Асинхронный двигатель как генератор — суть процесса, его плюсы и минусы
В электротехнике существует так называемый принцип обратимости: любое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую, может делать и обратную работу. На нем основан принцип действия электрических генераторов, вращение роторов которых вызывает появление электрического тока в обмотках статора.
Теоретически можно переделать и использовать любой асинхронный двигатель в качестве генератора, но для этого надо, во-первых, понять физический принцип, а во-вторых, создать условия, обеспечивающие это превращение.
Вращающееся магнитное поле – основа схемы генератора из асинхронного двигателя
В электрической машине, изначально создающейся как генератор, существуют две активные обмотки: возбуждения, размещенная на якоре, и статорная, в которой и возникает электрический ток. Принцип её работы основан на эффекте электромагнитной индукции: вращающееся магнитное поле порождает в обмотке, которая находится под его воздействием, электрический ток.
Магнитное поле возникает в обмотке якоря от напряжения, обычно подаваемого с аккумулятора, ну а его вращение обеспечивает любое физическое устройство, хотя бы и ваша личная мускульная сила.
Конструкция электродвигателя с короткозамкнутым ротором (это 90 процентов всех исполнительных электрических машин) не предусматривает возможности подачи питающего напряжения на обмотку якоря. Поэтому, сколько бы вы ни вращали вал двигателя, на его питающих клеммах электрического тока не возникнет.
Создаем предусловия для переделки
Двигатели, работающие от переменного тока, называют асинхронными. Все потому, что вращающееся магнитное поле статора чуть опережает скорость вращения ротора, оно как бы тянет его за собой.
Используя тот же принцип обратимости, приходим к выводу, что для начала генерации электрического тока вращающееся магнитное поле статора должно отставать от ротора или даже быть противоположным по направлению. Создать вращающееся магнитное поле, которое отстает от вращения ротора или противоположно ему, можно двумя способами.
Затормозить его реактивной нагрузкой. Для этого в цепь питания электродвигателя, работающего в обычном режиме (не генерации), надо включить, например, мощную конденсаторную батарею. Она способна накапливать реактивную составляющую электрического тока – магнитную энергию. Этим свойством в последнее время широко пользуются те, кто хочет сэкономить киловатт-часы.
Если быть точным, то фактической экономии электроэнергии не происходит, просто потребитель немного обманывает электросчетчик на законной основе.
Использование высокомощных моторов в домашних условиях при наличии исключительно однофазной сети требует определенных знаний в том, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220в.Для одновременного подключения потребителей электроэнергии к трех фазам служит специальное электромеханическое устройство — магнитный пускатель, об особенностях правильной установки которых можно прочитать здесь.
На практике этот эффект применяется в транспорте на электрической тяге. Как только электровоз, трамвай или троллейбус идут под уклон, к цепи питания тягового электродвигателя подключается конденсаторная батарея и происходит отдача электрической энергии в сеть (не верьте тем, кто утверждает, что электротранспорт дорог, он почти на 25 процентов обеспечивает энергией сам себя).
Такой способ получения электрической энергии не есть чистая генерация. Чтобы перевести работу асинхронного двигателя в режим генератора, надо использовать метод самовозбуждения.Самовозбуждение асинхронного двигателя и переход его в режим генерации может возникнуть из-за наличия в якоре (роторе) остаточного магнитного поля. Оно очень мало, но способно породить ЭДС, заряжающее конденсатор. После возникновения эффекта самовозбуждения конденсаторная батарея подпитывается от произведенного электрического тока и процесс генерации становится непрерывным.
Секреты изготовления генератора из асинхронного двигателя
Чтобы превратить электромотор в генератор надо использовать неполярные конденсаторные батареи. Электролитические конденсаторы для этого не годятся. В трехфазных двигателях конденсаторы включаются звездой или треугольником. Соединение «звездой» позволяет начать генерацию на меньших оборотах ротора, но величина напряжения на выходе будет несколько ниже, чем при соединении «треугольником».
Также можно сделать генератор из однофазного асинхронного двигателя. Но для этого годятся лишь те, которые имеют короткозамкнутый ротор, а для запуска используют фазосдвигающий конденсатор. Коллекторные однофазные двигатели для переделки в генератор не годятся.
Рассчитать в бытовых условиях величину потребной емкости конденсаторной батареи не представляется возможным. Поэтому домашний мастер должен исходить из простого соображения: общий вес конденсаторной батареи должен быть равен или немного превышать вес самого электродвигателя.
Оцениваем уровень эффективности — выгодно ли это?
Как видите, заставить электродвигатель генерировать ток можно не только в теоретических измышлениях. Теперь надо разобраться, насколько оправданы усилия по «изменению пола» электрической машины.
Во многих теоретических изданиях главным преимуществом асинхронных генераторов представляют их простоту. Честно говоря, это лукавство. Устройство двигателя ничуть не проще устройства синхронного генератора. Конечно, в асинхронном генераторе нет электрической цепи возбуждения, но она заменена на конденсаторную батарею, которая сама по себе является сложным техническим устройством.
Зато конденсаторы не надо обслуживать, а энергию они получают как бы даром – сначала от остаточного магнитного поля ротора, а потом – от вырабатываемого электрического тока. Вот в этом и есть главный, да и практически единственный плюс асинхронных генераторных машин – их можно не обслуживать. Такие источники электрической энергии применяются в домашних автономных электростанциях, приводимых в действие силой ветра или падающей воды.
Еще одним преимуществом таких электрических машин является то, что генерируемый ими ток почти лишен высших гармоник. Этот эффект называется «клирфактор». Для людей далеких от теории электротехники его можно объяснить так: чем ниже клирфактор, тем меньше тратится электроэнергии на бесполезный нагрев, магнитные поля и прочее электротехническое «безобразие».
У генераторов из трехфазного асинхронного двигателя клирфактор обычно находится в пределах 2%, когда традиционные синхронные машины выдают минимум 15. Однако учет клирфактора в бытовых условиях, когда к сети подключены разные типы электроприборов (стиральные машины имеют большую индуктивную нагрузку), практически невозможен.
Все остальные свойства асинхронных генераторов являются отрицательными. К ним относится, например, практическая невозможность обеспечить номинальную промышленную частоту вырабатываемого тока. Поэтому их почти всегда сопрягают с выпрямительными устройствами и используют для зарядки аккумуляторных батарей.
Кроме того, такие электрические машины очень чувствительны к перепадам нагрузки. Если в традиционных генераторах для возбуждения используется аккумулятор, имеющий большой запас электрической мощности, то конденсаторная батарея сама забирает из вырабатываемого тока часть энергии.
Если нагрузка на самодельный генератор из асинхронного двигателя превышает номинал, то ей не хватит электричества для подзарядки и генерация прекратится. Иногда используют емкостные батареи, объем которых динамически меняется в зависимости от величины нагрузки. Однако при этом полностью теряется преимущество «простоты схемы».
Нестабильность частоты вырабатываемого тока, изменения которой почти всегда носят случайный характер, не поддаются научному объяснению, а потому не могут быть учтены и компенсированы, предопределило малую распространенность асинхронных генераторов в быту и народном хозяйстве.
Функционирование асинхронного двигателя как генератора на видео
Как сделать генератор из асинхронного двигателя (видео, схема 220В)
Данная задача требует выполнения ряда манипуляций, которые должны сопровождаться четким пониманием принципов и режимов функционирования такого оборудования.
Что собой представляет и как работает
Эл двигатель асинхронного типа – это машина, в которой происходит трансформация электрической энергии в механическую и тепловую. Такой переход становится возможным благодаря явлению электромагнитной индукции, которая возникает между обмотками статора и ротора. Особенностью асинхронных двигателей является тот факт, что частота вращения этих двух ключевых его элементов отличается.
Конструктивные особенности типичного эл двигателя можно видеть на иллюстрации. И статор, и ротор представляют собой соосные круглого сечения объекты, изготавливаются путем набора достаточного количества пластин из специальной стали. Пластины статора имеют пазы на внутренней части кольца и при совмещении образуют продольные канавки, в которые наматывается обмотка из медной проволоки. Для ротора, ее роль играют алюминиевые прутки, они также вставляются в пазы сердечника, но с обеих сторон замыкаются стопорными пластинами.
Во время подачи напряжения на обмотки статора, на них возникает и начинает вращаться электромагнитное поле. В связи с тем, что частота вращения ротора заведомо меньше, между обмотками наводится ЭДС и центральный вал начинает двигаться. Не синхронность частот связана не только с теоретическими основами процесса, но и с фактическим трением опорных подшипников вала, оно будет его несколько тормозить относительно поля статора.
Что такое электрический генератор?
Генератор представляет собой эл машину, преобразовывающую механическую и тепловую энергии в электрическую. С этой точки зрения он является устройством прямо противоположным по принципу действия и режиму функционирования к асинхронному двигателю. Более того, наиболее распространенным типом электрогенераторов являются индукционные.
Как мы помним из выше описанной теории, такое становится возможным только при разности оборотов магнитных полей статора и ротора. Из это следует один закономерный вывод (учитывая также принцип обратимости, упомянутый вначале статьи) – теоретически возможно сделать генератор из асинхронника, кроме того, это задача, решаемая самостоятельно за счет перемотки.
Работа двигателя в режиме генератора
Любой асинхронный электрогенератор используется в качестве некоего трансформатора, где механическая энергия от вращения вала двигателя, преобразуется в переменный ток. Такое становится возможным тогда, когда его скорость становится выше синхронной (порядка 1500 об/мин). Классическую схему переделки и подключения двигателя в режиме электрогенератора с выработкой трехфазного тока можно легко собрать своими руками:
Чтобы достичь такой стартовой частоты вращения, необходимо приложить довольно большой крутящий момент (например, за счет подключения двигателя внутреннего сгорания в бензогенераторе или крыльчатки в ветряке). Как только частота вращения достигает значения синхронной, начинает действовать конденсаторная батарея, создающая емкостный ток. За счет этого происходит самовозбуждение обмоток статора и выработка электрического тока (режим генерирования).
Необходимым условием устойчивой работы такого электрогенератора с промышленной частотой сети 50 Гц, является соответствие его частотных характеристик:
- Скорость его вращения должна превышать асинхронную (частоту работы самого двигателя) на процент скольжения (от 2 до 10%),
- Значение скорости вращения генератора должно соответствовать синхронной скорости.
Как самостоятельно собрать асинхронный генератор?
Обладая полученными знаниями, смекалкой и умением работать с информацией, можно своими руками собрать/переделать работоспособный генератор из двигателя. Для этого необходимо совершить точные действия следующей последовательности:
- Вычисляется реальная (асинхронная) частота вращения двигателя, который планируется применить в качестве электрогенератора. Для определения оборотов на подключенном к сети агрегате можно использовать тахограф,
- Определяется синхронная частота двигателя, которая одновременно будет асинхронной для генератора. Здесь учитывается величина скольжения (2-10%). Допустим, измерения показали скорость вращения на уровне 1450 об/мин. Требуемая частота работы электрогенератора будет составлять:
nГЕН = (1,02…1,1)nДВ= (1,02…1,1)·1450 = 1479…1595 об/мин,
- Подбор конденсатора необходимой емкости (используются стандартные сравнительные таблицы данных).
На этом можно и поставить точку, но если требуется напряжение однофазной сети 220В, то режим функционирования такого устройства потребует внедрения в приведенную ранее схему понижающего трансформатора.
Виды генераторов на базе двигателей
Покупка штатного готового эл генератора – удовольствие отнюдь не из дешевых и вряд ли по карману практическому большинству наших сограждан. Прекрасной альтернативой может послужить самодельный генератор, его можно собрать при достаточных познаниях в области электротехники и слесарного дела. Собранное устройство может успешно использоваться в качестве:
- Электрогенератора с самозапиткой. Пользователь может своими руками получить устройство для выработки электроэнергии с длительным периодом действия вследствие самостоятельной подпитки,
- Ветрогенератора. В качестве движителя, необходимого для пуска двигателя, используется ветряк, который вращается под воздействием ветра,
- Генератора на неодимовых магнитах,
- Трехфазного бензогенератора,
- Однофазного маломощного генератора на двигателях электроприборов и т. д.
Переделка своими руками стандартного мотора в действующее генерирующее устройство – занятие увлекательное и очевидно экономящее бюджет. Таким образом можно переделать обычный ветряк, соединив его с двигателем для автономной выработки энергии.
Генераторный режим асинхронного двигателя: особенности создания своими руками
Устройство представляет собой модель, которая с помощью переменного напряжения может воспроизводить электроэнергию. Генераторный режим асинхронного двигателя включает в себя две активные обмотки, благодаря которым запускается функционал устройства. Это обмотка возбуждения и статорный вариант.
Схема работы
Асинхронный генератор считается одним из наиболее простых и надёжных в плане эксплуатации. Процесс работы выглядит следующим образом:
- В якорной обмотке с помощью напряжения, что идёт от аккумулятора, создаётся магнитное поле.
- Вращение элементов поля можно организовать своими руками или же автоматизировать процесс с помощью использования реле.
- Скорость магнитного поля позволяет вырабатывать электромагнитную индукцию, что провоцирует возникновение электричества.
Из-за наличия внутри оборудования короткозамкнутого ротора не все схемы имеют возможность обеспечивать обмотку напряжением. Поэтому даже в случае активного вращения вала клемы будут обесточены.
Составляющие элементы
Генератор из асинхронного двигателя своими руками 220 В создать несложно, но предварительно нужно понять, какие детали входят в механизм. Даже простые модели требуют нужных элементов для воссоздания электричества. Стандартный асинхронный двигатель включает в себя:
Статор из сетевой обмотки на три фазы. Они размещаются по его рабочей поверхности в виде намотки.- Обмотку, напоминающую звезду и состоящую из контактных колец, что имеют выход к ротору.
- Щётки, которые не совершают по факту никакой работы, но способствуют включению реостата. Такое приспособление влияет на функциональность обмотки и изменяет параметры её сопротивления.
- Иногда в механизме может быть встроен специальный автоматический короткозамыкатель, который может закоротить обмотку и остановить элемент реостата, даже если деталь пребывает в работе.
Статор из сетевой обмотки на три фазы. Они размещаются по его рабочей поверхности в виде намотки.В стадии замыкания щёток и контактных колец могут включаться дополнительно элементы для их разводки. Не все генераторы оснащены такими деталями, приспособление можно увидеть у новых моделей.
Секреты и тонкости
Чтобы сделать асинхронный двигатель в режиме генератора нужно не только изучить модель устройства, но и подобрать нужные элементы. Специалисты советуют использовать неполярные батареи конденсаторного типа, поскольку электролитические элементы в данную схему не вписываются.
Трёхфазный тип запускает детали конденсаторов с помощью звезды. Это даёт возможность запустить генеративный процесс с небольшими оборотами ротора, но такой способ негативно сказывается на выходе напряжения.
Можно создать генератор, используя и однофазный механизм, но это только в случае, если имеются короткозамкнутые роторы. Нельзя использовать для переделки под генератор коллекторный тип двигателей, поскольку их мощность слишком высока для такого механизма. В домашних условиях узнать о ёмкости батареи конденсаторного типа нельзя. Это стоит учитывать в процессе переделки.
Узнать, подходит ли батарея для генератора можно исходя из её веса. Тяжесть детали должна быть равной электродвигателю.
Процесс изготовления
Для этой цели может использоваться механизм из бытовой техники, например, со стиральной машинки. Сначала снимается верхний слой из сердечника двигателя, чтобы открылся доступ ко всем составляющим элементам. После этого по всему сердечнику нужно проделать дополнительные отверстия и сделать небольшое углубление.
Из ротора снимаются размеры и создаётся шаблон в виде полосы, соответствующий реальным параметрам механизма. На каждый полюс образовавшегося пространства нужно прикрепить неодимовой магнит. Для процесса может потребоваться от 8 до 10 магнитов.
Зафиксировать магниты лучше суперклеем, но можно применять и другие варианты из доступных подручных средств. Для герметизации устройства ротор можно обернуть бумагой и залепить торцовую часть пластилином.
Свободные места между магнитами нужно обработать используя эпоксидную смолу. Поле того, как заливка высохнет, можно снять бумажную оболочку, в которую и заливалась смесь. После этого начинается этап шлифовки поверхности ротора. Деталь нужно зафиксировать в тиски. Далее, определяется состояние проводов и происходит тестирование созданного генератора.
Процесс преобразования асинхронного двигателя в генератор такого же типа завершён. Применять устройство можно в разных вариантах работ.
Что касается оценки уровня эффективности, то генератор из трёхфазного двигателя в этом плане ничем не отличается от асинхронного типа. Одним из плюсов первого варианта является наличие конденсаторной батареи, улучшающей процесс работы генератора и по своей структуре считающейся одним из наиболее сложных технических элементов устройства.
Перевод асинхронной машины в генераторный режим
Страница 16 из 21
Асинхронная машина способна перейти в генераторный режим при выполнении двух условий: 1) частота вращения ротора fвр должна быть выше частоты вращающегося магнитного поля статора f2, при этом абсолютное скольжение ротора f2= f1 — fвр — отрицательная величина; 2) должно быть обеспечено поступление в обмотки статора реактивной составляющей тока, необходимой для создания магнитного потока.
Первое условие обычно выполняется с помощью автоматического регулятора частоты, который измеряет частоту вращения ротора fвр и осуществляет регулирование частоты статора в соотношении f2 = fвр ± f2уст, причем в режиме тяги регулятор суммирует заданную уставку абсолютного скольжения f2уст с частотой fвр. При переводе машины из тягового в тормозной режим регулятор частоты f2 необходимо перевести из режима суммирования значений fвр и f2уcт в режим вычитания.
Выполнение второго условия зависит от конкретного варианта питающей сети и схемы преобразователя.
В дальнейшем будем считать, что перевод асинхронной машины в генераторный режим производится только при наличии напряжения в контактной сети, поскольку по требованиям безопасности в случае исчезновения питающего напряжения машинист должен остановить поезд пневматическим тормозом. Поэтому не рассматриваем способы реализации реостатного торможения асинхронной машины при отсутствии питающего напряжения. Электроснабжение электрифицированных железных дорог имеет высокую степень резервирования, и перерывы питания наблюдаются весьма редко. В этой связи следует отметить, что на электровозах Е-120 производства ФРГ система независимого от сетевого напряжения резисторного торможения была демонтирована, так как опыт эксплуатации показал, что случаи перерыва питания крайне редки и достаточно иметь на электровозе только систему рекуперативного торможения. Вначале рассмотрим процесс перевода тяговой асинхронной машины в генераторный режим при использовании в преобразователе автономного инвертора тока. При этом важно иметь в виду, что если заданное абсолютное скольжение fауст уменьшить до нуля, то на выходе регулятора частоты получим f1= fвр, т. е. асинхронная машина будет работать в режиме синхронной скорости. Если при этом на статор подано напряжение, то по его обмоткам протекает только намагничивающий ток, а момент машины равен нулю, т. е. условие f2уст = 0 соответствует режиму выбега локомотива.
Согласно принципу работы АИТ направление входного тока Id остается неизменным в двигательном и генераторном режимах асинхронной машины. Поэтому перед торможением следует вначале с помощью регулятора частоты перевести машину в режим синхронной скорости при f2густ = 0. При этом на инвертор должно быть подано напряжение Ud, полярность которого является для инвертора прямой, т. е. соответствующей тяговому режиму асинхронной машины. Напряжение Ud при этом незначительно, поскольку ток Id должен быть равен намагничивающему току, т. е. составлять примерно 30% номинального тока статора. При таких условиях асинхронная машина находится в режиме холостого хода и имеет магнитный поток, близкий к номинальному.
Перевод машины в генераторный режим заканчивается увеличением абсолютного скольжения до заданного значения f1уст с одновременным изменением полярности напряжения Ud на обратную (соответствующую генераторному режиму). Напряжение Ud должно быть затем увеличено для достижения заданного тока Id.
Последняя операция, т. е. изменение полярности напряжения Ud и регулирование его значения, наиболее просто может быть выполнена при питании АИТ через управляемый выпрямитель от сети переменного тока. В этом случае выпрямитель УВ (рис. 9.9, а) путем изменения угла отпирания тиристоров переводится из режима выпрямления в режим ведомого сетью инвертора ВСИ.
При питании от сети постоянного тока для изменения полярности напряжения Ud на входе инвертора требуются более сложные схемотехнические решения. В качестве примера на рис. 9.9, б представлена схема, реализованная фирмой Siemens на вагонах метрополитена.
Рис. 9.9. Схемы преобразователей на основе ЛИТ для режимов тяги и торможения
В тяговом режиме контактор К замкнут, напряжение Ud и ток Id регулируются с помощью тиристорного импульсного прерывателя ИП. При этом полярность напряжения на входе АИТ прямая (точка 1 подключена к «плюсу» Ud). Во время закрытого состояния ключа VS1 ток Id замыкается через диод VD2.
При переводе ЭПС в тормозной режим вначале осуществляется режим холостого хода асинхронной машины при f2уст = 0 и ток Id устанавливается на уровне номинального тока намагничивания. Затем выключается контактор К. В результате, как показано на рис. 9.9, в, полярность напряжения на входе АИТ становится обратной, поскольку к «плюсу» питающего источника через диод VD1 подключена точка 2. Регулирование напряжения Ud и тока Id производится с помощью ключа VS1, который периодически соединяет накоротко точки 1 и 2. Диод VD2 при этом исключает режим короткого замыкания питающего источника.
Перейдем к рассмотрению процесса перевода асинхронной машины в генераторный режим при использовании преобразователя с автономным инвертором напряжения, в цепях обратного тока которого используются диоды. Согласно принципу работы такого инвертора при переводе асинхронной машины из двигательного в генераторный режим полярность напряжения Ud на входе остается неизменной, а направление среднего (выпрямленного) тока Id изменяется на противоположное (рис. 9.10). Поэтому наиболее просто перевести асинхронную машину из двигательного в генераторный режим можно в том случае, если питающий источник обладает двусторонней проводимостью.
Таким свойством обладает сеть постоянного тока при ее непосредственном подключении к входу АИН (рис. 9.11, а). Считаем, что в инверторе напряжение регулируется внутренними средствами (методом ШИМ). В этом случае перевод асинхронной машины в генераторный режим осуществляется весьма просто и могут быть использованы два способа: без отключения инвертора от питающей сети и с отключением. В первом случае вводимую в регулятор частоты уставку скольжения вначале уменьшают до нуля и асинхронная машина переходит в режим холостого хода, потребляя намагничивающий ток, а ток Id практически становится равным нулю (рис. 9.10, б). Затем путем переключения регулятора в режим вычитания частот и повышения уставки абсолютного скольжения f1уст до требуемого значения переводят асинхронную машину в генераторный режим.
Рис. 9.10. Принципиальная схема ЛИН и диаграммы его напряжения и токов в режимах тяги (а), холостого хода (б) и торможения (в)
Рис. 9.11. Схемы преобразователей на основе АИН для режимов тяги и торможения
Во втором случае вследствие прекращения подачи управляющих импульсов на тиристоры инвертора отключают асинхронную машину от питающей сети. Локомотив при этом движется в режиме выбега, магнитный поток машины равен нулю. Перед вводом машины в генераторный режим переключают регулятор в режим вычитания частот, вводят в него заданное абсолютное скольжение и включают цепи, подающие на тиристоры сигналы управления. Напряжение на выходе инвертора постепенно повышают. Реактивная составляющая тока, создающая магнитный поток в асинхронной машине, поступает через тиристоры инвертора, которые подключены по отношению к полярности питающего напряжения сети в прямом направлении.
Первый из рассмотренных способов целесообразно применять в тех случаях, когда требуется быстро перевести машину из тягового в тормозной режим, второй способ — когда после прекращения тягового режима локомотив довольно продолжительное время движется в режиме выбега.
На линиях, электрифицированных по системе переменного тока. АИН получают питание через однофазный выпрямитель. Условие двусторонней проводимости питающего источника выполняется только в том случае, если встречно-параллельно выпрямителю В включен ведомый сетью инвертор ВСИ (рис. 9.11, в). Отметим, что четырехквадрантный преобразователь, используемый на электровозах Е-120 производства ФРГ и на советско-финском электровозе ВЛ86ф (см. главу 4), по существу состоит из параллельно соединенных диодного выпрямителя и тиристорного сетевого инвертора с принудительной коммутацией. При условии двусторонней проводимости выпрямительного звена перевод асинхронной машины из двигательного в генераторный режим может быть произведен теми же двумя способами, которые рассмотрены при питании АИН от сети постоянного тока.
Однако выполнение выпрямителя с двусторонней проводимостью увеличивает вдвое мощность выпрямительного звена преобразователя, заметно усложняя электрооборудование и увеличивая его массу и габаритные размеры. Поэтому более рациональной является схема, представленная на рис. 9.11, г. Здесь в тяговом и тормозном режимах используется одна и та же тиристорная выпрямительная установка, которая в тяговом режиме работает как управляемый выпрямитель, а в тормозном режиме — как ведомый сетью инвертор. При окончании тягового режима путем прекращения подачи управляющих импульсов на тиристоры выпрямителя снижают напряжение и магнитный поток машины до нуля. Переводят двухпозиционный тормозной переключатель ТП в режим торможения, регулятор частоты — в режим вычитания частот и устанавливают требуемое значение абсолютного скольжения.
Затем по каналам управления тиристорами переводят выпрямительную установку в режим ведомого сетью инвертора ВСИ.
Для возбуждения магнитного потока в обмотки статора асинхронного генератора должна поступать реактивная составляющая фазного тока через тиристоры АИН. Поскольку полярность выпрямленного напряжения ВСИ является обратной по отношению к тиристорам АИН, ВСИ не может обеспечить первоначальное возбуждение асинхронного генератора после выбега. Поэтому включением контактора К на АИН следует кратковременно подать прямое для тиристоров АИН напряжение от маломощного вспомогательного диодного выпрямителя ВВ. После возбуждения асинхронного генератора контактор К выключают. Реактивная составляющая тока машины продолжает поступать через тиристоры АИН от обратных диодов других фаз, так как в АИН происходит обмен реактивной энергией между фазами асинхронной машины. Так, на интервале от φ1 до 180° ток в тиристор VS1 и далее в обмотку фазы А поступает или от фазы В через диод VD3, или от фазы С через диод VD5 (см. рис. 9.10).
На последней стадии перевода асинхронной машины в генераторный режим постепенно повышают выпрямленное напряжение ВСИ и соответственно ток Id до требуемых значений.
Осциллограмма процесса входа тягового двигателя НБ-602 в режим рекуперативного торможения при возбуждении от вспомогательного выпрямителя ВВ дана на рис. 9.12, а. Из осциллограммы следует, что вход в режим рекуперативного торможения завершается примерно за 0,3 с после включения выпрямителя ВВ и за это время происходит плавное возрастание напряжения и тока генератора uф и ίΦ.
Рис. 9.12. Осциллограммы процесса входа асинхронного тягового двигателя в режим рекуперативного торможения (а) и кривой фазного тока двигателя при подключении к входу инвертора источника переменного напряжения (б)
При этом ведомый сетью инвертор из режима прерывистых токов плавно переходит в режим непрерывного тока, о чем свидетельствуют кривые напряжения u/вси и тока вторичной обмотки трансформатора iτρ.
Таким образом, экспериментально подтверждено, что и в случае подачи на фильтровый конденсатор переменного напряжения с частотой принадлежащей согласно уравнениям (9.23) области самовозбуждения, неконтролируемый переход асинхронных тяговых двигателей в генераторный режим не имеет места. Следовательно, при питании от АИН входной индуктивно-емкостный фильтр не создает условий для самовозбуждения и неконтролируемого перехода двигателя в тормозной режим.
Перевод асинхронной машины в генераторный режим возможен только при изменении знака абсолютного скольжения в регуляторе частоты. Результаты данных исследований также подтвердили, что фильтровый конденсатор Сф, установленный на входе АИН, благодаря преобразованию частот в инверторе не способен осуществить самовозбуждение асинхронной машины при переводе ее в режим электрического торможения без подачи напряжения в прямом для основных тиристоров направлении.
При реализации электрического торможения тяговой асинхронной машины определенные преимущества дает автономный инвертор напряжения, в цепях обратного тока которого вместо диодов используются тиристоры.
Как указывалось в главе 9, такой режим целесообразно использовать для торможения поезда на спусках с постоянной скоростью.
Кроме того, в схеме должен присутствовать реверсивный переключатель РП, который воздействует на систему управления преобразователем СУ и производит реверсирование асинхронной машины путем изменения чередования импульсов управления тиристорами двух фаз инвертора.
Генераторный режим
Если
ротор разогнать с помощью внешнего
момента (например, каким-либо двигателем)
до частоты, большей частоты вращения
магнитного поля, то изменится направление
ЭДС в обмотке ротора и активной
составляющей тока ротора, то есть
асинхронная машина перейдёт в генераторный
режим.
При этом изменит направление и
электромагнитный момент, который станет
тормозным. В генераторном режиме работы
скольжение 
.
Для работы асинхронной машины в генераторном режиме требуется источник реактивной мощности, создающий магнитное поле. При отсутствии первоначального магнитного поля в обмотке статора поток создают с помощью постоянных магнитов, либо при активной нагрузке за счёт остаточной индукции машины и конденсаторов, параллельно подключенных к фазам обмотки статора.
Асинхронный генератор потребляет реактивный ток и требует наличия в сети генераторов реактивной мощности в виде синхронных машин, синхронных компенсаторов, батарей статических конденсаторов (БСК). Из-за этого, несмотря на простоту обслуживания, асинхронный генератор применяют сравнительно редко, в основном в качестве ветрогенераторовмалой мощности, вспомогательных источников небольшой мощности и тормозных устройств. Зато генераторный режим асинхронного двигателя используется довольно часто. В таком режиме работают двигатели эскалаторов метро, которые едут вниз. В генераторном режиме работают двигатели лифтов, в зависимости от соотношения веса в кабине и в противовесе.
Режим холостого хода
Режим холостого хода асинхронного двигателя возникает при отсутствии на валу нагрузки в виде редуктора и рабочего органа. Из опыта холостого хода могут быть определены значения намагничивающего тока и мощности потерь в магнитопроводе, в подшипниках, в вентиляторе. В режиме реального холостого хода s=0,01-0,08. В режиме идеального холостого хода n2=n1, следовательно s=0 (на самом деле этот режим недостижим, даже при допущении, что трение в подшипниках не создаёт свой момент нагрузки — сам принцип работы двигателя подразумевает отставание ротора от поля статора для создания поля ротора. При s=0 поле статора не пересекает обмотки ротора и не может индуцировать в нём ток, а значит не создаётся магнитное поле ротора.)
Режим электромагнитного тормоза (противовключение)
Если изменить направление вращения ротора или магнитного поля так, чтобы они вращались в противоположных направлениях, то ЭДС и активная составляющая тока в обмотке ротора будут направлены так же, как в двигательном режиме, и машина будет потреблять из сети активную мощность. Однако электромагнитный момент будет направлен встречно моменту нагрузки, являясь тормозящим. Для режима справедливы неравенства:
.
Этот режим применяют кратковременно, так как при нём в роторе выделяется много тепла, которое двигатель не способен рассеять, что может вывести его из строя.
Для более мягкого торможения может применяться генераторный режим, но он эффективен только при оборотах, близких к номинальным.
Вопрос10.двигатель постоянного тока смешанного возбуждения. Схема включения и его характеристики. В этом двигателе (рис. 8.63, а) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения — параллельной и последовательной. Поэтому его механические характеристики (рис. 8.63,б, кривые 3 и 4) располагаются между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением. В зависимости от соотношения МДС параллельной и последовательной обмоток при
| Рис. 8.63. Схема двигателя со смешанным возбуждением и его механические характеристики |
номинальном режиме можно приблизить характеристики двигателя со смешанным возбуждением к характеристике 1 (при малой МДС последовательной обмотки) или к характеристике 2 (при малой МДС параллельной обмотки). Одним из достоинств двигателя со смешанным возбуждением является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой, может работать при холостом ходе, так как его частота вращения n0 имеет конечное значение.
Вопрос11.конструктивная схема асинхронной машины. Вопрос12.параллельная работа трансформаторов. Условия включения. На трансформаторных подстанциях обычно устанавливается несколько параллельно работающих трансформаторов. Это обусловлено следующими причинами: — условиями обеспечения надежности электроснабжения путем резервирования; -необходимостью расширения подстанции; -уменьшением потерь при малых нагрузках путем отключения части параллельно работающих трансформаторов.
1. В п. 2.19 «Правил технической эксплуатации» предписано следующее: «2.19. Допускается параллельная работа трансформаторов (автотрансформаторов) при условии, что ни одна из обмоток не будет нагружена током, превышающим допустимый ток для данной обмотки. Параллельная работа трансформаторов разрешается при следующих условиях: группы соединения обмоток одинаковы, соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3, коэффициенты трансформации отличаются не более чем на ±0,5%, напряжения короткого замыкания отличаются не более чем на ±10%, произведена фазировка трансформаторов. Для выравнивания нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с отличными напряжениями к.з. допускается в небольших пределах изменение коэффициента трансформации путем переключения ответвлений при условии, что ни один из трансформаторов не будет перегружен. 2. Как правило, на параллельную работу должны включаться одинаковые трансформаторы (с точностью до производственных отклонений).
Для включения трансформаторов Tp1 и Тр2 на параллельную работу необходимо, чтобы при холостом ходе в их обмотках не возникали уравнительные токи и чтобы нагрузка распределялась между обоими трансформаторами в соответствии с их номинальной мощностью Вопрос13.облость применения машин переменного тока. Машина постоянного тока как и любая электрическая машина обратима: может работать как генератор и как двигатель. Причем двигатели нашли большее применение, чем генераторы.
В табл. 1.1 приведены характеристики некоторых электрических машин постоянного тока.
Таблица 1.1Характеристики электрических машин постоянного тока
Назначение | Использование | Р, кВт | I, А | U, В | Примечание |
Двигатели | Трамвай | 40¸50 | 75¸100 | 550 | Имеют преимущества перед двигателями переменного тока: 1) широкое регулирование частоты вращения; 2) развивают большой пусковой момент |
Электровоз | 600¸900 | 400¸600 | 1500 | ||
Прокатный стан | 11500 | 11500 | 1000 | ||
Атомоход «Ленин» | 18000 | 18000 | 1000 | ||
Генераторы | Для электролиза | 60¸120 | 10000 | 6¸12 | Чаще используются генераторы переменного тока с выпрямителями |
Тепловоз (старые модификации) | 2700 | 3600 | 750 |
АСИНХРОННАЯ МАШИНА В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТОРМОЗА — Студопедия
Рассмотрим ротор асинхронной машины, который вращается в том же направлении, что магнитный поток, но с частотой п2 > п1 [это может иметь место при спуске грузов, когда момент, создаваемый грузом, совпадает по направлению с вращающим моментом и ускоряет вращение ротора. При таком соотношении частот вращения скольжение s = (n1 – n2 ) / n1 становится отрицательным. Активная составляющая тока ротора
становится также отрицательной, т. е. противоположной вектору э. д. с. 
. Реактивная составляющая тока ротора
остается индуктивной по отношению к э. д. с. Вектор полного тока ротора 
. Ток статора 
, напряжение
Из векторной диаграммы видно, что активная составляющая тока статора I1a противоположна по фазе напряжению сети.
 
|
Генераторный режим асинхронной машины:
а) схема создания режима; б) векторная диаграмма.
Это означает, что асинхронная машина не потребляет активную мощность из сети, а, наоборот, отдает ее. Следовательно, машина перешла в генераторный режим. Частоты тока и напряжения сети одинаковы. Практически асинхронные генераторы на электростанциях не применяют, так как для создания магнитного потока они потребляют из сети большой реактивный ток. Генераторный режим используют для подтормаживания асинхронных двигателей при плавных спусках грузов.
Режим, при котором направление вращения ротора асинхронной машины противоположно направлению вращения магнитного потока, называется режимом электромагнитного тормоза. Его применяют для экстренного торможения асинхронного двигателя ,осуществляемого путем изменения направления вращения магнитного потока статора, в то время как ротор продолжает вращение в прежнем направлении. Этот способ торможения называется также торможением противовключением. В таком режиме ротор быстро тормозится и, когда частота его вращения станет равной нулю, напряжение сети должно быть отключено.
В режиме электромагнитного тормоза скольжение 
.
Следовательно, сопротивление ротора уменьшается по сравнению с сопротивлением в момент пуска (s = 1), а ток ротора и соответственно ток статора становятся больше пускового тока. Поэтому режим электромагнитного тормоза применяют только для двигателей с фазным ротором. Одновременно с изменением направления вращения магнитного потока статора к фазной обмотке ротора обычно подключают добавочный реостат для уменьшения токов ротора и статора.
Электродвигатель как генератор — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»
Всем известно, что работа электродвигателя – это преобразование электрической энергии в механическую. Удастся ли заставить его преобразовывать механическую энергию в электрическую, чтобы использовать электродвигатель как генератор? Благодаря действующему в электротехнике принципу обратимости это возможно. Но нужно четко знать принцип работы агрегата и создать условия, способствующие превращению.
Законы, позволяющие использовать асинхронный электродвигатель как генератор
В генераторе напряжение, обычно подаваемое с аккумулятора, возбуждает в обмотке якоря магнитное поле, вращение же обеспечивается любым физическим устройством. В электродвигателе возможность подачи напряжения на обмотку якоря не предусмотрена. Чтобы он не поглощал, а вырабатывал электроэнергию, магнитное поле необходимо создать искусственно.
В асинхронном двигателе вращающееся магнитное поле ротора «отстает» от поля статора, обеспечивая процесс перехода электроэнергии в механическую энергию. Следовательно, чтобы запустить обратный процесс, нужно сделать так, чтобы поле статора вращалось медленнее поля ротора, либо чтобы оно вращалось в противоположную сторону.
Способы переделки электродвигателя в генератор
Есть два способа «регулировки» магнитного поля статора.
Торможение реактивной нагрузкой
Сделать это можно с помощью мощной конденсаторной батареи. Включите ее в цепь питания двигателя, который работает в обычном режиме. Заряд, накопленный в батарее, будет в противофазе с зарядом, создаваемым питающим напряжением, что приведет к замедлению последнего. После этого двигатель вместо поглощения тока начинает генерировать его, отдавая в сеть.
Любой транспорт на электротяге работает именно благодаря этому эффекту – при «самостоятельном» движении под уклон механическая энергия не требуется, и конденсаторная батарея автоматически подключается к цепи питания. Вырабатываемая энергия подается в сеть, чтобы затем опять преобразоваться в механическую.
Самовозбуждение электродвигателя
Остаточное магнитное поле ротора может произвести ЭДС, достаточное для зарядки конденсатора. Вследствие этого возникает эффект самовозбуждения, что делает возможным переход двигателя в режим генерации электроэнергии. Непрерывность этого процесса обеспечивает конденсаторная батарея, подпитывающаяся от произведенного тока.
Этот способ является более действенным, и именно он подходит, если вы хотите применить асинхронный электродвигатель как генератор.
Что нужно знать, чтобы электродвигатель работал как генератор
При переделке двигателя в генератор следует учитывать следующие технические детали:
- Не пытайтесь использовать электролитические конденсаторы – они не пригодны для подключения в цепь. Вам нужны неполярные конденсаторные батареи.
- В трехфазных машинах конденсаторы могут включаться по схеме «треугольник» или «звезда». В первом случае величина напряжения на выходе выше, а во втором генерация начинается на меньших оборотах ротора. Выбирайте оптимальный для достижения вашей цели вариант.
- Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором тоже могут генерировать электроэнергию. Запуск осуществляется с помощью фазосдвигающего конденсатора.
Поскольку определить необходимую величину емкости конденсаторной батареи невозможно, остается подбирать ее по весу – он должен быть равен весу двигателя или слегка превышать его.
Насколько эффективно использование электродвигателя в качестве генератора
У использования электродвигателя как генератора есть свои «плюсы»:
- Агрегат достаточно прост в обслуживании и экономичен, поскольку конденсатор получает энергию от остаточного поля ротора и от вырабатываемого тока.
- Практически отсутствуют «побочные» траты энергии на магнитные поля или бесполезный нагрев.
И «минусы»:
- Преобразованный в генератор двигатель чувствителен к перепадам нагрузки.
- Частота вырабатываемого тока часто нестабильна.
- Такой генератор не может обеспечить промышленную частоту тока.
Если в вашем случае преимущества перевешивают недостатки, то применение асинхронного генератора целесообразно.
Модель динамики трехфазной асинхронной машины, также известен как индукционная машина
Номинальная полная мощность Pn (ВА), среднеквадратичное линейное напряжение
Vn (В) и частота fn (Гц). По умолчанию [3730 460 60] для
единицы о.е. и [1.845e + 04 400 50] для единиц СИ.
Сопротивление статора Rs (Ом или pu) и индуктивность рассеяния
Lls (H или pu).По умолчанию [0,01965 0,0397] для
единицы о.е. и [0,5968 0,0003495] для единиц СИ.
Сопротивление ротора Rr ‘(Ом или pu) и индуктивность рассеяния
Llr ‘(H или pu) оба относятся к статору. Этот параметр виден
только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Wound или Squirrel-cage .
По умолчанию [0,01909 0.0397] для блоков PU и [0,6258
0,005473] для единиц СИ.
Сопротивление ротора Rr1 ‘(Ω или pu) и индуктивность рассеяния
Llr1 ‘(H или pu), оба относятся к статору. Этот параметр виден
только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Двойная беличья клетка . По умолчанию
составляет [0,01909 0,0397] для единиц о.е. и [0,4155
0.002066] для единиц СИ.
Сопротивление ротора Rr2 ‘(Ом или pu) и индуктивность рассеяния
Llr2 ‘(H или pu), оба относятся к статору. Этот параметр виден
только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Двойная беличья клетка . По умолчанию
составляет [0,01909 0,0397] для единиц о.е. и [0,4168
0,0003495] для единиц СИ.
Намагничивающая индуктивность Lm (H или pu).По умолчанию 1,354 для
единицы о.е. и 0,0354 для единиц СИ.
Для диалогового окна единиц СИ :
комбинированный коэффициент инерции машины и нагрузки J (кг.м 2 ),
комбинированный коэффициент вязкого трения F (Н.м.с) и пары полюсов p.
Момент трения Tf пропорционален скорости вращения ротора ω
(Tf = F.w). По умолчанию [0,05 0,005879 2] .
Для диалогового окна единиц о.у. :
постоянная инерции H (s), комбинированный коэффициент вязкого трения
F (pu), а пары полюсов p.По умолчанию [0,09526 0,05479 2] .
Задает начальное скольжение s, электрический угол Θe (градусы), величина тока статора (A или pu) и фазовые углы (градусы):
[скольжение, th, i как , i bs , i cs , фаза как , фаза bs , фаза cs ]
Если для параметра Тип ротора установлено значение Обмотка ,
вы также можете указать необязательные начальные значения для тока ротора
величина (A или pu) и фазовые углы (градусы):
[скольжение, th, i как , i bs , i cs , фаза как , фаза bs , фаза cs , i ar , i br , i cr , фаза ar , фаза br , фаза cr ]
Когда параметр Тип ротора установлен на Беличья клетка ,
начальные условия могут быть вычислены с помощью инструмента Load Flow или
Инструмент инициализации станка в блоке Powergui.
По умолчанию [1,0 0,0,0 0,0,0] для о.у.
единиц и [0 0 0 0 0 0 0 0] для единиц СИ.
Определяет наличие магнитного насыщения ротора и статора. железо имитируется или нет. По умолчанию очищен.
Определяет параметры кривой насыщения без нагрузки. магнитные
насыщение железа статора и ротора (насыщение взаимного
поток) моделируется кусочно-линейной зависимостью, определяющей точки
кривой насыщения без нагрузки.Первая строка этой матрицы содержит
значения токов статора. Вторая строка содержит значения соответствующих
клеммы напряжения (напряжения статора). Первая точка (первый столбец
матрицы) должно отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует
до точки, где начинается эффект насыщения. По умолчанию [0.212,0.4201,0.8125,1.0979,1.4799,2.2457,3.2586,4.5763,6.4763
; 0,5,0,7,0,9,1,1,1,1,2, 1,3,1,4,1,5] для единиц pu и [14.03593122,
27.81365428, 53.79336849, 72.68890987, 97.98006896, 148.6815601, 215.7428561,
302.9841135, 428.7778367; 230, 322, 414, 460, 506, 552, 598, 644,
690] для единиц СИ ..
Вы должны выбрать Simulate saturation check коробка для имитации насыщенности. Если вы не выберете Simulate флажок насыщения , связь между статором ток и напряжение статора линейны.
Щелкните Plot , чтобы просмотреть указанную без нагрузки кривая насыщения.
Модель динамики трехфазной асинхронной машины, также известен как индукционная машина
Номинальная полная мощность Pn (ВА), среднеквадратичное линейное напряжение
Vn (В) и частота fn (Гц). По умолчанию [3730 460 60] для
единицы о.е. и [1.845e + 04 400 50] для единиц СИ.
Сопротивление статора Rs (Ом или pu) и индуктивность рассеяния
Lls (H или pu).По умолчанию [0,01965 0,0397] для
единицы о.е. и [0,5968 0,0003495] для единиц СИ.
Сопротивление ротора Rr ‘(Ом или pu) и индуктивность рассеяния
Llr ‘(H или pu) оба относятся к статору. Этот параметр виден
только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Wound или Squirrel-cage .
По умолчанию [0,01909 0.0397] для блоков PU и [0,6258
0,005473] для единиц СИ.
Сопротивление ротора Rr1 ‘(Ω или pu) и индуктивность рассеяния
Llr1 ‘(H или pu), оба относятся к статору. Этот параметр виден
только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Двойная беличья клетка . По умолчанию
составляет [0,01909 0,0397] для единиц о.е. и [0,4155
0.002066] для единиц СИ.
Сопротивление ротора Rr2 ‘(Ом или pu) и индуктивность рассеяния
Llr2 ‘(H или pu), оба относятся к статору. Этот параметр виден
только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Двойная беличья клетка . По умолчанию
составляет [0,01909 0,0397] для единиц о.е. и [0,4168
0,0003495] для единиц СИ.
Намагничивающая индуктивность Lm (H или pu).По умолчанию 1,354 для
единицы о.е. и 0,0354 для единиц СИ.
Для диалогового окна единиц СИ :
комбинированный коэффициент инерции машины и нагрузки J (кг.м 2 ),
комбинированный коэффициент вязкого трения F (Н.м.с) и пары полюсов p.
Момент трения Tf пропорционален скорости вращения ротора ω
(Tf = F.w). По умолчанию [0,05 0,005879 2] .
Для диалогового окна единиц о.у. :
постоянная инерции H (s), комбинированный коэффициент вязкого трения
F (pu), а пары полюсов p.По умолчанию [0,09526 0,05479 2] .
Задает начальное скольжение s, электрический угол Θe (градусы), величина тока статора (A или pu) и фазовые углы (градусы):
[скольжение, th, i как , i bs , i cs , фаза как , фаза bs , фаза cs ]
Если для параметра Тип ротора установлено значение Обмотка ,
вы также можете указать необязательные начальные значения для тока ротора
величина (A или pu) и фазовые углы (градусы):
[скольжение, th, i как , i bs , i cs , фаза как , фаза bs , фаза cs , i ar , i br , i cr , фаза ar , фаза br , фаза cr ]
Когда параметр Тип ротора установлен на Беличья клетка ,
начальные условия могут быть вычислены с помощью инструмента Load Flow или
Инструмент инициализации станка в блоке Powergui.
По умолчанию [1,0 0,0,0 0,0,0] для о.у.
единиц и [0 0 0 0 0 0 0 0] для единиц СИ.
Определяет наличие магнитного насыщения ротора и статора. железо имитируется или нет. По умолчанию очищен.
Определяет параметры кривой насыщения без нагрузки. магнитные
насыщение железа статора и ротора (насыщение взаимного
поток) моделируется кусочно-линейной зависимостью, определяющей точки
кривой насыщения без нагрузки.Первая строка этой матрицы содержит
значения токов статора. Вторая строка содержит значения соответствующих
клеммы напряжения (напряжения статора). Первая точка (первый столбец
матрицы) должно отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует
до точки, где начинается эффект насыщения. По умолчанию [0.212,0.4201,0.8125,1.0979,1.4799,2.2457,3.2586,4.5763,6.4763
; 0,5,0,7,0,9,1,1,1,1,2, 1,3,1,4,1,5] для единиц pu и [14.03593122,
27.81365428, 53.79336849, 72.68890987, 97.98006896, 148.6815601, 215.7428561,
302.9841135, 428.7778367; 230, 322, 414, 460, 506, 552, 598, 644,
690] для единиц СИ ..
Вы должны выбрать Simulate saturation check коробка для имитации насыщенности. Если вы не выберете Simulate флажок насыщения , связь между статором ток и напряжение статора линейны.
Щелкните Plot , чтобы просмотреть указанную без нагрузки кривая насыщения.
Асинхронный генератор
- Ресурс исследования
- Проводить исследования
- Искусство и гуманитарные науки
- Бизнес
- Инженерная технология
- Иностранный язык
- история
- математический
- Наука
- Социальная наука
Лучшие подкатегории
- Продвинутая математика
- Алгебра
- Базовая математика
- Исчисление
- Геометрия
- Линейная алгебра
- Предалгебра
- Предварительный расчет
- Статистика и вероятность
- Тригонометрия
- другое →
Лучшие подкатегории
- Астрономия
- Астрофизика
- Биология
- Химия
- Науки о Земле
- Наука об окружающей среде
- Науки о здоровье
- Физика
- другое →
Лучшие подкатегории
- Антропология
- Закон
- Политология
- Психология
- Социология
- другое →
Лучшие подкатегории
- Бухгалтерский учет
- Экономика
- Финансы
- Менеджмент
- другое →
Лучшие подкатегории
- Аэрокосмическая техника
- Биоинженерия
- Химическая инженерия
- Гражданское строительство
- Компьютерные науки
- Электротехника
- Промышленное проектирование
- Машиностроение
- Веб-дизайн
- другое →
Лучшие подкатегории
- Архитектура
- Связь
- Английский
- Гендерные исследования
- Музыка
- Исполнительское искусство
- Философия
- Религиоведение
- Письмо
- другое →
Лучшие подкатегории
- Древняя история
- Европейская история
- История США
- Всемирная история
- другое →
— MATLAB & Simulink
Этот пример показывает работу однофазного асинхронного двигателя в режимах работы конденсаторного запуска и конденсаторного запуска-работы.
H. Ouquelle и Louis-A.Dessaint (Ecole de technologie superieure, Монреаль)
Описание
В этой модели используются два однофазных асинхронных двигателя соответственно в режимах конденсатор-пуск и конденсатор-пуск-работа, для сравнения их рабочие характеристики, такие как крутящий момент, пульсация крутящего момента, КПД и коэффициент мощности.Оба двигателя имеют мощность 1/4 л.с., 110 В, 60 Гц, 1800 об / мин и питаются от однофазного источника питания 110 В. У них одинаковые обмотки статора (основная и вспомогательная) и беличья клетка ротора.
Двигатель 1 Двигатель работает в конденсаторном режиме. Его вспомогательная обмотка, соединенная последовательно с пусковым конденсатором емкостью 255 мкФ, отключается, когда его скорость достигает 75% от номинальной скорости. Пусковой конденсатор используется для обеспечения высокого пускового момента.
Двигатель 2 работает в конденсаторном режиме пуск-пуск.В этом режиме работы используются два конденсатора: рабочий и пусковой. Во время периода пуска вспомогательная обмотка также соединяется последовательно с конденсатором емкостью 255 мкФ, но после достижения скорости отключения вспомогательная обмотка остается подключенной последовательно с рабочим конденсатором 21,1 мкФ. Это значение конденсатора оптимизировано для уменьшения пульсации крутящего момента. Двигатель работает эффективно с высоким коэффициентом мощности.
Два двигателя сначала запускаются без нагрузки при t = 0. Затем при t = 2 с, когда двигатели достигли своего установившегося режима, a 1 Н.m крутящий момент (номинальный крутящий момент) внезапно прикладывается к валу.
Моделирование
Запустите моделирование. Блок Scope отображает следующие сигналы для двигателя с конденсаторным пуском (желтые линии) и двигателя с конденсатором (пурпурные линии): полный ток (основная + вспомогательная обмотка), ток основной обмотки, ток вспомогательной обмотки, напряжение конденсатора, скорость ротора и электромагнитный момент. Механическая мощность, коэффициент мощности и КПД двигателя 1 и двигателя 2 вычисляются в подсистеме обработки сигналов и отображаются на 3 блоках дисплея.
В течение периода запуска, пока разъединитель остается замкнутым (от t = 0 до t = 0,48 с), все формы сигналов идентичны. После размыкания переключателя наблюдаются различия, как описано ниже.
1. Конденсаторный пуск:
Обратите внимание на пульсации крутящего момента 120 Гц, которые вызывают механические колебания ротора 120 Гц и снижают КПД двигателя. Пульсации крутящего момента от пика до пика составляют около 3 Н или 300% от номинальной нагрузки, когда двигатель работает без нагрузки.Обратите внимание на то, что пусковой конденсатор остается заряженным при максимальном напряжении, когда вспомогательная обмотка отключена.
2. Конденсатор-пуск-работа:
Обратите внимание, что пульсации крутящего момента существенно уменьшены. Емкость рабочего конденсатора оптимизирована для минимизации пульсаций крутящего момента при полной нагрузке. Величина пульсаций крутящего момента составляет 2 Нм от пика до пика (200% от номинального крутящего момента) без нагрузки, в то время как от пика до пика всего 0,04 Нм (4% от номинального крутящего момента) при полной нагрузке. Коэффициент мощности и КПД при полной нагрузке (соответственно 90% и 75%) выше, чем у двигателя с конденсаторным пуском (соответственно 61% и 74%).
.