21. Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками

Для увеличения пускового момента в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором применяют следующие способы:

1. Двигатели с двойной «беличьей» клеткой.

Имеют две короткозамкнутые обмотки: наружную (пусковую) имеющую стержни малого сечения с большим активным сопротивлением, и внутреннюю (рабочую) из стержней большего сечения с малым сопротивлением.

2. Глубокопазные двигатели.

Имеют соотношение ширины и высоты паза 6 - 12.

Увеличение пускового момента происходит за счет эффекта вытеснения тока, при котором в момент пуска ток вытесняется в верхнюю часть обмотки, что эквивалентно увеличению активного сопротивления обмотки ротора.

После разгона двигателя ток распределяется равномерно по всему сечению паза.

Синхронные машины

22. Устройство синхронной машины

Синхронная машина состоит из 2-х частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор синхронной машины аналогичен статору асинхронной машины и состоит из станины, сердечника и трехфазной обмотки.

Обмотка ротора состоит из катушек образующих многополюсную систему с таким же числом полюсов, что и обмотка статора. Обмотка ротора называется обмоткой возбуждения (ОВ). Вращающаяся обмотка ротора соединяется с внешним источником постоянного тока при помощи контактных колец и щёток. Синхронные машины выполняются с неподвижным и вращающимся якорем (основное и обращенное исполнение). Якорем называется та часть машины, в которой индуцируется ЭДС.

Машины большой мощности имеют основное исполнение для удобства подвода энергии.

В машинах основного исполнения используется 2 типа ротора: явнополюсный и неявнополюсный.

Машины, работающие при скоростях вращения 1500 и 3000 об/мин изготавливают, как правило, с неявнополюсным ротором. Применение в них явнополюсного ротора нежелательно по условиям обеспечения механической прочности, крепления полюсов и обмотки возбуждения.

В полюсных наконечниках синхронных двигателей с явнополюсным ротором размещают стержни пусковой обмотки выполненной из материала с повышенным удель­ным электрическим сопротивлением (латуни). Такую же обмотку (типа «беличья клетка»), состоящую из медных стержней, применяют и в синхронных генераторах; ее называют демпферной (успокоительной) обмоткой, так как она обеспечивает быстрое затухание колебаний ротора, возникающих в переходных режимах работы синхронной машины.

23. Принцип действия синхронной машины

При вращении ротора со скоростью n₂ магнитный поток создаваемый обмоткой возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в её фазах переменную ЭДС изменяющуюся с частотой , т.е. . Если обмотка якоря подключена к нагрузке, то протекающий по ней ток создаст вращающееся магнитное поле со скоростью вращения . Следовательно, , т.е. ротор и магнитное поле статора вращаются синхронно. Поэтому машина называется синхронной. Результирующий магнитный поток Ф_рез синхронной машины создается совместным действием МДС обмотки возбуждения и обмотки статора, и результирующее магнитное поле вращается в пространстве с той же частотой, что и ротор.

Синхронная машина может работать автономно в качест­ве генератора, питающего подключенную к ней нагрузку, или параллельно с сетью, к которой присоединены другие генераторы. При работе параллельно с сетью она может отдавать или потреблять электрическую энергию, т. е. рабо­тать генератором или двигателем.

Таким образом, для установившихся режимов работы синхронной машины характерны следующие особенности:

а) ротор машины, работающей как в двигательном так и в генераторном режимах, вращается с постоянной ча­стотой, равной частоте вращения магнитного поля, т. е. n₂ = n₁;

б) частота изменения ЭДС Е₁, индуцируемой в обмотке якоря, пропорциональна частоте вращения ротора;

в) в установившемся режиме ЭДС в обмотке возбуждения не индуцируется; МДС этой обмотки определяется только током возбуждения и не зависит от режима работы машины.