Специальные асинхроннные машины

         Специальные асинхронные машины

                 Асинхронный преобразователь частоты

Частота ЭДС в  роторе асинхронной машины определяется разностью частот вращения ротора и  магнитного поля 
где Q > 0 при согласном направлении вращения ротора относительно поля. Поэтому на контактных кольцах асинхронной машины с фазной обмоткой на роторе можно получить напряжение частоты f2 и использовать ее в качестве преобразователя частоты. Асинхронный преобразователь частоты может служить источником напряжения как постоянной, так и переменной частоты /2. В первом случае, когда частота постоянна, ротор преобразователя вращается при f2>fl навстречу полю (s > 1), при f2 <fi — согласно с магнитным полем (s < 1). 
При генерировании ЭДС частоты f2 > fx ротор преобразователя частоты приводится во вращение посторонним двигателем Д (обычно асинхронным или синхронным — см. рис. 2, который передает преобразователю частоты ПЧ мощность Р2, асинхронный преобразователь работает со скольжением s > 1 в режиме тормоза. 
 
 
 
Рис. 2. Схема включения двухмашинного асинхронного преобразователя частоты: 
Рг — мощность, потребляемая преобразователем частоты (ПЧ) из сети; Ря — мощность, потребляемая двигателем (Д) из сети; Р2 — механическая мощность, передаваемая через вал; Ряг — мощность нагрузки

На рис. 2 стрелками  указаны направления мощностей  в этом режиме. При генерировании  ЭДС частоты f2< fx ротор преобразователя тормозится электромагнитным моментом машины Д, которая в этом случае работает в генераторном режиме, отдавая электроэнергию в ту же сеть, что и преобразователь (на рис. 2 пунктирными стрелками указаны направления мощностей в этом режиме); асинхронная машина-преобразователь работает в режиме двигателя.

Асинхронные преобразователи  частоты применяются преимущественно  для получения переменного напряжения с частотой 100— 200 Гц, необходимого для  питания асинхронного привода с  частотами вращения выше 3000 об/мин (электропилы и другие ручные электрические машины). 
Асинхронные преобразователь частоты ПЧ и приводной двигатель Д двухмашинного агрегата (рис. 2) можно совмещать в общем магнитопроводе, получая одномашинный преобразователь частоты ОПЧ. Трехфазный асинхронный ОПЧ выполняется в конструкции асинхронной машины с фазным ротором (без свободного конца вала) и содержит на статоре две раздельные трехфазные взаимонеиндуктивные разнополюсные обмотки, подключаемые к первичной сети со встречным чередованием фаз; на роторе с контактными кольцами размещается фазная обмотка совмещенного типа, работающая одновременно в качестве двух обмоток: многофазной короткозамкнутой для двигателя (рл) и трехфазной для преобразователя (рп). 
Одномашинное исполнение асинхронного преобразователя частоты с совмещенной обмоткой на роторе позволяет упростить конструкцию и изготовление, значительно снизить расход конструктивных материалов и меди, повысить эксплуатационную надежность. В нашей стране освоено серийное производство ОПЧ-50/200 Гц мощностью 5 кВт (при ра = 1 и рп = 3). На базе асинхронных машин новой серии АИ с фазным ротором разработаны для серийного выпуска асинхронные ОПЧ-50/200 Гц и ОПЧ-50/300 Гц (рд = 1 и рп = 5) мощностью 5—50 кВт. Такие одномашинные преобразователи частоты хорошо зарекомендовали себя в изготовлении и эксплуатации и должны заменить двухмашинные преобразователи частоты.

                               Фазорегулятор

 Индуктивная электрическая машина, конструктивно представляющая собой асинхронную машину с фазным заторможеным ротором, которая предназначается для регулирования фазы напряжения вторичной обмотки. Первичная обмотка регулятора обычно располагается на статоре, вторичная — на роторе. При прохождении тока по первичной трехфазной обмотке создается вращающийся магнитный поток. Если оси обмоток статора и ротора имеют одинаковое направление в пространстве, то их ЭДС совпадают по фазе. Еслиротор повернут на некоторый угол против вращения потока, то максимум потока достигает раньше осей обмоток ротора, а затем осей статора. В результате ЭДС ротора опережает по фазе ЭДС статора. Если же ротор повернут в сторону вращения, то его ЭДС отстает по фазе от ЭДС статора. Таким образом, поворачивая ротор машины, можно плавно менять фазу вторичной обмотки.

Фазорегуляторы нашли  широкое применение в ряде автоматических устройств, для регулирования фаз  сеточного напряжения ртутных выпрямителей и тиратронов, а также для проверки ваттметров и электрических счетчиков.

                                                   Сельсин

Индукционная машина системы индукционной связи. Сельсинами (от .англ self-synchronizing) называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации. Сельсин передачи работают по принципу обычной механической передачи, только крутящий момент между валами передаётся не зубьями шестерён, а магнитным потоком без непосредственного контакта.

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость  синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом (например, на РЛС — радиолокационных системах с вращающейся антенной). Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи.

Простейший сельсин состоит  из статора с трёхфазной обмоткой (схема включения — треугольник или звезда) и ротора с однофазной обмоткой. Два таких устройства электрически соединяются друг с другом одноимёнными выводами — статор со статором и ротор с ротором. На роторы подаётся одинаковое переменное напряжение. При таких условиях вращение ротора одного сельсина вызывает поворот ротора другого сельсина. При повороте одного из сельсинов (сельсин-датчика) на определённый угол в нём наводится ЭДС, отличная от первоначальной. Поскольку сельсины (их роторы) соединены, то эта же ЭДС будет возникать и во втором сельсине (сельсин-приёмнике) и по правилу левой руки он отклонится от первоначального положения на тот же угол.

                             Вращающийся трансформатор 

Электрическая микромашина переменного тока (информационная электрическая машина), (резольвер), предназначенная для преобразования угла поворота в электрическое напряжение, амплитуда которого пропорциональна или является функцией (чаще всего, синус или косинус) угла или самому углу.

Вращающиеся трансформаторы применяются в аналого-цифровых преобразователях, системах передачи угла высокой точности, в качестве датчиков обратной связи в следящих системах, бортовой аппаратуре.