2.11. Ад с улучшенными пусковыми характеристиками

Отечественной промышленностью выпускаются специальные АД с К.З. ротором с улучшенными пусковыми характеристиками. Сюда относятся АД с двумя К.З. обмотками (двигатель Д-Добровольского) и двигатель с глубоким пазом. Первый имеет специальную форму паза, позволяющую разместить в роторе две концентрические К.З. обмотки: наружную – пусковую с большим R_акт. и внутреннюю – рабочую с относительно малым R_акт..

Магнитный поток рассеяния Ф_Р2, в силу конструкции паза, замыкается таким образом, что наружная обмотка охватывается меньшим числом магнитных линий и имеет меньшее индуктивное сопротивление.

В момент пуска S=1, - велико, значит большеR, распределение токов между обмотками определяется индуктивным сопротивлением. Ток, в основном, течет по наружной обмотки, а оно имеет большее R. Это ограничивает I_n и увеличивает M_n.

При работе S=0,02 – 0,06, т.е. весьма мало, x_2S<<R. Распределение токов теперь определяется активным сопротивлением. Ток в основном, течет по обмотке внутренней, имеющей малое R. Это обеспечивает малые потери в роторе и высокий к.п.д.

АД с глубоким пазом имеет тот же принцип работы. Распределение Фр2 здесь таково, что внутренние слои проводника окружены большим Ф_Р и имеют большее индуктивное сопротивление, чем наружные. При пуске S=1, ток течет, в основном, по наружным слоям, имеющим малое x_2S по сравнению с внутренними слоями. Это равносильно уменьшению сечения и увеличению R_акт.. Отсюда – уменьшение I_пуск.. и увеличение М_n. При работе S мало, x_2S <<R, ток течет равномерно по всему сечению проводника, R уменьшается, уменьшаются потери мощности, увеличивается к.п.д.

2.12. Регулирование скорости ад

Как известно, АД имеет жесткую характеристику, т.е. мало меняет свою скорость при значительных изменениях нагрузки.

Однако, в ряде случаев необходимо менять скорость вращения, иногда плавно, иногда ступенями.

Существует несколько способов регулирования скорости:

1). При помощи трехфазного реостата в цепи фазного ротора: Схема включения реостата такая же как при пуске. Но реостат применяется не пусковой, а регулировочный, рассчитанный на длительное включение (меньшая плотность тока). Регулирование плавное, в незначительных пределах (см. точки 1, 2, 3 на графике), не экономичное (нагревание реостата).

2). Изменением числа полюсов обмотки: Из формулы (*) видно, что изменяя ''Р'' (1, 2, 3…), получим ступенчатое изменение скорости.

Изменяя число полюсов можно достичь или при помощи двух независимых обмоток статора, выполненных на разное число полюсов, или переключение двух катушек каждой фазы обмотки с согласного включения на встречное.

3). Изменением частоты напряжения: Из той же формулы (*) видно, что при плавном изменении частоты f следует плавное изменение скорости n₂. Но нужен довольно дорогой и громоздкий преобразователь частоты.

2.13. Регулирование скорости вращения электропривода с помощью электромагнитной муфты

Муфта связывает вал двигателя с валом рабочей машины, но не жестко, а через магнитное поле. Муфта состоит из двух магнитно-связанных вращающихся частей: индуктора с электромагнитами, возбуждаемыми постоянным током I_в, и якоря, снабженного К.З. обмоткой типа беличьей клетки. Якорь отделен от индуктора воздушным зазором. Индуктор приводится во вращение АД со скоростью n₂, магнитный поток индуктора Ф, пересекая якорь, вызывает появление токов в стержнях К.З. обмотки якоря. Взаимодействие их с Ф создает вращающийся в ту же сторону, что и индуктор со скоростью n_я, приводя в движение вал рабочей машины, причем n_я < n₂ · n_я зависит от M на валу рабочей машины и от I_в. Каждому значению I_в соответствует своя механическая характеристика.

При плавном изменении I_в, муфта допускает плавное регулирование скорости рабочего вала до очень малых скоростей, близких к нулю.

Недостаток привода – дополнительные потери энергии в муфте, сравнительно высокая стоимость муфты.