По той же причине потребляемая механическая мощность

P ₂ = P ₁ - Σ Ρ < 0

по абсолютному значению на потери больше электрической мощнос­ти, отдаваемой в сеть:

|Ρ ₂| = | Ρ ₁ | + Σ Ρ,

и КПД генератора

η = = 1- .

В режиме тормоза (область Т на рис. 3.2) под воздействием внешнего момента М _в< 0, направленного против вращения поля (рис. 3.1, в), ротор машины вращается в сторону, противоположную полю (Ω<0, s = >1). В этом режиме электромагнитный момент М, уравновешивающий внешний момент, как и в режиме двигателя (направление вращения поля Ω.₅ относительно ротора остается таким же, как в режиме двигателя), направлен в сторону поля и считается положительным (М > 0). Однако, поскольку Ω < 0, механическая мощность оказывается отрицательной:

Ρ _мех = Μ Ω = Ρ _э2 < 0

Это означает, что она подводится к асинхронной машине. Электро­магнитная мощность в этом режиме положительна:

Ρ _эм = Μ Ω₁ = > 0

Это означает, что она поступает из сети в машину.

Подведенные к ротору машины со стороны сети | Ρ _эм| и вала |Ρ _мех| мощности превращаются в электрические потери Р_э2 в сопро­тивлении ротора R'₂ (рис. 3.2):

|Ρ _мех| + | Ρ _эм | = Ρ _э2 + Ρ _э2 = Ρ _э2 = m₁ R'₂ (I '₂)² .

Асинхронная машина в этом режиме может быть использована для притормаживания опускаемого подъемным краном груза. При этом мощность | Ρ _мех | = | Μ Ω | поступает в ротор машины (см. рис. 3.1).

В режиме идеального холостого хода внешний вращающий мо­мент Μ _в, момент трения Μ _т= Ρ_т/Ω и момент, связанный с добавоч­ными потерями, М_д = Ρ_д/Ω равны нулю. Ротор вращается со ско­ростью поля (Ω = Ω₁, s = 0) и не развивает полезной механической мощности (М = 0, Р_мех = ΜΩ = 0).

В режиме идеального холостого хода внешний момент, прило­женный к валу машины, равен нулю (М _в = 0). Считается также, что отсутствует момент от трения вращающихся частей. Ротор машины вращается с той же угловой скоростью, что и вращающееся поле (Ω = Ω₁), скольжение равно нулю (s = 0); ЭДС и токи в обмотке ротора не индуктируются(I₂ =0), и электромагнитный момент, уравновешивающий внешний момент и момент сил трения, равен нулю (М = 0).

Режим холостого хода асинхронной машины аналогичен ре­жиму холостого хода трансформатора. В асинхрон­ной машине и в трансформаторе ток в этом режиме имеется только в первичной обмотке I ₁ ≠ 0, а во вторичной — отсутствует (I ₂ = 0); в машине и в трансформаторе магнитное поле образуется в этом режиме только первичным током, что позволяет называть ток хо­лостого хода намагничивающим током(I ₁ = I ₀). В отличие от транс­форматора система токов I ₀в фазах многофазной обмотки статора образует вращающееся магнитное поле.

По аналогии с трансформатором уравнение напряжений необ­ходимо составить при холостом ходе только для фазы обмотки статора, являющейся первичной обмоткой:

,

где — ЭДС, индуктированная в фазе вращающимся магнитным полем с потоком Ф_га;

— фазное напряжение первичной сети;

R₁, Х₁ — активное и индуктивное сопротивления рассеяния фазы первичной обмотки (см. далее).

В силу малости падений напряжений X₁I₀ и R₁I₀ напряжение почти полностью уравновешивается ЭДС т. е. = - .

В режиме холостого хода R' _мех= R' ₂ = ∞, ток R' ₂= 0 и схема замещения содержит только одну ветвь Z₁ + Z₀ (Т-образная и Г-образная схемы не отличаются друг от друга).

В режиме короткого замыкания под действием внешнего момента Μ _в, уравновешивающего электромагнитный момент М, ротор удер­живается в неподвижном состоянии (Ω = 0, s = = 1) и не совершает полезной механической работы (Р _мех = Μ Ω = 0).

Направление тока i _2a и электромагнитного момента Μ остается таким же, как в режиме двигателя, и Μ > 0 (см. рис. 3.1, г). Электромагнитная мощность Р_эм = Μ Ω₁> 0 — она поступает в ротор из статора и превращается в электрические потери (Р_эм = = Р_э2). В этом режиме асинхронная машина работает как коротко-замкнутый со вторичной стороны трансформатор, отличаясь от него только тем, что в ней существует вращающееся поле взаимной индукции вместо пульсирующего поля в трансформаторе.

В режиме короткого замыкания R' _мех= R' ₂ = 0 и сопро­тивление схемы замещения по рис. 42-3 определяется параллельно включенными сопротивлениями Z₁ + Z₀ и Z₁ + Z ' ₂. Имея в виду, что |Z₁ + Z ' ₂| «|Z₁ + Z₀|, можно отбросить ветвь Z₁ + Z₀ и считать сопротивление схемы замещения при коротком замыкании равным

Z_к = Z₁ + Z ' ₂ = R_к + j X_к (43-3)

где

R_к= R₁+ R ' ₂

Если к неподвижному ротору асинхронной машины подключить симметричную систему дополнительных сопротивлений R_2д + j Х_2д, то она будет работать как трансформатор, преобразующий электрическую энергию, поступающую из первичной сети, в электрическую энергию с другими параметрами, потребля­емую дополнительными сопротивлениями R_2д + j Х_2д. Поэтому режим при s = 1 называется также режимом трансформатора.

Изменить режим работы асинхронной машины или скольжение машины в данном режиме (при U ₁= const и f ₁= const) можно только путем изменения внешнего момента М _в, приложенного к валу машины. При М _в= 0 ротор вращается со скоростью поля (Ω = Ω₁, s = 0) и машина не совершает полезного преобразования энергии. При воздействии на вал ротора внешнего момента М _в, направленного против направления вращения поля, скорость ротора уменьшается до тех пор, пока не появится электромагнитный момент Μ = f (s), который уравновесит момент М _в. Машина переходит в режим двигателя s = > 0. Наоборот, при воздействии внешнего момента М _в направленного по вращению поля, скорость ротора делается большей, чем скорость поля (Ω > Ω₁), и машина переходит в режим генератора (s= <0).

Наконец, к режиму тормоза можно перейти из режима двигателя, изменяя внешний момент М _втаким образом, чтобы ротор сначала остановился, а затем пришел во вращение в противоположную сторону (по отношению к полю).

4. ЛИТЕРАТУРА.

1. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины: Учебник для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 928 с., ил.

2. Вольдек А. И. Электричесие машины. Учебник для студентов высших учебн. Заведений. Л., «Энергия», 1974.

3. Проектирование электрических машин: Учеб. Для вузов / Под ред. И. П. Копылова. М.: Высш. Шк., 2002. – 757 с.: ил.