюсов, то скольжение преобразователя

,          (3-242)

где n1 – частота вращения поля преобразователя;

n2 – частота вращения его ротора (скольжением двигателя пренебрегаем).

Допустим, что в машинах нет потерь. Тогда будем иметь (рис. 3-103) Рэ2 = Р (мощности вторичной сети); Рэм = Рп (мощности преобразователя) и  = Рд (мощности двигателя). Соотношения между указанными мощностями получим, подставив (3-242) в (3-241):

 и .          (3-243)

Если преобразователь служит, например, для преобразования тока частоты f1 =50 Гц в ток частоты f2 = 150 Гц, то его скольжение sп = f2/f1 = 3, что согласно (3-242) можно получить при рд = 1 и рп = 2; тогда по (3-243) Рп = 0,33Р и Рд = 0,67Р.

Действительные мощности, потребляемые преобразователем и двигателем из первичной сети, будут из-за потерь больше примерно на 25 – 35% для преобразователей небольшой мощности (5 – 30 кВА при cosφ2 = 0,8  0,75). Следует также учитывать, что через вал к преобразователю подводится только активная мощность, тогда как реактивная мощность для вторичной сети и для самого преобразователя подводится через его статор.

К недостаткам асинхронного преобразователя частоты следует отнести довольно большое падение напряжения U2 на его вторичных зажимах при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке (до 10 – 30% при cosφ2 = 10,7). Регулирование U2 здесь возможно путем изменения U1 на первичных зажимах, что на практике применяется очень редко.

В большинстве случаев нагрузку преобразователя со вторичной стороны составляют асинхронные двигатели. Тогда при переходе этих двигателей от работы вхолостую к работе с нагрузкой изменение U2 будет небольшим в соответствии с небольшим изменением потребляемой ими реактивной мощности.

При изготовлении асинхронных преобразователей частоты могут быть использованы части нормальных (серийных) асинхронных двигателей с контактными кольцами. Однако при этом следует иметь в виду, что частота перемагничивания ротора велика (f2 = sпf1). Поэтому необходимо существенно снизить значения индукции в его зубцах и ярме.

Для преобразователя можем написать следующие уравнения напряжений и токов:

;

;

,

где ,  и X' – приведенные к обмотке статора вторичное напряжение и сопротивления нагрузки преобразователя. Этим уравнениям соответствует диаграмма пpeoбpaзoвaтeля, работающего с нагрузкой, представленная на рис. 3-104.

 

Рис. 3-104. Векторная диаграмма асинхронного преобразователя частоты.

Однофазные двигатели с экранированными полюсами   Однофазные двигатели с экранированными полюсами получили в последние годы широкое распространение. Они обычно выполняются на малые мощности (0,5 – 30 Вт) и применяются в тех случаях, где не требуется большой начальный вращающий момент.

Асинхронные исполнительные двигатели Вращающий момент двигателя создается в результате взаимодействия вращающегося поля и вихревых токов, наведенных им в цилиндрической части ротора.

Поворотные автотрансформаторы Поворотным автотрансформатором (применяется также название «индукционный регулятор») будем называть асинхронную машину, работающую с заторможенным ротором в качестве автотрансформатора и позволяющую путем поворота ротора регулировать напряжение на ее вторичных зажимах.

 Асинхронная машина при заторможенном роторе может быть использована в качестве преобразователя m1-фазного тока в m2-фазный ток: например, трехфазного тока в пяти- или семифазный ток Для этого ее обмотки статора и ротора должны быть выполнены соответственно на m1 и m2 фаз.

Электротехника