Асинхронные генераторы

Большинство промышленных потребителей переменно) о тока имеют активно-индуктивный характер; некоторые из них работают с низким коэффициентом мощности и, следовательно, потребляют значительную реактивную мощность. К таким потребителям относятся асинхронные двигатели, особенно работающие с неполной нагрузкой, установки электрической сварки, высокочастотной закал-

Асинхронный двшатель трехфазного тока представляет собой электрическую машину, служащую для преобразования электрической энергии трехфазного тока в механическую. Благодаря простоте устройства, высокой надежности в эксплуатации и меньшей стоимости по сравнению с другими двигателями асинхронные двигатели трехфазного тока нашли широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве. С их помощью приводятся в движение металлорежущие и деревообрабатывающие станки, подъемные краны, лебедки, лифты, эскалаторы, насосы, вентиляторы и другие механизмы.

Отечественная промышленность выпускает двухскоростные асинхронные двигатели со следующими частотами вращения магнитных полей: 3000/1500; 1500/750; 1000/500 об/мин и др. Механические характеристики двухскоростного двигателя изображены на 10.26. Значения максимальных моментов будут равными ( 10.26, а), если равны магнитные потоки двигателя для первого и второго способов соединения обмоток, в противном случае ( 10.26,6) они не равны. Как следует из выражения

10.19. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В системах автоматического управления, бытовых приборах и промышленных устройствах находят применение однофазные асинхронные двигатели малой мощности. Для питания однофазных двигателей требуется однофазная сеть, имеющая два провода вместо трех проводов трехфазной сети, что дает в одних случаях экономическую выгоду, в других — удобство в эксплуатации. Однофазные двигатели применяются и в установках средней мощности (несколько десятков киловатт), где их использование целесообразно экономически (два провода вместо трех) и по условиям эксплуатации, например в транспортных устройствах шахт. Среди большого разнообразия однофазных двигателей наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора: ротор и его обмотка выполнены так же, как и у трехфазных двигателей. Статор таких двигателей бывает с явновыраженными полюсами и корот-козамкнутым витком ( 10.39, а) — его далее будем называть двигателем А и с неявновыраженными полюсами и двумя обмотками ( 10.39, б); его далее будем называть двигате*-лем Б.

В системах синхронного вращения тех или иных производственных механизмов используются обычные трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором.

В системах дистанционной передачи угловых перемещений могут быть использованы или обычные трехфазные асинхронные двигатели с контактными кольцами малой мощности, или сельсины. Сельсины устроены примерно так же, как и трех-

Для линейных перемещений элементов производственных механизмов находят применение линейные двигатели, в том числе и линейные трехфазные асинхронные двигатели. Принцип действия линейных трехфазных двигателей основан на явлении возникновения бегущего магнитного поля, создаваемого током неподвижной трехфазной обмотки. В трехфазном двигателе с вращающимся ротором магнитное поле Ф вращается с постоянной частотой вращения п„, в линейном трехфазном двигателе магнитное поле Ф ( 10.53,6) перемещается с постоянной скоростью и0.

Асинхронный пуск синхронных двигателей несколько сложнее пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В отношении пусковых свойств асинхронные двигатели с фазным ротором имеют весьма существенные преимущества перед синхронными двигателями.

Асинхронные двигатели дают возможность регулировать частоту вращения различными способами, рассмотренными в гл. 10. Использование некоторых из этих способов для регулирования частоты вращения синхронных двигателей в принципе невозможно, а некоторых связано с большими конструктивными и эксплуатационными трудностя-

Для приводов, скорость двигателей которых не регулируется и мало зависит от нагрузки (двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением, асинхронные двигатели с ко-роткозамкнутым ротором и синхронные двигатели трехфазного тока), мощность

Асинхронные генераторы ( 18.14) используют для рекуперации энергии, торможения рабочей машины. Необходимым условием возбуждения автономного асинхронного генератора является наличие в цепи статора конденсаторов, генерирующих реактивную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитного поля статора. Неавтономные асинхронные генераторы, включаемые параллельно сети, получают реактивную мощность из сети и могут работать без конденсаторов.

ков ротора также изменяется па обратное. Изменение направления токов ротора вызывает изменение знака вращающего момента, который оказывается действующим против направления вращения ротора ( 12-26, б). Изменение знака момента и направления тока ротора, а следовательно, и направления соответствующей составляющей тока статора означает переход машины в режим работы генератором, когда механическая энергия, поступающая извне на вал ротора, преобразуется в машине в электрическую энергию и отдается в сеть (за вычетом потерь в машине). Как промышленные источники электрической энергии асинхронные генераторы обычно не применяются, так как имеют ряд недостатков, в частности низкий коэффициент мощности.

На электростанциях асинхронные генераторы не применяют, так как они обладают худшими эксплуатационными характеристиками, чем синхронные генераторы: их коэффициент мощности меньше единицы и они загружают сеть реактивным током.

Асинхронные генераторы переменного тока практически не применяются.

Конструктивно асинхронные генераторы не отличаются от двигателей. Как и асинхронные двигатели, асинх-

ровные генераторы могут изготовляться на мощности в десятки тысяч киловатт. Но на тепловых и гидравлических станциях асинхронные генераторы не нашли большого применения из-за того, что для их работы необходим источник реактивной мощности.

Конструкция ротора асинхронного генератора проще синхронного. Ротор асинхронного генератора может быть выполнен в виде массивного стального цилиндра без обмоток. Поэтому асинхронные генераторы могут выполняться на высокие частоты вращения — до 100 000 об/мин.

В практических условиях асинхронные генераторы применяются только на станциях малой мощности, чаще всего на автоматических гидростанциях и ветросиловых установках.

В дальнейшем большое распространение получили также и однофазные асинхронные двигатели, в основном для электробытовых приборов. Появилось также большое количество разновидностей и модификаций асинхронных машин, в частности асинхронные исполнительные двигатели, тахогенераторы, сельсины, поворотные трансформаторы и др. Небольшое применение нашли и асинхронные генераторы.

что автономные асинхронные генераторы целесообразно использовать при значениях л2//г2ном^0,9. При меньших п2 требуемая емкость быстро возрастает и генератор почти полностью загружается реактивным током.

При частоте 50 Гц и частоте вращения 3000 об/мин суммарная масса асинхронного генератора совместно с устройством для возбуждения несколько меньше, чем у синхронного генератора ( 8.8,6). При меньшей частоте вращения снижается созф и применение асинхронных генераторов становится экономически нецелесообразным. При частоте 400 Гц и частоте вращения 3000 об/мин масса асинхронного генератора значительно снижается, а при больших частотах вращения (6000... 8000 об/мин) асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением в 1,5 ...2,1 раза легче синхронных генераторов обычного исполнения и в 3... 5 раз легче индукторных. КПД асинхронных и синхронных генераторов с учетом устройств для их возбуждения примерно одинаков. Отметим высокую надежность асинхронных генераторов, что особенно важно при высоких частотах вращения; эти машины не требуют защиты от коротких замыканий, так как в этом режиме они развозбуждаются. Исследования показали, что асинхронные генераторы можно сравнительно легко включать на параллельную работу, даже при значительной разнице в их частотах вращения. При этом в сети устанавливается частота, равная среднему значению частот параллельно включенных генераторов.