Лекция №14.

Короткозамкнутые АД с улучшенными пусковыми характеристиками.

а) глубокопазные короткозамкнутые АД.

Неудовлетворительные пусковые свойства АД с к.з. ротором (большие и малые М_П) привели к необходимости создания к.з. АД с улучшенными пусковыми свойствами: (большим М_П и относительно малыми I_П). В частности к.з. АД с глубоким пазом отличается от обычного АД с к.з. ротором конструкцией паза. Пазы ротора представляют собой глубокие узкие щели, в которых располагается беличья клетка.

, где h_n- высота, в_n- ширина паза.

Принцип действия: В момент включения АД, когда частота тока в роторе т.е. равна частоте сети, т.е. максимальна, индуктивное сопротивление нижней части стержня значительно больше, чем верхней. Это объясняется тем, что нижняя часть стержня сцеплена с большим числом линий магнитной индукции потока рассеяния (см. рисунок), т.е. величина вытесняет ток к верхней части паза.

, так как f₂ в момент пуска при S=1 максимальна и равна f₁.

Из формулы тока , вытекающей из упрощенной

Г-образной схемы замещения

, при S=1 определим ,

если ток вытеснен в верхнюю часть стержня, то увеличивается, поскольку ток протекает по сечению только верхней части стержня.

Из формулы I_П видно, что I_П уменьшается, а

увеличивается, что равносильно введению добавочного активного сопротивления в цепь фазного ротора. ( доказать подставляя r=0,5; 1; 2; при r₁=x₁=1 и x^/₂=2 ).

По мере увеличения частоты вращения ротора f уменьшается f₂=f₁S уменьшается и тоже уменьшается и процесс вытеснения тока уменьшается, поэтому стержня уменьшается, так как его сечение для тока увеличивается.

При номинальном режиме f₂<f₁ и АД с глубоким пазом работает как обычный.

б) Двухклеточный АД. Имеет две короткозамкнутые беличьи клетки.

1 – пусковая обмотка (бронза, латунь, её r_п > r_р);

2 – рабочая обмотка (медь, r_р);

3 – сердечник ротора;

4 – короткозамыкающие кольца.

В момент пуска по той же причине, что и у глубокопазного АД. Поэтому r_П>r_p и из-за вытеснения тока и из-за сечения и из-за материала.

Назначение зазора. Из-за него в момент пуска магнитные силовые линии идут ниже рабочей обмотки и линии внизу гуще и внизу больше, действует эффект вытеснения, а не будь зазора линии шли бы выше рабочей обмотки.

рис. Механические характеристики

АД с 2-ой беличьей клеткой.

Еще существуют другие виды пазов, которые улучшают пусковые качества.

Тормозные режимы ад и их характеристики.

а) Торможение противовключением.

Это режим получается при мгновенном переключении 2-х фаз местами.

И тогда из точки А характеристики 1 в точку С характеристики 2. Поле вращается (n_o) меняет знак, момент меняет знак и ротор начинает останавливаться, дойдет до точки В и ротор будет вращаться в другую сторону с частотой (-n) – это реверс.

Если двигатель надо остановить, а нереверсировать, то применяют специальную схему (например реле скорости) и при (точка Д) АД отключают от сети и накладывают механические тормоза.

Достоинства торможения противовключением: -эффективность, быстрота (следовательно увеличивается цикличность работы и производительность).

Недостаток –частота торможений должна быть ограничена, т.к. большой ток, но если требует технология (например в машиностроении), то конструируют

специальные АД, которые выдерживают такие перегрузки.

Этот вид торможения получается также в случае, если поле n_o вращается в

одну сторону, а груз вращает ротор в другую (тогда это спуск груза под торможением противовключением). На характеристике это путь от точки А по характеристике 1 ( ).

б) Торможение динамическое.

Энергия торможения в тепло на обмотки ротора и статора

Торможение: из точки А в точку В и точку D

Если работающий АД отключить от сети 3-х фазного тока и две фазы статора включить на питание постоянным током, то будет динамическое торможение. Поле статора при питании постоянным током неподвижно в пространстве, а в обмотке ротора, вращающегося по инерции, индуктируется э.д.с. и под ее действием протекает по обмотке ротора ток. Взаимодействие тока ротора с постоянным магнитным полем статора создает М_торм. торможения. Причем М_торм., I_p , убывают до C . Согласно закону Ленца поток, создаваемый током ротора, направлен встречно магнитному потоку статора и размагничивает его, поэтому М_торм. все время убывает и в конце тормозной эффект уменьшается и может длиться долго, поэтому даже в точке Д накладывают механические тормоза. Если надо увеличить эффективность торможения (характеристика 3), то увеличивают постоянный ток (I_o при номинальной работе АД). Причем по одной из обмоток статора (если Y ) ток не идет.

Недостаток: - не очень эффективное, но и не перегревается (это преимущество).

Широко применяется в машиностроительных приводах и много схем включения на постоянном токе обмоток статора.

в ) Рекуперативное торможение (или генераторное торможение с рекуперацией энергии в сеть, т.е. с отдачей энергии в сеть).

Например, АД имеющий две частоты вращения (переключением числа пар полюсов), работая на характеристике 2 n_o2=3000 (n₂=2900) переключить с р₂=1 на р₁=2, то n_o1=1500 (n₂=1450). Переход из , и если надо остановить совсем, то используют другие виды торможения (см. ранее).

Торможение эффективное, т.к. переход через точку К с М_к, т.е. большим моментом.

г) Конденсаторное торможение АД (Р до 2 кВт).

Схема подключения треугольником.

При отключении АД от сети вместе с конденсаторами, конденсаторы обеспечивают питание обмоток статора реактивным током. Частота тока зависит от С и L обмоток. Частота вращения магнитного поля определяется частотой тока.

При - генераторное торможение с самовозбуждением (точка F).

При - торможения нет (точка Д), т.е. это притормаживание до определенной скорости. Если же после конденсаторного торможения обмотки статора замкнуть накоротко, то будет кратковременное динамическое торможение (т.е. 2-х ступенчатое). На 1 кВт – 30-40 мкф конденсатор. Но с увеличением мощности эл. поле растет медленнее инерции ротора и поэтому применяют после конденсаторного обычное динамическое торможение.

Время конденсаторного торможения больше t против и меньше t дин.

Преимущество – во время работы АД на ХХ конденсаторы увеличивают АД.

д ) Двухтоковое торможение (противовключением и динамическое торможение).

схема.

Обмотки статора

Ротор

1 – характеристика АД, работающего в точке.

2 – характеристика противовключения. Схема

3 – характеристика динамического торможения.

4 – результирующая характеристика 2-х токового торможения.

По обмоткам статора протекает и переменный и постоянный ток благодаря схеме.

Это торможение эффективнее, т.к. тормозные моменты характеристик

(2 и 3) складываются и получается уже 4 (результативная характеристика).

Если двигатель не отключить от сети при , то ротор будет вращаться в обратную сторону с n малой (ползучей), величина которой определяется моментом ХХ рабочей машины М_Х.