Двигатель с экранированными полюсами

Двигатель небольшой мощности, имеющий явнополюсную конструкцию. На каждом полюсе располагается обмотка возбуждения как в МПТ и вторая в виде короткозамкнутого кольца.

При протекании тока по обмотке возбуждения в воздушном зазоре машины возникает поле. Магнитный поток состоит из двух частей, одна часть проходит по неэкранированной части полюса, вторая часть по экранированной части полюса, в кз кольце наводятся ЭДС и по кольцу протекает ток, который создаёт свое магнитное поле.

Таким образом . Таким образом, в машине существует 2 магнитных потока и , которые смещены во времени на и пространстве на угол . В результате возникает эллиптическое вращающееся поле.

Такие двигатели имеют пониженные энергетические показатели КПД . Это объясняется потерями от обратного поля и потерями в кз кольце. Коэффициент мощности мал из-за того, что для создания прямого и обратного поля из сети потребялется намагничивающий реактивный ток. Другим недостатком является малый пусковой момент.

Наряду с недостатками такой двигатель обладает высокий надежностью. Это объясняется тем, что пусковой ток двигателя незначительно превышает номинальный и режим работы при заторможенном роторе опасности не представляет.

Такие двигатели в основном применяются для вентиляторов. Направление вращения таких двигателей от неэкранированной части к экранированной.

Двигатель с асимметрией магнитной цепи

Двигатель небольшой мощности у которого на явнополюсном статоре располагается обмотка возбуждения, а воздушный зазор под одной частью полюса больше чем под другой.

При протекании тока по обмотке возбуждения в воздушном зазоре создается магнитное поле. Вследствие разности в воздушном зазоре создается магнитная индукция, под разными частями получается различной. Переменный поток наводит в обмотке ротора Е. Электромагнитное усилие создается за счет взаимодействия токов ротора с магнитным полем в воздушном зазоре.

 

В результате электромагнитное усилие под одной частью полюса получается больше, чем под другой. В результате среднее значение момента оказывается отличным от нуля.

Направление вращения такой машины определяется в сторону большего воздушного зазора.

Пуск АД

Его принято характеризировать следующими параметрами:

.

1) двигатель с фазным ротором.

Для пуска двигателя с фазным ротором обычно используют пуск при помощи сопротивлений, которые включаются в роторную цепь, при этом уменьшается пусковой ток и одновременно возрастает пусковой момент.

Возрастание момента при уменьшении тока ротора объясняется тем, что при включении добавочных сопротивлений в цепь ротора повышается и соответственно возрастает активная составляющая тока, а момент пропорционален именно активной составляющей.

Для успешного запуска двигателя необходимо включать в цепь ротора добавочное сопротивление такой величины, чтобы М_П имел максимально возможную величину. Пусковому моменту соответствует скольжение S=1, а максимальному S_кр, поэтому если S_кр=1, то М_П=М_мах

. Для крупных машин R₁ мало

. Для обеспечения плавного запуска двигателя, его осуществляют в несколько ступеней. Для этого добавочное сопротивление в цепи ротора разбивают на несколько ступеней, которые последовательно закорачиваются в процессе разгона.

Для дальнейшего разгона первая ступень закорачивается и т. д.

Недостатком этого способа являются броски тока в цепи ротора и момента, в результате конструкция двигателя подвергается динамическим усилиям. В тех случаях, когда рабочий механизм обладает большими инерционными массами, тогда увеличивают число ступеней. В случаях, когда броски тока вообще не допускаются применяют схему с индуктивностью.

В первый момент n=0 и f2S = f1. При этом индуктивное сопротивление xL реакторов оказывается намного больше R, ток ротора протекает по активным сопротивлениям. По мере разгона двигателя скольжение уменьшается, частота в цепи ротора уменьшается, а значит уменьшается xL и часть тока ротора начинает протекать по катушкам. Это эквивалентно тому что сопротивление ротора уменьшается. После разгона токпротекает в основном по реактору, что эквивалентно тому что R закорачивается. Процесс разгона в этом случае протекает плавно.

2)Двигатель с короткозамкнутым ротором

а)прямое включение двигателя на напряжение сети. Этот способ сопровождается большими значениями пусковых токов . Несмотря на этот способ,его рекомендуется применять там, где сети выдерживают такие пусковые токи.

б)Реакторный пуск. Реактор – катушка индуктивности, рассчитанная на величину пускового тока

.

Реактор выполняется проводом большого сечения и имеет малое активное сопротивление. Наоборот индуктивное сопротивление имеет значительную величину. При протекании пускового тока, часть напряжения падает на сопротивлении реактора, поэтому к двигателю подводится пониженное напряжение

.

Поскольку момент двигателя пропорционален , то при уменьшении тока в k раз, момент падает в k² раз. Поэтому этот способ применим в тех случаях, когда двигатель запускается без нагрузки. Используется для крупных машин.

в)Автотрансформаторный. К двигателю подводится пониженное напряжение от автотрансформатора, в результате этого снижается пусковой ток.

, где k<1. .

Для трансформатора характерно:

При использовании автотрансформатора, пусковой ток, потребляемый из сети, уменьшается в k^2 раз. Следовательно, при этом способе пусковой момент уменьшается в то же число раз, что и пусковой ток. Применяется редко, для крупных машин.

г)Переключение обмотки со «звезды» на «треугольник».

Для запуска двигателей в момент пуска обмотка включается по схеме «звезда». В результате к фазной обмотке подводится фазное напряжение, которое в раз меньше линейного, поэтому уменьшается в раз, а M_П в 3 раза. После разгона обмотка включается по схеме «треугольник». Применяется в том случае, если обмотка двигателя рассчитана на линейное напряжение.

Двигатель с глубоким пазом

Ротор таких двигателей имеет специальную конструкцию . При протекании тока по проводнику происходит эффект вытеснения тока, в результате которого плотность тока распределяется неравномерно. На поверхности проводника плотность тока высокая, а в центре низкая. В роторе проводник окружен сталью и эффект вытеснения здесь отличается.

Потоки пазового рассеяния замыкаются как по проводнику, так и по ферромагнитному массиву. В результате нижняя часть паза оказывается хваченной большим числом магнитных силовых линий. Это эквивалентно тому, что потокосцепление нижней части паза больше, чем верхней. Следовательно, индуктивность нижней части паза больше верхней. В момент пуска S=1 и f₂=f_сети, поэтому распределение тока по высоте стержня определяется индуктивным сопротивлением. Из-за того, что индуктивное сопротивление в нижней части больше верхней, ток протекает в основном в верхней части паза.

Неравномерное распределение плотности тока, эквивалентно тому, что сечение проводника уменьшается и происходит перераспределение тока в пазу. В номинальном режиме плотность тока по сечению проводника практически одинаково. Для такого двигателя .