Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми свойствами

Многие электроприводы для достижения высокого быстродействия и надежности запуска требуют повышенного пускового момента, близкого к максимальному. Этой цели можно достичь, выполнив обмотку ротора с повышенным активным сопротивлением (кривая 1 рис. 4.19). Однако рабочая ветвь механической характеристики такого двигателя оказывается весьма «мягкой», поэтому в номинальном режиме двигатель будет работать с большим скольжением, что связано со значительными потерями и низкими энергетическими показателями. Для достижения высоких энергетических показателей желательно иметь «жесткую» механическую характеристику (кривая 2 рис. 4.19). Получить механическую характеристику, сочетающую положительные свойства характеристик 1 и 2, можно, если использовать поверхностный эффект в стержнях роторной обмотки для повышения активного сопротивления обмотки в начале пуска, когда частота тока в роторе близка к частоте сети. По мере разгона двигателя частота тока в роторе падает, поверхностный эффект ослабляется и сопротивление ротора снижается. Вид механической характеристики такого двигателя представлен кривой 3 на рис. 4.19. Существует несколько конструктивных решений, обеспечивающих использование поверхностного эффекта.

Асинхронные двигатели с глубокими пазами на роторе

Паз такого двигателя имеет форму узкой щели. Ток, протекающий по стержню, создает поток рассеяния . Картина поля рассеяния показана на рис. 4.20, а. Элемент сечения стержня, расположенный у дна паза, оказывается сцепленным с максимальным числом силовых линий поля, поэтому его индуктивное сопротивление будет наибольшим. Верхние элементы сечения стержня будут иметь наименьшее индуктивное сопротивление. Так как при больших скольжениях () ток в элементарных слоях стержня распределяется обратно пропорционально индуктивному сопротивлению слоя, то его плотность J в нижних слоях будет существенно меньше, чем в верхних (рис. 4.20, б).
Таким образом, ток в стержне вытесняется по направлению к воздушному зазору. Нижняя часть стержня практически не обтекается током и становится нерабочей. В результате уменьшения сечения рабочей части стержней активное сопротивление стержней возрастает, а индуктивное сопротивление падает.
Вытеснение тока практически происходит только в той части обмотки ротора, которая расположена в пазах.

Асинхронные двигатели с двойной беличьей клеткой

На роторе данного двигателя имеются две короткозамкнутых обмотки (рис. 4.22), стержни которых располагаются на разной глубине. Одна обмотка, находящаяся ближе к воздушному зазору, называется пусковой, а другая - рабочей. Обмотки могут быть как литыми, так и паяными.
При паяной конструкции пусковая обмотка выполняется из латуни, а рабочая - из меди. Стержни каждой из обмоток замыкаются отдельными кольцами.
Пусковая обмотка по сравнению с рабочей имеет

повышенное активное и малое индуктивное сопротивления рассеяния

 

35. Наиболее часто применяются следующие способы пуска асинхронных двигателей:
прямое включение двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора;
включение двигателя с понижением напряжения, подаваемого на обмотку статора;
пуск в ход с введением сопротивления в фазную обмотку ротора.

Прямое включение асинхронного двигателя в сеть является наиболее простым способом пуска двигателя. В то же время в этом случае обмотки статора и ротора двигателя обтекаются большим пусковым током (током короткого замыкания), равным 4—7-кратному значению номинального. Поэтому очень важно, чтобы время пуска двигателя было при этом как можно меньшим.

Из всех способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора при данном способе пуска создается наибольший вращающий момент. Пусковой вращающий момент двигателя определяется при этом по формуле (48). Поскольку он все же относительно невелик, данный способ пуска применяется для приводов со средними и легкими условиями пуска.