Механическая характеристика трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

Схема подключения двигателя к сети показана на рис. 7.3, а. В отличие от электродвигателя с коротко­замкнутым ротором, двигатель с фазным ротором имеет фазную обмотку на роторе, концы которой выведены на кольца, закрепленные на валу ротора. При замыкании колец накоротко двигатель работает как короткозамк­нутый.

М еханическая характеристика двигателя будет соот­ветствовать кривой 1 на рис. 7.3, б. Электродвигатель имеет определенные значения М_п, М_к, S_к, М_ном,, n_ном, n_к. Наклон рабочей части характеристики опреде­ляется величиной сопротивления ротора R_рот.

Если между кольцами обмотки ротора включить до­полнительное активное сопротивление R (как показано на рис. 7.2, а), то механическая характеристика станет более мягкой (рис. 7.2, б, кривая 2), при сохранении той же величины М_к Чем больше по величине сопротивление R, тем при большем значении s_к двигатель будет иметь максимальный (критический) момент М_к. При этом изме­нится и величина пускового момента в сторону увеличе­ния его.

Можно подобрать такое значение R, при котором пус­ковой момент станет равен критическому. Если в процес­се работы сопротивление R не будет выведено, то двига­тель будет работать при моменте сопротивления, равном номинальному моменту, с частотой вращения п₁ и сколь­жением s₁. При этом n₁ будет меньше n_ном (соответствен­но s₁>s_ном). Если для данного случая построить ско­ростную характеристику, то окажется, что при сопротивлении в цепи ротора R_рот+ R пусковой ток меньше, чем при работе двигателя только с сопротивлением R_рот (т. е. при работе двигателя с короткозамкнутым ротором). Таким образом, включая в цепь ротора асинхронного дви­гателя с фазным ротором различные по величине дополнительные сопротивления, можно увеличить пусковой мо­мент, одновременно уменьшая величину пускового тока, а также получать различную частоту вращения при за­данном моменте сопротивления.

Указанные особенности асинхронного двигателя с фазным ротором дают возможность применять его в уста­новках, где требуется большой пусковой момент, неболь­шой пусковой ток и регулирование частоты вращения.

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет ог­раниченное применение потому, что у него коэффициент мощности меньше, чем у таких же двигателей с коротко­замкнутым ротором, включение дополнительного сопро­тивления в цепь ротора вызывает неоправданные потери электрической энергии (на нагрев реостата), двигатель имеет искрящие части.

Механическая характеристика синхронного двигателя

Синхронный двигатель состоит из статора с обмоткой, которая включается в сеть трехфазного тока и выпол­няет роль якоря машины, и ротора с обмоткой, которая получает питание от постороннего источника постоянного тока и выполняет роль индуктора машины.

Вращающий момент двигателя определяется по фор­муле

М = M_max Sin Θ,

где М_mах—максимальный момент синхронного двигателя; Θ — угол расхождения между полюсами магнитных полей статора и ротора.

В синхронных двигателях с увеличением нагрузки частота вращения не меняется, а увеличивается угол в, поэтому механическая характеристика будет абсолютно жесткой (рис. 7.4, а), а для определения величины мо­ментов используют угловую характеристику синхронного двигателя (рис. 7.4, 6)—зависимость М = f (Θ).

Из угловой характеристики видно, что в левой части ее с увеличением угла Θ момент вращения М увеличи­вается, в правой части с увеличением угла Θ момент уменьшается. Таким образом, устойчивая работа дви­гателя возможна только на левой части характеристики.

О в

О бычно угол Θ = 20÷30° соответствует номинально­му моменту электродвигателя М_ном. Перегрузочная спо­собность синхронного двигателя λ = 2÷2,5.

В зависимости от величины тока возбуждения двига­тель может работать с cos φ меньше единицы (ток воз­буждения меньше номинального) или равным единице (ток возбуждения равен номинальному). При перевоз­буждении синхронный двигатель вырабатывает реактив­ную энергию и отдает ее в сеть переменного тока. Это свойство двигателя используется для улучшения cosqp сети.

Синхронные двигатели применяются для привода крупных, редко отключаемых машин (компрессоров, вен­тиляторов, насосов).

Регулирование частоты вращения двигателей перемен­ного тока может быть осуществлено за счет изменения частоты тока, числа пар полюсов, включения в цепь ро­тора дополнительных активных сопротивлений, введения в цепь ротора дополнительной э.д.с. Для электродви­гателей с короткозамкнутыми роторами возможности регулирования частоты вращения ограничены, гак как из­менение частоты тока требует установки дополнительно­го оборудования, изменение числа пар полюсов требует выполнения специальной обмотки в статоре и пересоеди­нения ее в процессе эксплуатации, а включение дополнительных сопротивлений в цепь ротора выполнить не­возможно.

Практически нерегулируем и синхронный двигатель, а в электродвигателях с фазным ротором регулирование частоты вращения достигается за счет ввода в цепь ро­тора дополнительных активных сопротивлений. Данный способ неэкономичен, так как расходуется электроэнер­гия на нагрев реостата и уменьшается мощность на валу двигателя.

Лекция 6. Управления двигателями постоянного И перемННОГО ТОКА.