2.8.3. Работа тад с заторможенным ротором при нагрузке

Если к выводам обмотки заторможенного фазного ротора подключить нагрузку с сопротивлением Z_н, то асинхронную машину можно использовать как трансформатор. В этом случае физические процессы в ТАД такие же, как и в трансформаторе, с той лишь разницей, что магнитное поле вращающееся, а не синусоидальное. Уравнения электрического состояния обмоток статора и ротора имеют такой же вид, как и для первичной и вторичной обмоток трансформатора:

(2.13)

Однако наличие вращающегося магнитного поля обуславливает некоторые специфические особенности при взаимодействии магнитных полей статора и ротора. Асинхронная машина может работать только при равенстве частот вращения магнитных полей статора и ротора. Следовательно магнитные поля, создаваемые токами статора и ротора должны иметь одинаковое число пар полюсов то есть р₁=р₂. В этом случае вращающиеся поля статора и ротора будут неподвижными друг относительно друга, обеспечивая передачу мощности из статора в ротор. Схема замещения фазы ТАД (рис.2.5) аналогична схеме замещения трансформатора, но параметры цепи ротора определяются

Рис.2.5. Схема замещения фазы ТАД с заторможенным ротором

другими коэффициентами приведения. Обычно цепь ротора приводится к цепи статора. Обычно считается, что приведенная обмотка ротора идентична обмотке статора: они имеют одинаковое число фаз, числа витков в фазе и обмоточные коэффициенты. Для приведения напряжений и ЭДС используют коэффициент трансформации по напряжениям (уравнение 2.12) и как и для трансформатора

E₂’=k_UE₁ (2.15)

Мощности реального и приведенного трансформаторов должны быть равны, следовательно, m₂E₂I₂= m₁E₂’I₂’ и

. (2.16)

Величину называют коэффициентом трансформации токов. Коэффициенты трансформации по напряжению k_U и току k_I при m₁m₂ не равны.

Из равенства электрических потерь получаем

. (2.17)

Из равенства реактивных мощностей до приведения и после приведения получим

. (2.18)

Величину k_Uk_I называют коэффициентом приведения. При определении коэффициентов трансформации по напряжению k_U и по току k_I для короткозамкнутой обмотки типа беличья клетка принимают N₂=0,5; m₂=Z₂; k_об2=1.

Теория асинхронной машины с заторможенным ротором подобна теории работы трансформатора. При увеличении нагрузки возрастает ток ротора, что вызывает увеличение намагничивающей силы F₂, которая действует встречно намагничивающей силе F₁. Чтобы соблюдалось равенство намагничивающих сил, ток статора то же возрастает на такую величину, что бы результирующая намагничивающая сила осталась равной F=I₀N₁.

Использование асинхронной машины в качестве трансформатора нецелесообразно, так как она значительно дороже трансформатора, имеет худшие эксплуатационные характеристики и значительно дороже трансформатора.

2.9. Области применения асинхронной машины с заторможенным ротором

ТАД с заторможенным фазным ротором применяются в качестве фазорегуляторов и индукционных регуляторов.

2.9.1. Фазорегулятор

При использовании в качестве фазорегулятора обмотка статора подключается к трехфазной сети, а к обмотке ротора подключается нагрузка. Ротор фазорегулятора может поворачиваться относительно статора на 360⁰. Торможение и поворот ротора обычно осуществляется с помощью червячной передачи. Если ротор фазорегулятора установить в положении, при котором оси одноименных фаз статора и ротора совпадают (рис.2.6), то вращающийся магнитный поток пересекает обмотки статора и ротора одновременно. Следовательно начальные фазы ЭДС Е₁ и Е₂ будут равны. Если повернуть ротор на угол  по направлению вращения магнитного потока (рис.2.6б), то магнитный поток будет вначале пересекать витки фазы «А» статора, а затем витки фазы “a” ротора. Вследствие этого ЭДС Е_1А будет опережать ЭДС Е_2а по фазе на угол . Поворачивая ротор в одну или другую сторону можно получить требуемую фазу ЭДС Е_2а. Асинхронные фазорегуляторы используются в основном в схемах автоматики для компенсации фазовой погрешности в управляемых выпрямителях, в устройствах для испытания электроизмерительных приборов.

Рис.2.6. Схема фазорегулятора