Электрическая машина -это многоконтурная нелинейная индуктивность

Более просто можно понять суть и энергетику работы асинхронной электрической машины как сложной индуктивности, работающей как циклический накопитель электромагнитной энергии, причем в динамике и на переменном токе.

Для того чтобы разобраться с методами радикальной экономии электроэнергии в электрических машинах надо уяснить физику процессов обмена энергиями (электрической энергии в электромагнитную и обратно)в индуктивностях, из которых они и состоят. По-существу, трехфазная асинхронная электрическая машина –это совокупность индуктивностей, три из которых размещены на статоре и одна индуктивность – это ее ротор. Известно что индуктивность при пропускании через нее электрического тока запасает в себе электромагнитную энергию. При переменном токе максимум запасенной энергии в индуктивности наступает при достижении максимума амплитуды переменного тока.. Поскольку электрический ток в фазных обмотках синусоидальный, то максимум запасаемой энергии в индуктивностях статорных обмоток АЭМ наступает дважды за период

Из ниже приведенных графиков (рис.2) вполне видно, что максимум запасенной энергии в индуктивности соответствует максимуму тока и наступает дважды за период протекания через индуктивность переменного тока. На нижней части графиков показан ток и электромагнитная энергия индуктивности при размыкании (коммутации) тока в первичной обмотке индуктивности ключом К1. Экспериментами установлено что в момент размыкания тока в индуктивности ее энергия значительно в разы – возрастает вследствие наведенной в ней эдс самоиндукции А что будет- если быстродействующим полупроводниковым ключом рвать цепи фазных токов асинхронной электрической машины (АЭМ)в момент максимальных амплитуд этих токов и запасенную энергию индуктивностей таким образом направлять в виде электрического тока посредством противоэдс на самоэлектропитание фазных индуктивных обмоток для самовращения АЭМ???

Сущность данной технической идеи – состоит в том, чтобы реализовать этим коммутатором циркуляцию реактивных токов внутри статорных обмоток АЭМ –т.е. по иному, более рационально использовать эту запасаемую электромагнитную энергию индуктивностей статорных обмоток путем отсечки реактивных токов от их обмена с сетью и использования их внутри самой АЭМ и направления их в другие индуктивные обмотки, т.е. заставить их работать в режиме циркуляции реактивной мощности и тем самым полностью исключить обмен реактивными токами этой электрической машины с питающей электросетью. Об этом ниже

Для реализации этого режима АЭМ должна быть дополнена быстродействующим коммутатором для обеспечения быстродействующего разрыва тока индуктивных обмоток статора в нужные моменты времени –дважды за период.

Рассмотрим вначале эти процессы коммутации тока в индуктивностях на примере одной обмотки.

Аналогия цикла зарядки – разрядки индуктивности с циклом работы двухтактного ДВС

Отмечу сразу, что этот цикл зарядки – разрядки индуктивности током при участии коммутатора имеет, по–моему, весьма близкую аналогию с работой поршневого ДВС и лично мне напоминает чем то цикл работы теплового двухтактного ДВС Посудите сами.Вначале в индуктивности от тока происходит накопление электромагнитной энергии (в ДВС – всасывание топливной смеси в камеру сгорания), потом происходит быстрая коммутация тока ключом в цепи индуктивности в момент достижения максимального тока (аналогия- электроискровое воспламенение ТВС в мертвой точке хода поршня ДВС). Затем возникает ударная волна – в данном случае возникает эдс самоиндукции, которая как поршень ДВС в рабочем такте в порождает протекание тока во вторичном индуктивном контуре за счет индуктивной и электрической взаимосвязи обмоток, Далее процесс циклично повторяется.Рассмотрим более детально этот процесс коммутации тока

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ РАЗРЫВ ОБМОТКИ ИНДУКТИВНОСТИ С ТОКОМ

Этот разрыв –коммутацию тока в индуктивности можно осуществить двумя путями

1. механический разрыв тока в обмотке индуктивности
2. электрический разрыв тока в обмотке индуктивности

Кратко рассмотрим оба этих варианта коммутации.