Двухклеточный асинхронный двигатель

 

В таких двигателях на роторе две обмотки – две беличьих клетки. Стержни одной обмотки располагаются в верхней части пазов, а стержни другой в нижней. Наружную обмотку называют пусковой, а внутреннюю – рабочей (рис. 2.29).

Стержни наружной обмотки выполняются из латуни, а внутренней – из меди. В связи с этим, активное сопротивление наружной клетки в 2…4 раза больше активного сопротивления внутренней клетки . Что касается индуктивного сопротивления наружной клетки , то оно в 20…50 раз меньше индуктивного сопротивления внутренней клетки . Это объясняется тем, что стержни внутренней клетки утоплены глубоко в пакет стали ротора и имеют пазовый поток рассеяния рабочей обмотки (рис. 2.30) значительно превосходящий пазовый поток рассеяния пусковой обмотки . На рис. 2.30 – суммарный поток рассеяния рабочей и пусковой обмоток, соответствующим вторичному току . Поток пересекает две воздушные щели, а лишь одну. Это одна из причин, что . По этой причине . При пуске, когда , частота указанное неравенство проявляется особенно сильно (), и . С достаточным приближением можно считать, что при пуске токи в обмотках распределяются обратно пропорционально их индуктивным сопротивлениям. Следовательно, ток пусковой обмотки много больше тока рабочей , т.е. . При этом сдвиг тока относительно будет невелик. Поэтому, наружная обмотка будет создавать большой пусковой момент .

По мере разбега двигателя скольжение уменьшается и при номинальном режиме и частота . При этом индуктивные сопротивления сильно уменьшаются, и токи в обмотках будут определяться в основном их активными сопротивлениями. Так как , то ток потечет в основном по внутренней обмотке. Укажем кратность пускового момента и пускового тока ; .

Изобразим механические характеристики (рис. 2.31) и схему замещения двухклеточного АД (рис. 2.32).

 

Другие разновидности АД с вытеснением тока

 

Наряду с рассмотренными ранее, широко применяются АД с колбовидными и трапецеидальными пазами ротора(рис. 2.33).

Утолщение нижней части стержней предусмотрено для более резкого изменения сопротивления обмотки ротора при вытеснении тока для улучшения пусковых свойств АД. По своим свойствам такие двигатели близки к двухклеточный АД. Однако технологически изготовление таких двигателей более предпочтительно. Обмотка ротора таких АД до 100…150 кВт выполняется путем заливки ротора алюминием. В ряде случаев для усиления эффекта вытеснения тока при пуске и улучшения пусковых свойств пазам ротора придается удлинение в радиальном направлении форма (рис. 2.33, в,г,д).

 

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

 

Общие замечания

 

Как известно , (2.15)

откуда , где – синхронная частота вращения.

Таким образом, из (2.15) следует, что частоту вращения АД можно регулировать двумя способами:

1) изменением синхронной частоты вращения ;

2) изменением скольжения s.

Изменить можно двум путями: плавно путем изменения питающей частоты и ступенчато путем изменения числа пар полюсов р. В обоих случаях регулирование частоты осуществляется экономично с высоким КПД.

Второй способ регулирования не экономичен, так как он связан со значительными потерями в обмотке ротора. В этом случае возникает мощность скольжения , которая выделяется в виде потерь в роторе.

 

Частотное регулирование

 

Формула максимального момента АД имеет вид

.

Если учесть , и принять с₁=1, r₁=0, то

.

Если учесть, что и , то

, где (2.16)

Таким образом, с изменением питающей частоты изменяется М_m, что вызывает изменение перегрузочной способности.

Для обеспечения устойчивой работы АД при частотном регулировании, следует перегрузочную способность, то есть краткость максимального момента оставлять постоянной, т. е.

. (2.17)

Здесь индексы «1» и «2» относятся к разным частотам и .

Согласно (2.15) имеем

,

откуда , (2.18)

здесь М_н1 и М_н2 – нагрузочные моменты при разных частотах.

Выражение (2.18) – закон частотного регулирования в общем случае.

Если регулирование осуществляется при постоянном нагрузочном моменте, то

или .

В этом случае напряжение питания изменяется пропорционально изменению питающей частоты.

Регулирование осуществляется при постоянной мощности . Так как , , то .

После подставки отношения моментов в выражение (2.18) получим

.