Вибратор каппа

Вибратор каппа, установка для компенсирования сдвига фаз у асинхронных двигателей. В. К. состоит из трех машин постоянного тока, соединенных, как показано на схеме (фигура 1), где S и R—статор и ротор асинхронного двигателя, С—пусковой реостат, К—якоря упомянутых машин, М—обмотки возбуждения, питаемые постоянным током от постороннего источника. Ток ротора /₂ частоты скольяшния (малой частоты проходя по якорям вибратора (компенсатора), находящимся в постоянном магнитном поле, образует вращающий момент, все время изменяющий свое напра вление в такт с пульсациями питающего тока Ii, вследствие чего якоря начинают вращаться то в одну, то в другую сторону (отсюда название «вибратор»). Вследствие таких маятникообразных качаний якорей

в них индуктируется противодействующая эдс Е₃ с частотой, равной частоте питающего тока. Так как все три якоря не совершают никакой работы на валу, то произведение Ез-Ii-cos ?>з=0. Здесь φ₃— сдвиг фаз между эдс Е₃и силой тока Ii. Поэтому каждый из якорей потребляет почти только реактивный ток (cos φ з=0). Индуктирующаяся при движении в постоянном магнитном поле в каждом якоре вибратора эдс Е₃, опережает по фазе питающий ток. Действительно, если М—момент вращения, образуемый взаимодействием постоянного магнитного потока Ф с переменным током Ii, и D— момент инерции якоря, то, по уравнению моментов количества движения M-dt=D-da>, где ω—угловая (механическая) скорость якоря.

Т. к. M=ki-Ii sin ω₂1, a <я= —к_г-е₃, то

/«!· 1_г sin ω₂ί dt=~JCi·I)de_a, где

Фигура 2.

*1=L=-_T

Отсюда

2π·9,81

2ic

Ν·Φ· ΙΟ^-8

?-Ν·Φ·

ιο-

. и ω„=2τt-Д.

7V.(Z).in ⁸ - ¹ *

sin o)Jt dt

или

e₃ ⁼ 4>TC ^C0s=<^C ^sin + ⁹⁰°)> где e₃—мгновенное значение эдс Е_ъ. Т.о. видно, что противодействующая эдс опережает по фазе силу тока, питающего вибратор. По отношению к напряжению на кольцах ротора асинхронного двигателя, рассматриваемый ток будет опережающим.

Вибратор Каппа действует как некоторая емкость, включенная в цепь ротора; величина ее равна

² 4π*·Π -9,81,

Ν’-Φ-ΗΓ¹· Ф^аР^аД·

Фигура 3.

Благодаря получившемуся от действия вибратора опережению ток ротора будет намагничивать магнитную систему двигателя, вследствие чего сдвиг фазы силы тока Т_г в статоре, по отношению к напряжению V_lt уменьшится и может стать отрицательным (фигура 2). На диаграмме пунктиром показано положе--Л ние вектора силы тока в роторе 1_г(приведенного к числу витков статора) в обыкновенном некомпенсированном двигателе.

Компенсирующее действие вибратора зависит от величины роторного тока. Поэтому при слабых нагрузках (небольших скольжениях) оно невелико. При скольжениях выше нормальн. вибратор не успевает работать в такт с изменениями тока ротора. Вследствие этого для недогруженных двигателей, а также и для двигателей, работающих с большим скольжением, В. К. уже не может быть применен. На фигуре 3 и 4 представлены кривые cos ψ, кпд η и скольжения S трехфазного мотора 420 kW, 482 оборотов, 50 периодов в зависимости от нагрузки, без вибратора и с вибратором. Компенсирование сдвига фаз, производимое со стороны ротора асинхронных двигателей, имеет то преимущество, что оно совершается при частоте скольжения, ._ткоторое для больших двигателей не выше 2%. При этом реактив, мощность, которая развивается различного рода компенсаторами вообще и вибратором Каппа в частности, будучи пропорциональна частоте, составляет также ок. 2% от реактивной мощности, поступающей через статор и идущей на создание переменного магнитного поля. Вследствие этого размеры В. К. получаются относительно небольшие. В. К. работает без искрения, так как то время, когда сила тока достигает максимального значения, скорость движения якоря равна нулю, так что среднее- значение реактивного напряжения в коммутирующихся секциях очень невелико.

Лит.: Шенфер К. И., Коллекторные двигатели переменного тока, М., 1922; W alker М., The Control of the Speed a. Power Factor of Induction Motors, London, 1924. E. Нитусов.