6.21. Двигатели со специальной роторной обмоткой и улучшенными пусковыми характеристиками

Основным недостатком асинхронных двигателей является малая величина механического момента на его валу, в момент пуска равная 1,1…1,3 номинального момента.

Рис. 6.48

Пусковые характеристики двигателя могут быть улучшены. Как следует из вышеприведенных теоретических соотношений, момент можно увеличить за счет увеличения сопротивления обмотки ротора при малых частотах вращения или при скольжениях, больших  0,3. При скорости, близкой к номинальной, желательно иметь минимальное сопротивление роторной обмотки, а при запуске двигателя  увеличенное. Эффект изменения активного сопротивления ротора получают путем использования специальной роторной обмотки в форме двойного беличьего колеса. При изготовлении обмотки ротора в каждом пазу укладывается по два проводника, расположенных на разной глубине. Внешняя обмотка служит для пуска; внутренняя обмотка, выполненная тоже в форме беличьего колеса, обеспечивает нормальный режим работы. Активные стороны внешнего беличьего колеса выполнены проводом меньшего сечения, обеспечивая большее сопротивление по отношению к сопротивлению внутреннего беличьего колеса. Сопротивление внешнего беличьего колеса в 45 раз больше внутреннего. Индуктивное сопротивление внутренней обмотки больше, чем индуктивность внешней, так как поток рассеяния вокруг этих проводников встречает на своем пути большое сопротивление воздушного зазора (рис. 6.48).

На рис. 6.48 проводник « » обмотки ротора в виде двойного беличьего колеса имеет меньшее сечение, чем проводник . Активное сопротивление проводника « » в 45 раз больше. Часть магнитного потока этого проводника, расположенного в открытом пазу, замыкается через воздушный зазор по статору. Магнитный поток внутреннего проводника « » замыкается практически по магнитопроводу ротора.

Таким образом, эффективное активное сопротивление внешнего проводника больше, а его индуктивность меньше, чем соответствующие параметры внутреннего проводника « ». Кроме обмотки ротора, называемой «двойным беличьим» колесом, для улучшения механических характеристик используют обмотки роторов с углубленными пазами (рис. 6.49).

Рис. 6.49

На этом рисунке представлены различные формы пазов роторов асинхронных двигателей. Физические процессы, происходящие в роторе с углубленными пазами, аналогичны вышеописанным процессам.

В момент пуска двигателя, когда ротор еще не вращается ( ), частота тока обмотки ротора равняется частоте сети. В этом случае полное сопротивление внутренней обмотки определяется большим реактивным индуктивным сопротивлением. В это же время полное сопротивление внешней обмотки определяется в основном резистивным сопротивлением.

Ток внутренней обмотки реактивный и не участвует в создании механического момента. Ток внешней обмотки создает большой пусковой момент. При увеличении частоты вращения частота токов обмоток уменьшается, и влияние реактивного индуктивного сопротивления внутренней обмотки на распределение токов тоже уменьшается. При номинальной частоте вращения большая часть суммарного тока ротора проходит по внутренней обмотке и результирующее сопротивление ротора мало.

Рис. 6.50

Механическую характеристику асин­хронного двигателя с углубленными пазами (кривая 3 на рис. 6.50) можно рассматривать как сумму характеристик двигателя с относительно большим сопротивлением ротора (кривая 1 на рис. 6.50) и двигателя с относительно малым сопротивлением роторной обмотки (кривая 2 на рис. 6.50).

Двигатели с углубленными пазами проще в изготовлении, чем двигатели с двойным беличьим колесом.