Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами

§ 96. ДВИГАТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ПУСКОВЫМИ СВОЙСТВАМИ

Простота конструкции и надежность в эксплуатации двигате­лей с короткозамкнутым ротором являются их очень существенным достоинством, благодаря чему они получили очень широкое приме­нение в промышленности. Однако эти двигатели имеют плохие пу­сковые характеристики.

Значительное улучшение пусковых характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором достигается изменением конструкции ротора: используют роторы с двойной короткозамкну-т0й обмоткой и с глубокими пазами.

Ротор с двойной короткозамкнутой обмоткой был впервые предложен М. О. Доливо-Добровольским в 1889 г. Он имеет две короткозамкнутые обмотки, выполненные в виде беличьих клеток (рис. 118).

Число пазов верхней А и нижней Б клеток может быть одинаково или раз­лично. Наружная обмотка А выполнена из стержней малого поперечного сечения, а внутренняя обмотка Б — из стержней большого поперечного сечения. Поэтому активное сопротивление обмотки А ока­зывается значительно большим, чем ак­тивное сопротивление обмотки Б (r_A>r_Б). Вследствие того что стержни внутренней обмотки Б глубоко погружены в тело ротора и окружены сталью, индуктивное сопротивление внутренней обмотки значительно больше, чем индуктивное сопро­тивление внешней обмотки (X_Б>>Ха).

Принцип действия этого двигателя состоит в следующем. В мо­мент включения двигателя в сеть ротор неподвижен и частота тока в роторе равна частоте тока сети f2=f1. Ток в обмотках А и Б рас­пределяется обратно пропорционально их полным сопротивле­ниям.

Так как реактивные сопротивления обмоток асинхронных ма­шин значительно больше их активных сопротивлений, то при пуске в ход распределение тока между обмотками А к Б примерно обрат­но пропорционально их индуктивным сопротивлениям. Поэтому при пуске в ход ток в основном протекает по проводникам внешней обмотки А, имеющей меньшее индуктивное и большее актив­ное сопротивление. Эта обмотка называется пусковой.

В рабочем режиме скольжение мало и, следовательно, частота тока в роторе также мала (f₂»0). Поэтому индуктивные сопротивления обмоток не имеют значения и токи в обмотках А и Б обратно  пропорциональны их активным сопротивлениям.

Таким образом, в рабочем режиме ток в основном протекает по проводникам внутренней обмотки Б, имеющим меньшее активное сопротивление. Эта обмотка называется рабочей. При такой конструкции ротора увеличивается активное сопротивление его обмоток в момент пуска в ход двигателя, что уменьшает пусковой ток и увеличивает пусковой момент так же, как включение пуско­вого реостата в цепь фазного ротора.

В двигателях с глубокими пазами на роторе коротко замкнутая обмотка   ротора   выполняется   в   виде тонких  и  высоких  полос (рис. 119). При такой конструкции обмотки происходит оттеснение

тока к верхней части проводников  вследствие  того,   что   нижние части проводников сцеплены с большим числом магнитных линий потока рассеяния, чем верхние части.

Таким образом, ток, протекающий по проводникам, стремится сконцентрироваться преимущественно в верхней их части, что равносильно уменьшению поперечного сечения или увеличению актив­ного сопротивления этих проводников.

Это явление оттеснения тока в верхние части проводников осо­бенно сильно сказывается в момент включения   двигателя,   когда частота тока в роторе равна частоте тока сети, и, следовательно, при пуске в ход повышается активное сопротивление  обмотки   ротора, что увеличивает пусковой момент. При увеличении скорости вращения ротора частота тока в его обмотке уменьшается и ток более равномерно распределяется по сечению   стержней,   и   при нормальной  скорости   вращения   неравномер­ность распределения тока по поперечному сечению стержней почти полностью исчезает. Пусковой момент двигателей этого типа Мп= (1 ÷1,5)   Мн,    а    пусковой    ток    Iп=  (4÷5) Iн.

Таким  образом,  в   двигателях   с   двойной короткозамкнутой обмоткой и с глубокими пазами пусковые моменты больше и пусковые токи меньше, чем у обычных короткозамкнутых двигателей.

Однако рабочие характеристики этих двигателей несколько хуже, чем обычных короткозамкнутых двигателей — несколько меньше соs j, к. п. д. и максимальный момент, так как больше по­токи рассеяния, т. е. больше индуктивные сопротивления обмоток ротора.