8. Ад с улучшенными пусковыми свойствами и их использование в нефтяной промышленности

1. Двухклеточный двигатель

Чтобы сохранить простоту и надежность двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора, но придать им лучшие пусковые харак­теристики, было предложен много различных специальных типов двигателей, из которых наибольшее значение имеют: двухклеточныи двигатели и глубокопазные и их разновидности.

Идея двухклеточного двига­теля, предложенная еще Доливо-Добровольским, состоит в том, что на роторе укладывают две обмот­ки (рис. 1, а), причем одна

Рисунок 1—Формы пазов двухкле­точного двигателя:

а — с двумя стержнями; б —с одним стержнем

из них имеет большое активное и малое индуктивное сопротивление и выполняет роль пусковой об­мотки (стержень 1), тогда как другая — рабочая обмотка (стер­жень 2) — имеет малое активное и сравнительно большое индуктив­ное сопротивление. Такое соотно­шение между параметрами обеих обмоток ротора достигается тем, что, во-первых, пусковая обмотка делается из материала с высо­ким удельным сопротивлением (марганцовистая латунь, бронза и т. д.) и, во-вторых, она располагается ближе к поверхности ротора, тогда как рабочая обмотка располагается дальше от поверх­ности ротора и делается обычно из меди.

Стержень 1 пусковой обмотки (рис. 1, а) сцеплен только с не­большим числом линий потока рассеяния; стержень 2 рабочей обмотки сцеплен с большим числом этих линий. Таким образом, достигается малое индуктивное сопротивление наружной (пусковой) обмотки, но рабочая обмотка имеет повышенное индуктивное сопротивление.

Между верхним и нижним стержнями оставляют щель 3, которая может быть залита металлом обмоток (рис. 1, б). Наличие щели значительно уменьшает магнитную проводимость пути магнитного потока Ф’ поперек пазов и обеспечивает сцепление основного потока Ф" с нижней рабочей обмоткой.

Характеристики обеих обмоток определяют их роль во время пуска двигателя. В начальный момент пуска, когда ротор еще непо­движен, частота тока в роторе равна частоте сети, т. е. f2 =f1. Ток рабочей обмотки, вследствие ее малого активного и большого индуктивного сопротивлений, отстает почти на четверть периода от наведенной в этой обмотке Э.Д.С. Поэтому ток рабочей обмотки при пуске почти не создает вращающего момента. Ток пусковой обмотки, вследствие ее малого индуктивного и большого активного сопротив­ления, практически совпадает с наводимой в этой обмотке Э.Д.С. Таким образом, именно эта обмотка и создает при пуске требуемый вращающий момент.

Рисунок 2—Механические ха­рактеристики двухклеточного двигателя

По мере увеличения скорости вращения ротора частота тока в нем уменьшается, соответственно чему уменьшаются индуктивные со­противления обеих обмоток. При нормальной скорости вращения ин­дуктивные сопротивления обмоток очень малы, и ток, распределяясь обратно пропорционально их активным сопротивлениям, почти весь идет по рабочей обмотке. Соотношение между активным и индук­тивным сопротивлением пусковой обмотки выбирается таким, чтобы обеспечить необходимый пусковой момент Мп и пусковой ток Iп.

На рисунке 2 показаны механические характеристики М2=f(n) двухклеточного двигателя. Здесь 1 — линия момента, создаваемая пусковой обмоткой, 2 — то же, рабочей обмоткой, 3 — линия резуль­тирующего момента. Изменяя соотношения между параметрами пуско­вой и рабочей обмоток, можно получить различные формы механичес­ких характеристик, как, например, 4 и 5 на рисунке 2.

Более подробный анализ показывает, что большему начальному пусковому моменту Мп соответствует больший пусковой ток Iп и меньшая перегрузочная способность.

Рисунок 4—Вытеснение тока в проводнике, находя­щемся в пазу:

а — картина поля; б — распределение плотности тока;

в — эквивалентный проводник при вытеснении тока

К недостаткам двухклеточного двигателя относится несколько по­ниженный по сравнению с двигателями нормального исполнения. Это объясняется относительно большим индуктивным сопротивлением рассеяния рабочей обмотки.