Режим противовключения

Этот режим возникает в тех случаях, когда под действием внешних сил (активного момента рабочей машины или сил инерции) двигатель вращается в обратную сторону (против включения). Рассмотрим эти случаи более подробно:

1) асинхронный двигатель с фазным ротором приводит в движение лебедку, поднимающую груз (момент М_с). Подъем идет со скоростью w₁ (рис. 5.13). Вводим в цепь ротора добавочное активное сопротивление, и двигатель переходит на искусственную механическую характеристику из точки 1 в точку 2. При введении R_доб момент двигателя уменьшается до М₂, который меньше М_с.

Рис. 5.13 Режим противовключения асинхронного двигателя

при активном моменте

Двигатель тормозится, и в точке 3 остановится, но М₃ < М_с, и под действием груза ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом, асинхронный двигатель перевели в тормозной режим противовключения. В точке 4 М₄ = М_с, и груз будет опускаться с постоянной скоростью w₄;

2) асинхронный двигатель работает с рабочей машиной со скоростью w₁. Предположим, что в какой-то момент времени мы осуществили реверс этого двигателя. Следовательно, он переходит на другую механическую характеристику (рис. 5.14). Под действием сил инерции в первый момент времени скорость вращения вала агрегата не изменяется, и двигатель переходит из точки 1 механической характеристики прямого вращения ротора в точку 2 обратного вращения поля статора. В точке 2 знаки момента и скорости разные, следовательно, режим работы - тормозной.

Механические характеристики режима противовключения асинхронного двигателя располагаются во втором или в четвертом квадрантах. Механическая и электромеханическая характеристики описываются уравнениями (5.6; 5.10 и 5.11).

Исследуем особенности работы асинхронного двигателя в режиме противовключения. Необходимо отметить, что если двигатель перевели в режим торможения противовключением, то преобразованная механическая мощность от рабочей машины или энергия сил инерции меняет своё направление и возвращается в двигатель, т.е. вновь поступает в ротор, т.к. Р_мех = (+М)·(-w) = -М·w для первого случая и Р_мех = (-М)w = -Мw - для второго. Электрическую мощность, поступающую из сети, определяют по выражению (5.4)

.

Рис. 5.14. Режим противовключения асинхронного двигателя

при реверсе

В режиме противовключения S > 1:

Знак электромагнитной мощности не изменяется. Это говорит о том, что и активная мощность из сети идет в ротор. Таким образом, в ротор асинхронного двигателя по двум каналам поступает энергия, которая теряется в его обмотке. Значение суммарной мощности велико, и двигатель может быстро нагреться выше допустимой температуры. Для ограничения этого нагрева режим противовключения должен протекать кратковременно (при реверсе) или необходимы специальные меры: включение добавочных сопротивлений в цепь ротора, чтобы ограничить ток двигателя и вывести потери за пределы обмоток двигателя.

Для определения характера изменения тока и момента двигателя в режиме противовключения представим электромагнитный момент двигателя в следующем виде [7]:

,

где с_м - постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя; Ф_м - магнитный поток двигателя, пропорциональный напряжению сети; I₂ - ток ротора; j₂ - угол сдвига фаз тока и ЭДС ротора; I_2а - активная составляющая тока ротора;

.

Е₂ - действующее значение ЭДС ротора; Е₂ = Е_2mахS; х₂ - индуктивное сопротивление ротора, х₂ = х_2maxS; x_2max – ЭДС и сопротивление при S = 1.

Если в режиме противовключения скольжение ротора стремится к бесконечности, то отношение стремится к нулю, а ток ротора и статора - к постоянному значению, т.е. I₂ = const; I₁ = const.

Активная составляющая тока ротора

.

При увеличении скорости в режиме противовключения (S ® µ) активная составляющая тока ротора и момент двигателя стремятся к нулю. Действительно, по уравнению механической характеристики: при увеличении скольжения S

электромагнитный момент будет уменьшаться до нуля. Механическая характеристика в режиме противовключения будет падающей, но не круто (рис. 5.15).