1.5.5. Асинхронний двигун з екранованими полюсами (з короткозамкненим витком на полюсі)

Схема AD з екранованими полюсами наведена на рис.1.16,д, а конст­рукційна схема на рис.1.22.

Робоча обмотка утворює пульсуючий потік , який можна поділити на по­токи – екранованої час­тини полюса, що охоплю­ється короткозамкненим витком, та – неекранованої частини полюса, яка цим витком не охоплюється (рис.1.22, 1.23).

Рис.1.22. Конструкційна схема асинхронного двигуна з екранованими полюсами

Пульсуючий магнітний потік, силові лінії якого зчеплюються з КЗВ індукують в ньому ЕРС , яка викликає струм, що є майже у фазі з ЕРС – та магніт­ний потік (рис.1.22).

Рис.1.23. Векторна діаграма магнітних потоків струмів та ЕРС AD з екранованими полюсами

Цей потік разом з утворюють результуючий потік екра­нованої частини , який відстає в часі від потоку неекранованої частини полюса на часову фазу (рис.1.23) і крім цього його вісь зміщена в просторі від осі неекранованої частини полюса на просторовий кут (рис.1.22).

Таким чином в двигуні з екранованими полюсами, подібно як і у двофазній маши­ні, є два пульсуючих потоки та , які зміщені в просторі і часі. Тільки у випадку AD з екранованими полюсами в принципі кути , і тому резуль­туюче поле машини є еліптичним із сильною складовою зворотної послідовності, тому його рушійний момент і енергетичні показники невисокі. За фізичними явищами такий двигун нагадує однофазний триобмотковий трансформатор, первинною обмоткою якого служить робоча обмотка, однією вторинною обмоткою є нерухомий короткозамкнений виток, а другого – рухома короткозамкнена клітка ротора.

Основні показники такої машини – 0,10,4; cos_н=0,40,6; М_кр /М_н =1,11,3; М_п /М_н =0,21.

Аналіз машини здійснюють методом косокутних симетричних складових. Для цих складових співвідношення записується формально так само, як для прямокутних симет­ричних складових. Тільки для косокутних симетричних складових замість просторового оператора повороту застосовуємо оператор , а замість часового оператора – і тоді відповідно отримаємо

(1.43)

З врахуванням цього для AD з екранованими полюсами отримаємо рівняння електричної рівноваги

(1.44)

де – взаємний індуктивний опір між обмотками D, N.

З цієї системи, з врахуванням 1.43 визначаємо струм, а далі, подібно як для AD з симетричними обмотками, визначаємо електромагнітні потужність та момент

(1.45)

Рис.1.24. Пускова характеристика AD з екранованим полюсами

Оскільки обмотки статора зосереджені сильними є обмоткові гармоніки, особливо третя гармоніка, яка має зворотну послідовність та істотно зменшує пусковий момент (рис.1.24). Щоб ослабити третю гармоніку на полюсах машини передбачають шунти (див.рис.1.22) або допоміжну обмотку N виконують у вигляді кількох короткозамкнених витків різної ширини.

С повільнення наростання потоку можна здійснити за рахунок наближення до полюсного наконечника (збільшення демпферної дії) корот­козамкнених контурів ротора, тобто за рахунок зменшення величини повітряного проміжку під "екранованою" частиною полюса порівняно з величиною повітряного проміжку під "неекранованою" частиною полюса – (див. рис.1.25).

Рис.1.25. Конструкційна схема АD з неоднаковим повітряним проміжком під полюсом

При цьому для додаткової затримки наростання в часі потоку , який проходить через зменшений повітряний проміжок, його шляхи викону­ються ще порівняно більш насиченими. Крім цього, дуга "екранованої" частини полюса передбачається значно більшою від дуги "неекранованої" частини полюса. В результаті цих заходів кут часового зміщення між потоками Ф_е, Ф_НС частин полюса стає значним, за величиною , а результуюча зворотна складова потоку Ф_зв не є вже такою великою. Пускові і робочі показники АD з неоднаковою величиною повітряного проміжку під різними частинами полюса є гірші від відповідних показників АD з короткозамкненим витком на полюсі.