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.
