Спец.машины / Лекции / Лекц13

6.4. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами (с короткозамкнутым витком) является широко распространенным двигателем в приводах, где не

тонких листов электротехнической стали, имеет явновыраженные полюса ( 2 p 2

или 4 ). Часть каждого полюса охватывается короткозамкнутым витком, выполняемым из толстой медной или алюминиевой шины. На полюсах располагается сосредоточенная однофазная обмотка возбуждения. Ротор всегда короткозамкнутый.

Принцип действия. При питании обмотки возбуждения переменным током

экранированной части ФЭК . Из диаграммы видно, что поток экранированной ФЭК

и поток неэкранированной части Ф сдвинуты во времени на угол . К тому же

потоки ФЭК и Ф сдвинуты в пространстве на угол (рис. 6.6, а). Таким

образом, в двигателе имеются два потока, сдвинутых в пространстве и во времени. Этого достаточно, чтобы даже при сосредоточенной однофазной обмотке в двигателе образовалось вращающееся магнитное поле. Поскольку углы

и далеко не 90 , это поле эллиптическое.

Рис. 6.7. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами: а) – поперечный разрез (ОВ – обмотка возбуждения; КЗВ – короткозамкнутый виток;

МШ – магнитный шунт); б) – схема потоков; в) – векторная диаграмма

Вращающееся поле статора индуцирует в роторе ЭДС и токи, которые, взаимодействуя с ним, создают вращающий момент.

Ток витка где WK – число витков короткозамкнутого витка, ZK – полное сопротивление витка, IK – коэффициент магнитной проводимости на пути потока

пазового рассеяния витка. Поскольку активное сопротивление витка очень маленькое, Z K X K . В свою очередь тангенс угла между током витка и его ЭДС

Из векторной диаграммы, следует, что для усиления "сдвигающего" эффекта

витка ток витка I КЗВ (поток ФКЗВ ) должен быть по возможности большим, а угол– по возможности меньшим. Для того чтобы выполнить оба эти требования, виток должен быть действительно одним, а укладывать его надо в открытый паз, как имеющий наименьший коэффициент магнитной проводимости рассеяния.

Сосредоточенная обмотка возбуждения создает прямоугольную волну НС, в которой сильно выражена 3-я гармоника (рис. 6.7, а). Эта гармоника образует свой вращающий момент, из–за чего в пусковой характеристике двигателя возникает глубокий провал (рис. 6.7, б). По этой причине вполне вероятно застревание ротора при скорости вращения примерно равной 1/3 синхронной.

Рис. 6.8. Намагничивающая сила сосредоточенной обмотки возбуждения и ее гармонические составляющие (а); механическая характеристика двигателя (б)

Короткозамкнутый виток приводит к большим потерям мощности, поэтому КПД двигателя составляет всего 25 – 40 %. Его cos 0,4 0,6 . Большие потоки рассеяния обмотки ротора, которые замыкаются через полюсные наконечники, приводят к большим индуктивным сопротивлениям этой обмотки, поэтому кратность пускового тока двигателя весьма небольшая I П I НОМ 1,2 1,5 .

Следствием всего вышесказанного является высокая надежность двигателя с экранированными полюсами. Главный недостаток двигателя заключается в его нереверсивности. Ротор всегда вращается в сторону витка.

В последнее время у нас в стране и за рубежом начинают выпускать двигатели с несколькими витками, вообще без витков, но с неравномерным воздушным зазором (рис. 6.9). Однако, несмотря на все усовершенствования, пусковые и рабочие свойства двигателей остаются невысокими.

Рис. 6.9. Асинхронные двигатели с несколькими витками (а) и с неравномерным воздушным зазором (б)

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть

В практике часто возникает необходимость за неимением однофазного двигателя включать трехфазный двигатель в однофазную сеть. Можно рекомендовать следующие схемы, которые обеспечивают мощности до 75 % номинальной мощности трехфазной машины.

Если двигатель рассчитан на фазное напряжение 127 В, а напряжение однофазной сети 220 В, то

C 2800 IU 12,72 I мкФ,

где I ,U – номинальный фазный ток и напряжение однофазной сети (рис. 2.21). Если двигатель рассчитан на фазное напряжение 220 В, и напряжение сети

тоже 220 В, то

C 4800 IU 21,82 I мкФ,

где I ,U – номинальный фазный ток и напряжение однофазной сети (рис. 2.22). Во всех схемах напряжение конденсатора должно быть по крайней мере на 15

% больше напряжения сети.

Подобный режим работы двигателя З – несимметричный, характеризуется значительным ухудшением энергетических и виброакустических характеристик.