12.2 Асинхронный исполнительный двигатель с полым ферромагнитным ротором

Наряду с двигателями, имеющими полые немагнитные и ко-роткозамкнутые роторы, в качестве исполнительных, а также силовых двигателей применяются асинхронные двигатели с полыми ферромагнитными роторами.

Статоры таких двигателей ничем не отличаются от статоров двухфазных асинхронных машин. Роторы выполняются в виде полых ферромагнитных цилиндров, имеющих толщину 0,5÷3 мм.

Рис. 12.4 Пути потока в двигателе с полым ферромагнитным ротором

б)

Рис. 12.3 Полые ферромагнитные роторы

с двумя и одной пробками

Цилиндр ротора 1 укрепляется на валу двигателя либо с помощью двух торцевых металлических пробок 2 (рис. 12.3, а), либо с помощью одной пробки 2, запрессованной в центральную часть цилиндра (рис. 12.4, б).

Так как ротор ферромагнитный, то магнитный поток двигателя замыкается непосредственно по ротору (рис. 12.4). Таким образом, в отличие от двигателя с полым немагнитным ротором здесь нет необходимости во внутреннем статоре. Воздушный зазор между ротором и статором в этих двигателях небольшой (0,2÷0,3 мм), поэтому МДС воздушного зазора невелика. В этом отношении двигатели с ферромагнитным ротором выгодно отличаются от двигателей с полым немагнитным ротором, однако суммарная МДС, а следовательно, и намагничивающий ток двигателя практически не отличаются от МДС и намагничивающего тока двигателя с полым немагнитным ротором. Причиной этого является то, что магнитная проводимость полого ферромагнитного ротора вследствие малой толщины стенок, а также эффекта вытеснения потока весьма незначительна. Значения cosφ двигателей не превосходят 0,3÷0,5.

Вследствие большого активного сопротивления ротора, что обусловлено большим удельным сопротивлением стали и эффектом вытеснения тока, критическое скольжение двигателей с полым ферромагнитным ротором значительно больше единицы. Этим объясняется тот факт, что рассматриваемые двигатели не имеют самохода и устойчиво работают во всем диапазоне частот вращения. По этой же причине механические и регулировочные характеристики двигателей с полым ферромагнитным ротором весьма близки к линейным. Они более линейны, чем характеристики двигателей с полым немагнитным и короткозамкнутым роторами. Характеристики двигателя становятся более прямолинейными увеличением частоты питающей сети.

Как следствие чрезмерно большого активного сопротивления ротора у двигателей, рассчитанных на повышенную частоту, наблюдается некоторое уменьшение (по сравнению с двигателями, имеющими полый немагнитный ротор) вращающего момента, мощности на валу и увеличение потерь в роторе. Последнее приводит к снижению КПД двигателя.

Для устранения указанных недостатков у некоторых двигателей производят омеднение ротора: гальваническим путем покрывают цилиндрическую поверхность ротора слоем меди толщиной 0,05÷0,1 мм, а торцевые поверхности — слоем меди до 1 мм. Омеднение ротора способствует уменьшению его активного сопротивления, а следовательно, увеличению момента и мощности двигателя. Причем омеднение цилиндрической поверхности менее эффективно, так как оно одновременно с увеличением момента мощности на валу двигателя вызывает повышение потерь в роторе и обмотке статора от возрастающего (вследствие увеличения немагнитного промежутка между статором и ротором) намагничивающего тока.

В схемах автоматики двигатель с полым ферромагнитным ротором не получил широкого распространения, поскольку его ротор имеет большой момент инерции. Электромеханическая постоянная времени этого двигателя составляет 1,5÷3 с.

Существенный недостаток двигателя с полым ферромагнитным ротором — его ротор при неравномерном воздушном зазоре (чего практически нельзя избежать в процессе производства) испытывает силы притяжения к статору. Это увеличивает момент трения в подшипниках, а у некоторых двигателей приводит «залипанию» ротора.

Лекция №13 АСИНХРОННЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И АСИНХРОННЫЕ ТАХОГЕНЕРАТОРЫ