2.8.2. Режим противовключения (электромагнитного тормоза)

В этом режиме ротор АМ, подключенный к сети вращается в сторону, противоположную вращению поля, следовательно, частоте вращения ротора n<0, а скольжение . Вращение осуществляется за счет механической энергии внешнего приводного механизма. Теоретически скольжение изменяется в пределах . На практике обычно . В режиме противовключения активная и реактивная составляющие вторичного тока имеют те же знаки, что и в двигательном режиме. В режиме противовключения АМ развивает положительный электромагнитный момент, действующий в направлении поля, однако он является тормозящим, т.к. действует встречно по отношению к вращению ротора.

С другой стороны к ротору приложен внешний вращающий момент и таким образом машина получает механическую мощность с вала. Об этом свидетельствует изменение знака воображаемого сопротивления , включенного во вторичную цепь схемы замещения АМ, приведенной к работе трансформатором. Это сопротивление становится отрицательным. Отрицательной оказывается и выделенная в нем электрическая мощность , что является эквивалентом мощности механической.

Таким образом, АМ в режиме противовключения потребляет мощность с двух сторон: электрическую со стороны сети и механическую со стороны вала, и вся эта мощность расходуется на потери в машине и в основном на покрытие электрических потерь в обмотке ротора. Полезной мощности АМ в этом режиме не развивает. В связи с этим режим электромагнитного тормоза является самым тяжелым в тепловом отношении.

В данном случае электромагнитная мощность, получаемая от сети, переводится на ротор, частично покрывая электрические потери в роторе. Другая часть потерь покрывается за счет механической мощности с вала.

В соответствии с этим изобразим энергетическую (рис. 2.44) и векторную

(рис. 2.45) диаграмму АМ.

В этом режиме сопротивление мало, поэтому вторичный ток и угол значительны. При этом первичный ток и угол также велики. Это подтверждает, что режим противовключения является тяжелым в тепловом отношении.

Режим электромагнитного тормоза применяется для торможения и остановки АД и приводимых им в движение механизмов.

Это осуществляется путем изменения направления вращения поля за счет переключения двух любых питающих проводов (фаз) обмотки статора. Механическая мощность развивается за счет вращения по инерции масс ротора и присоединенного к нему механизма при уменьшении частоты вращения. При n=0 машина отключается от сети. При осуществлении реверса отключение не происходит.

В случае АДФ, в процессе осуществления режима противовключения, в цепь ротора включают добавочные сопротивления (тормозной режим становится устойчивым).

2.8.3. Индукционный регулятор. Фазорегулятор

Индукционный регулятор (ИР) представляет собой АДФ с заторможенным ротором, работающий как поворотный автотрансформатор. Он предназначен для регулирования напряжения сети переменного тока. ИР бывают одно и трехфазные. Более широко применяется трехфазные ИР.

Первичная обмотка ИР с числом витков подключается параллельно к сети, а вторичная с числом витков – последовательно с этой цепью Обычно в качестве первичной используется обмотка ротора, так как в этом случае с помощью щеток и контактных колец выводятся лишь три зажима. Обмотка ротора может быть соединена в У или Д (рис. 2.45,а). При подключении ИР к сети первичная обмотка создает вращающее магнитное поле Ф. Это поле индуктирует в соответствующих фазах ротора и статора ЭДС Е₁ и Е₂ . Эти ЭДС сдвинуты по фазе на угол β равный пространственному сдвигу осей соответствующих фаз. Следовательно, напряжение на выходе ИР будет равно геометрической сумме этих ЭДС, т.е. или _. Векторная диаграмма изображена на рис.2.45,б.

При повороте ротора конец вектора Ė₂ будет скользить по окружности. При этом если β = 0˚ и β = 180˚ получим соответственно:

,

.

Если , то , тогда , а .

Попутно отметим, что поворот ротора ИР и фиксация его в нужном положении осуществляется с помощью червячной передачи с ручным или электроприводом.

Рассмотренный ИР имеет два недостатка:

1) при изменении величины U₂ изменяется и его фаза, что не всегда желательно,

2. в результате взаимодействия вращающегося поля с токами, возникает вращающий момент, действующий на червячную передачу.

Поэтому применяют сдвоенный ИР (рис.2.46,а), представляющий собой совокупность двух одиночных ИР с общим валом. Обмотки роторов сдвоенного ИР включаются параллельно сети, а статорные обмотки последовательно.

На первичной и вторичной сторонах одного из ИР осуществляется переключение двух фаз. В результате этого изменяется направление вращения поля этого ИР. Таким образом, каждый ИР создает свое поле, причем поля вращаются в противоположных направлениях (рис.2.46,б). При повороте ротор по направлению вращения одного поля, ротор другого ИР поворачивается против поля. В результате ЭДС и будут поворачиваться в противоположные стороны на равные углы. При этом напряжение на выходе ИР, изменяясь по величине, будет неизменным по фазе .

Будет отсутствовать и вращающий момент на валу.

АДФ можно использовать в качестве фазорегулятора (ФР), т.е. для изменения фазы напряжения. Выходное напряжение снимается с контактных колец машины. Если принять , то можно считать и . и – ЭДС в фазах статора и ротора, индуктируемые вращающемся полем. При повороте ротора изменяется угол β. Векторы поворачиваются относительно векторов .

Поворот и фиксация ротора осуществляется с помощью червячной передачи.