§ 9.12. Асинхронные двигатели специального назначения

С целью улучшения пусковых свойств короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей иногда выполняются с двойной беличьей клеткой или глубоким пазом.

Ротор с двойной беличьей клеткой имеет две самостоятельные короткозамкнутые обмотки (беличьи клетки): внешнюю 1 — пусковую — с большим активным и малым индуктивным сопротивле­ниями и внутреннюю 2 — рабочую — с малым активным и большим индуктивным сопротивлениями (рис. 9.20, а). Индуктивное сопро­тивление рабочей обмотки особенно велико при пуске, когда час­тота тока в роторе близка к частоте сети.

Первая обмотка является пусковой, вторая — рабочей. В начале пуска, когда величина скольжения близка к единице, частота тока в роторе близка к частоте сети. Поэтому и индуктивное сопротив­ление рабочей обмотки будет особенно велико при малом активном сопротивлении. Ток в рабочей обмотке будет сдвинут по фазе отно­сительно наведенной в этой обмотке э. д. с. на угол, близкий к 90°, и поэтому создавать вращающего момента не будет.

В то же время в пусковой обмотке при ее малом индуктивном и большом активном сопротивлениях ток практически будет совпадать по фазе с наведенной в обмотке э. д. с. и создаст большой вращающий момент М (рис. 9.20, б). По мере увеличения скорости ротора час­тота тока в роторе уменьшается и индуктивные сопротивления обеих

Рис.9.20. ротор с двойной беличьей клеткой.

обмоток также будут уменьшаться. При номинальной скорости вращения ротора индуктивные сопротивления обмоток будут очень малы, и ток практически распределяется в обмотках

обратно про­порционально их активным соп­ротивлениям, т. е. почти весь ток будет проходить по рабочей об­мотке,

Рис.9.21. ротор с глубоким пазом

создающей момент М. На валу машины будет создаваться суммарный момент М. Недостатки двухклеточного двигателя заклю­чаются в несколько пониженном его вследствие повышенной индуктивности ротора.

Ротор с глубоким пазом (рис. 9.21) имеет обмотку, состоящую из высоких узких стержней. При пуске двигателя, когда частота тока в роторе имеет наибольшую величину, возникает явление вытеснения тока.

Магнитные силовые линии потока рассеяния Ф_S, стремясь зам­кнуться по наиболее короткому пути, создают в пазу неравномер­ное распределение магнитного потока. В нижней части паза плот­ность магнитного потока рассеяния значительно больше, чем в верхней его части.

Наводимая этим магнитным потоком э.д.с.E_S будет в нижних частях проводника больше, а в верхних меньше. В то же время основной магнитный поток Ф сцеплен с полным сечением проводника и наводит в нем одинаковую по всему сечению э. д. с. е. Так как величина тока в данном случае будет зависеть от разности ос­новной э. д. с. и э. д. с. рассеяния: то плотность тока в нижней части проводника будет меньше, чем в его верхней части, т. е. ток как бы вытесняется кверху. Вследствие этого уменьшается полезное сечение проводника и увеличивается его активное сопро­тивление, а, кроме того, в нижней части проводника уменьшается поток рассеяния и индуктивное сопротивление проводника. Отсюда, пусковой ток двигателя с глубоким пазом меньше, чем у обычного асинхронного двигателя, а пусковой момент больше.

По мере увеличения скорости вращения ротора распределение тока становится более равномерным, и активное сопротивление обмотки уменьшается. При номинальной скорости вращения час­тота тока в роторе мала, и двигатель практически работает как обычный асинхронный двигатель.

Таким образом, у асинхронного двигателя с глубоким пазом пусковые характеристики лучше, чем у двигателя нормального исполнения, однако коэффициент мощности cosφ и перегрузочная способность этого двигателя хуже. Это объясняется относительно большим индуктивным сопротивлением его ротора.

В табл. 9.3 даются пусковые характеристики асинхронных двигателей с двойной клеткой и глубоким пазом.