2.5. Асинхронные машины с фазным ротором
Асинхронные электрические двигатели с короткозамкнутым ротором широко применяют в народном хозяйстве, но они имеют ряд недостатков: невозможность плавного регулирования частоты вращения, большой пусковой ток и др. Этих недостатков можно избежать, если вместо короткозамкнутого ротора применить фазный ротор.
Фазный ротор устроен следующим образом: в пазах ротора размещена трехфазная обмотка, подобная обмотке статора; фазы обмотки ротора соединены звездой (трёхфазная машина); начала фаз соединены соответственно с тремя контактными кольцами, которые изготовлены из меди или латуни и укреплены на одном валу с ротором. Контактные кольца изолированы друг от друга и от вала. К контактным кольцам прижаты угольные или металлографитные щетки, установленные на щеткодержателе, укрепленном на подшипниковом щите.
Для пуска двигателя с фазным ротором щетки соединяют с пусковыми регулировочными реостатами. Эти реостаты позволяют уменьшить пусковой ток, так как благодаря им увеличивается общее сопротивление обмотки ротора. Реостаты используют также для плавного регулирования частоты вращения двигателя и изменения других рабочих характеристик. На рисунке 14 показан один из способов пуска трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
Рис. 14. Схема пуска трёхфазного асинхронного двигателя
с фазным ротором: 1–5 – контакты, 6 – переключатель, 7 – резистор (реостат)
3. Синхронные двигатели
Синхронные машины являются машинами переменного тока. В отличие от асинхронных машин, которые используют главным образом как двигатели, синхронные машины применяют в качестве генераторов и двигателей. В синхронных машинах при установившемся режиме работы ротор и магнитное поле статора вращаются с одинаковой скоростью.
Синхронные машины, как и большинство электрических машин, являются обратимыми машинами, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.
Синхронные генераторы установлены почти на всех электростанциях и служат основным источником электрической энергии для промышленных сетей энергоснабжения. Синхронные генераторы получают механическую мощность и приводятся во вращение гидравлическими, паровыми, газовыми турбинами или, при меньшей мощности, – двигателями внутреннего сгорания. Синхронные генераторы служат также источником автономного электроснабжения на транспорте, на передвижных электростанциях, на строительных машинах и другой технике.
Синхронные двигатели применяют там, где требуется постоянство частоты вращения. Они находят широкое применение в качестве привода прокатных станов на металлургических заводах, компрессоров и насосов на газо- и нефтеперекачивающих станциях магистральных газопроводов, в промышленности строительных материалов.
Весьма ценным качеством синхронных двигателей является их способность работать при токе, опережающем по фазе питающее напряжение. Такие двигатели называются синхронными компенсаторами и используются для улучшения параметров электрических сетей [2].
Специальные синхронные двигатели малой мощности используются в устройствах с программным управлением, самопишущих приборах и др.