|
|
содержание .. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ..
9.1.3. Особенности асинхронных двигателей с
фазными
и короткозамкнутыми
роторами По конструкции АД делят
на два типа: АД с фазным ротором (рис. 9.4) и АД с ко-роткозамкнутым ротором
(рис. 9.5). Конструкции статоров, корпусов, подшипниковых щитов и общая
компоновка машин обоих типов не имеют существенных различий. В пазах фазных роторов
размещена изолированная обмотка, имеющая столько же фаз, сколько и обмотка
статора. Обмотка ротора в большинстве случаев жестко соединена в звезду и реже
- в треугольник и имеет только три вывода, которые подсоединены к контактным
кольцам, расположенным внутри корпуса или на выступающем конце вала.
Токоподводы от обмотки к контактным кольцам, расположенным вне корпуса,
проходят по внутреннему отверстию вала. Прилегающие к контактным кольцам щетки
соединены с пусковым реостатом, позволяющим изменять сопротивление роторной
цепи. В начальный момент пуска
АД между кольцами включают наибольшее сопротив- Рис. 9.4. Асинхронный
двигатель с фазным ротором Рис. 9.5. Асинхронный
двигатель с короткозамкнутым ротором ление, что позволяет
получить большой пусковой момент и ограничить пусковой ток двигателя. По мере
разгона отключают поочередно группы резисторов таким образом, что весь период
разгона АД проходит при моменте и токе, изменяющихся в определенных пределах
(рис. 9.6). Изменение сопротивления
цепи фазного ротора путем введения добавочных резисторов используют также для
плавного, без больших ускорений пуска двигателя и для регулирования частоты
вращения. Однако этот метод регулирования снижает КПД двигателя из-за больших
электрических потерь в резисторах. При этом по резисторам длительно протекает
полный ток ротора, по- этому регулировочный
реостат имеет большие размеры, чем пусковой. Электродвигатели с
фазными роторами находят применение в приводах с тяжелыми условиями пуска,
требующих плавного пуска и разгона, и в приводах с регулированием частоты
вращения, например в приводах подъемных кранов. Обмотки короткозамкнутых
роторов АД машин не имеют корпусной изоляции. В АД общего назначения мощностью
до 300-400 кВт обмотку короткозамкнутых роторов выполняют заливкой пазов
алюминием или его сплавами, причем одновременно отливают и стержни обмотки, и
замыкающие кольца с вентиляционными лопатками. Рис. 9.6. Изменение тока
и момента при реостатном пуске асинхронного двигателя с фазным ротором: 1-3 - характеристики при различных
ступенях пускового реостата с последовательно убывающими значениями
сопротивлений; 4 — естественные характеристики; Л/наиб, Л/Наим
— наибольший и наименьший моменты, развиваемые двигателем в процессе
реостатного пуска; /2Наиб> ^2наим — наибольший и наименьший токи
ротора во время разгона двигателя Рис. 9.7. Влияние эффекта
вытеснения тока на активное сопротивление
короткозамкну- той обмотки ротора: а — стержень обмотки в пазу ротора; б
— распределение плотности тока по сечению стержня при разных частотах (/ —
при пуске двигателя, s — 1, f2=f[', 2 — ъ процессе
разгона двигателя, 1 > .?> sH0M; ./гном <f2<f\'<
3 — при номинальном режиме, s = sHOM, /2ном =f\sHOMV,
« - изменение сопротивления обмотки в зависимости от частоты тока в роторе Изготовление
короткозамкнутых роторов значительно проще и дешевле, чем фазных, а отсутствие
контактных колец, скользящих контактов и пусковых реостатов уменьшает общие
габариты машины, повышает ее надежность и упрощает эксплуатацию. Поэтому
подавляющее большинство современных АД мощностью до нескольких сотен киловатт
выполняют с короткозамк-нутыми роторами. Для повышения пусковых
моментов АД с короткозамкнутыми роторами используют эффект вытеснения тока. Он
заключается в неравномерном распределении тока по поперечному сечению стержней
обмотки ротора: плотность тока уменьшается в нижней, ближайшей к дну паза части
каждого стержня и увеличивается в верхней части, обращенной к воздушному
зазору. Вызванное этим увеличение электрических потерь в стержнях эквивалентно
увеличению активного сопротивления обмотки ротора по сравнению с ее
сопротивлением постоянному току. Эффект вытеснения тока
возрастает с увеличением частоты тока в роторе (рис. 9.7) и в двигательном
режиме асинхронных машин становится наибольшим в начальный момент пуска при s =
1, когда /2 = = /t. Это вызывает увеличение пускового
момента. Во время разгона АД частота тока ротора уменьшается (/2 = sfj
и, следовательно, уменьшается эквивалентное сопротивление обмотки ротора. В
номинальном режиме при малых скольжениях эффект вытеснения тока практически не
проявляется и ток распределяется равномерно по всему сечению стержней обмотки
ротора. Сопротивление обмотки
ротора под действием эффекта вытеснения тока возрастает в большей степени в
высоких стержнях и в стержнях с уменьшенной площадью поперечного сечения их
верхней части по сравнению с нижней. Поэтому в роторах АД, предназначенных для
работы с тяжелыми условиями пуска, делают глубокие прямоугольные пазы либо
стержни обмотки выполняют фигурными (рис. 9.8). Такой же, а в ряде
случаев и больший эффект достигают в роторах с двойной беличьей клеткой, когда
в пазах располагают друг над другом по два стержня, образующих две обмотки. В
пусковых режимах при Рис. 9.8. Конфигурация
стержней короткозамкнутых роторов асинхронных двигателей с повышенными
пусковыми характеристиками: а — фигурные стержни; 6 —
вставные стержни двухклеточных роторов; в — стержни литой обмотки двухклеточных роторов большой частоте тока
ротора весь ток практически сосредоточивается только в верхних стержнях,
имеющих большое сопротивление. При малых скольжениях его частота уменьшается и
ток ротора распределяется равномерно по пусковой и рабочей обмоткам в
соответствии с их активными сопротивлениями. Обмотку короткозамкнутых
роторов с фигурными стержнями выполняют в основном заливкой пазов алюминием,
что позволяет выбрать конфигурацию пазов и стержней с оптимальными размерными
соотношениями для достижения требуемого действия эффекта вытеснения тока. Лишь
некоторые АД большой мощности выполняют с медными фигурными стержнями. Обмотки роторов с
двойными клетками делают как литыми, так и из вставных стержней (рис. 9.8). В
литых обмотках обе (рабочую и пусковую) обмотки выполняют из одинакового
материала. Они имеют общие замыкающие кольца. В роторах со вставными стержнями
рабочую обмотку изготовляют из медных стержней, а пусковую — из стержней с
меньшей удельной электрической проводимостью, в большинстве машин — из
латунных. Замыкающие кольца каждой из обмоток раздельные, из того же материала,
что и стержни. При одном и том же активном сопротивлении латунные стержни имеют
большую площадь поперечного сечения, чем медные, и большую теплоемкость, что
снижает индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора и уменьшает нагрев
стержней пусковой обмотки во время пуска.
содержание .. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ..
|
|
|