Асинхронный двигатели улучшение пусковых характеристик

Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами (пояснить рисунками пазов и механическими характеристиками

Для механизмов, имеющих тяжелые условия пуска, где по ряду причин желательно использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, применяются двигатели с улучшенными пусковыми свойствами: большим пусковым моментом и меньшим пусковым током, чем у двигателей общего назначения. Эти двигатели отличаются от двигателей нормального исполнения только устройством короткозамкнутой обмотки ротора. Одни из них снабжены двумя самостоятельными обмотками типа «беличьей клетки» (рис. 10.24, а), другие имеют более глубокие пазы ротора (рис. 10.24, б), в которые укладывается короткозамкнутая обмотка, имеющая в отличие от обы­чной стержни с большим отношением высоты к ширине, третьи обладают повышенным сопротивлением стержней обмотки. Первые называются двигателями с двойной «беличьей клеткой», вторые — с глубоким пазом, третьи — с повышенным скольжением. Рассмотрим процессы, происходящие при пуске двигателя с двойной «беличьей клеткой».

Рис. 10.24 Двигатель с улучшенными пусковыми свойствами: с двойной «беличьей клеткой» (а), с глубоким пазом (б)

Обмотка 1 (рис. 10.24, а) имеет меньшее активное сопротивление по сравнению с обмоткой 2, так как она большего диаметра и выполнена из материала с меньшим удельным сопротивлением (медь), чем вторая (латунь). Стержни обмотки1 расположены в толще ферромагнитного сердечника ротора, стержни обмотки 2 —ближе к воздушному зазору. В результате этого при пуске магнитное поле, образованное токами обмоток, располагается примерно так, как показано на рис. 10.24.

Из рисунка следует, что магнитный поток, сцепленный с обмоткой 1, больше, чем магнитный поток, сцепленный с обмоткой 2, следовательно, индуктивность первой обмотки будет также больше.

В первый момент пуска (s = 1) индуктивное сопротивление обмоток будет иметь наибольшее значение, так как

xs = 2πf2L= 2πf1sL = 2πf1L,

и токораспределение между обмотками будет определяться главным образом их индуктивными сопротивлениями. Поскольку индуктивное сопротивление первой обмотки значительно больше, чем второй, ток в ней, как следует из закона Ома для роторной цепи (10.29), будет значительно меньше по сравнению с током второй обмотки. Таким образом, основной

момент будет возникать в результате действия тока второй обмотки, имеющей значительное активное сопротивление. По мере разгона двигателя уменьшаются частота тока ротора и индуктивные сопротивления обеих обмоток, что вызывает перераспределение тока в обмотках: в первой обмотке ток увеличивается, во второй уменьшается. После окончания разгона частота тока ротора становится настолько малой (0,5 — 5 Гц), что индуктивное сопротивление обмоток оказывается намного меньше их активного сопротивления, вследствие чего весь ток ротора практически будет располагаться в первой обмотке, активное сопротивление которой значительно меньше, чем второй. Таким образом, роль рабочей выполняет первая обмотка, роль пусковой — вторая. Получается картина, подобная пуску двигателя с контактными кольцами и введенным в цепь ротора добавочным сопротивлением.

Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми свойствами

Многие электроприводы для достижения высокого быстродействия и надежности запуска требуют повышенного пускового момента, близкого к максимальному. Этой цели можно достичь, выполнив обмотку ротора с повышенным активным сопротивлением (кривая 1 рис. 4.19). Однако рабочая ветвь механической характеристики такого двигателя оказывается весьма «мягкой», поэтому в номинальном режиме двигатель будет работать с большим скольжением, что связано со значительными потерями и низкими энергетическими показателями. Для достижения высоких энергетических показателей желательно иметь «жесткую» механическую характеристику (кривая 2 рис. 4.19). Получить механическую характеристику, сочетающую положительные свойства характеристик 1 и 2, можно, если использовать поверхностный эффект в стержнях роторной обмотки для повышения активного сопротивления обмотки в начале пуска, когда частота тока в роторе близка к частоте сети. По мере разгона двигателя частота тока в роторе падает, поверхностный эффект ослабляется и сопротивление ротора снижается. Вид механической характеристики такого двигателя представлен кривой 3 на рис. 4.19. Существует несколько конструктивных решений, обеспечивающих использование поверхностного эффекта.

Читайте также:  Способы повышения температуры двигателя

Источник

5.Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками

Двигатель с глубокими пазами на роторе.

От обычного асинхронного двигателя этот двигатель отличается тем, что у него пазы ротора сделаны в виде узких глубоких щелей, в которые вложены стержни обмотки ротора, представляющие собой узкие металлические полосы. С обеих сторон эти стержни приварены к замыкающим кольцам. В момент включения двигателя, когда ротор неподвижен и частота тока в обмотке ротора имеет наибольшее значение (f2=f1), индуктивное сопротивление нижней части каждого стержня значительно больше верхней, т.к. она сцеплена с большим числом магнитных силовых линий поля рассеяния.. Практически весь ток ротора проходит по верхней части стержня. Т.к. Сечение всего стержня значительно больше сечения, по которому течет ток, такая конструкция будет равносильна увеличению активного сопротивления стержня ротора, что способствует росту пускового момента двигателя и некоторому ограничению пускового тока. По мере разбега Д. частота тока в роторе уменьшается и по достижению номинальной частоты вращения становится весьма малой. При этом ЭДС индуцируемые потоком, стан-ся малыми,явл-е вытеснения тока практически исчезает ток распределяется равномерно по сечению стержня.

рис. распределение плотности пускового тока по высоте стержня ротора при пуске и при работе Д.

Двигатель с двумя клетками на роторе. Устройство и принцип работы.

Двухклеточные двигатели имеют на роторе две короткозамкнутые «беличьи клетки», одна из которых представляет собой так называемую пусковую обмотку, а вторая — рабочую. Рабочая обмотка выполня­ется из медных стержней и размещается в нижних частях пазов, а пусковая об­мотка — из латунных или бронзовых стержней и располагается в верхних частях пазов, ближе к воздушному зазору. Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой клетки не велико, т.к. она расположена вблизи воздушного зазора. Рабочая клетка, выполненная из меди обладает меньшим активным сопротивлением. В момент пуска двигателя ток ротора проходит в основном по верхней (пусковой) клетке, обладающей меньшим индуктивным сопротивлением. Повышенное активное сопротивление этой клетки обеспечивает значительный пусковой момент при пониженном пусковом токе. По мере увеличения частоты вращения ротора уменьшается частота тока в роторе, при этом индуктивное сопротивление клетки уменьшается, происходит перераспределение тока из области пусковой клетки в область рабочей клетки. Т.о. при пуске данного АД происходит постепенное перераспределение пускового момента между клетками.

рис. распределение плотности тока в рабочей и пусковой клетках при пуске и работе дв-ля.

Читайте также:  Газотурбинные паротурбинные установки и двигатели работа

6.Однофазный асинхронный двигатель. Устройство, принцип действия. Способы пуска. Разновидности.

По своему устройству однофазный асинхронный двигатель аналогичен трехфазному и состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная обмотка, и короткозамкнутого ротора. Особенность работы однофазного асинхронного двигателя заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора в сеть МДС статора создает не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Фмах, изменяющейся от мах до –Фмах.

Удобно для объяснения работы однофазного АД разбить пульсирующий поток на два вращающихся в противоположные стороны Фпр и Фобр, составляющие по половине от Фмах. Данные потоки вращаются с одинаковой частотой, причем вращение Фпр совпадает с направлением вращения ротора (пусть против часовой). Данные потоки наводят в обмотке ротора ЭДС Е2пр и Е2обр . Эти ЭДС создают в обмотке ротора токи I`2пр и I`2обр. Так как имеет место значительная разница прямого и обратного скольжений, то частота тока I`2обр значительно больше частоты тока I`2пр. Индуктивное сопротивление обмотки ротора току I`2обр во много раз больше ее активного сопротивления. Данный ток является практически чисто индуктивным, оказывающим сильное размагничивающее действие на обратное поле Фобр. В результате чего ротор вращается в направлении, обусловленном электромагнитным потоком прямого поля. М= Мпр – Мобр.

Зависимости моментов показывают, что однофазный АД не создает пускового момента. Для его появления во время пуска двигателя создается вращающееся магнитное поле. Для этого на статоре двигателя помимо рабочей обмотки применяется пусковая. Их оси должны быть смещены друг относительно друга на 90 градусов. Необходимо осуществить смещение токов обмотки статора, для чего в цепь пусковой обмотки включается фазозамещающий элемент. При достижении частотой вращения значения близкого номинальному, с помощью реле происходит отключение пусковой обмотки. Т.о. во время пуска двигатель – двухфазный, во время работы – однофазный.

Широкое распространение в качестве ФЭ получили активное сопротивление, а не емкость (большие габариты). Пусковая обмотка выполняется проводом меньшего сечения.

Разновидности:1)Д-ли с пусковой обмоткой(явл-ся наиболее распр-ми,в них кроме рабочей обмотки с фазной зоной 120 0 на статоре имеется также пусковая обмотка с фазной зоной 60 0 ,сдвинутая отн-но рабочей обмотки на 90 0 эл.);2)Асинх-й конденсаторный д-ли (имеет на статоре 2 обмотки, в одну из обмоток вкл. емкость Величина,к-й расчитывается так,что при нормальной нагрузке существует только вращающееся поле прямой послед-ти. При этом обе обмотки имеют фазные зоны по 90 0 эл. и сдвинуты отн-но др. друга на 90 0 эл.

3)Д-ль с экранированными полюсами (имеет на статоре явно выраженные полюсы с однофазной обмоткой и ротор с обмоткой в виде бел. клетки.Часть обм. каждого полюса охвачена короткозамкнутым витком.

Источник

Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками

Для увеличения пускового момента в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором применяют следующие способы:

1. Двигатели с двойной «беличьей» клеткой.

Имеют две короткозамкнутые обмотки: наружную (пусковую) имеющую стержни малого сечения с большим активным сопротивлением, и внутреннюю (рабочую) из стержней большего сечения с малым сопротивлением.

2. Глубокопазные двигатели.

Имеют соотношение ширины и высоты паза 6 — 12.

Увеличение пускового момента происходит за счет эффекта вытеснения тока, при котором в момент пуска ток вытесняется в верхнюю часть обмотки, что эквивалентно увеличению активного сопротивления обмотки ротора.

Читайте также:  Жидкость для мытья двигателя автомобиля своими руками

После разгона двигателя ток распределяется равномерно по всему сечению паза.

Источник

Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками

Стремление улучшить пусковые свойства асинхронных двига­телей с короткозамкнутым ротором привело к созданию асин­хронных двигателей с особой конструкцией ротора: двигателей с глубокими пазами на роторе и двигателей с двумя короткозамкнутыми клетками на роторе.

Двигатель с глубокими пазами на роторе. От обычного асинхронного двигателя этот двигатель отличается тем, что у него пазы ротора сделаны в виде узких глубоких щелей, в которые вложены стержни обмотки ротора, представляющие собой узкие полосы. С обеих сторон эти стержни приварены к замыкающим кольцам. Обычно глубокий паз имеет соотношение размеров hп/bп= 9÷10, где hп,bп— высота и ширина паза.

А момент включения двигателя, когда частота тока в роторе имеет наибольшее значение (f2 = f1), индуктивное сопротивление нижней части каждого стержня значительно больше верхней. Объясняется это тем, что нижняя часть стержня сцеплена с боль­шим числом магнитных силовых линий поля рассеяния (рис. 15.6, а). На рис. 15.6, б показан график распределения плотности пусково­го тока в стержне ротора с глубокими пазами по высоте стержня. Из этого графика следует, что почти весь ток ротора проходит по верхней части стержня, поперечное сечение которой намного меньше сечения всего стержня. Это равноценно увеличению ак­тивного сопротивления стержня ротора, что, как известно, способствует росту пускового момента двигателя и некоторому ограничению пускового тока.

Таким образом, двигатель с глубокими пазами на роторе об­ладает благоприятным соотношением пусковых параметров: большим пусковым моментом при сравнительно небольшом пус­ковом токе. По мере нарастания частоты вращения ротора частота тока в роторе убывает (f2 = sf1) В связи с этим уменьшается индук­тивное сопротивление обмотки ротора х2= f2.Распределение плотности тока по высоте стержня в том случае становится более равномерным, что ведет к уменьшению активного сопротивления ротора. При работе двигателя с номинальной частотой вращения,

Рис 15.6 Ротор с глубокими пазами:

а — устройство, б — распределение плотности тока ротора по высоте стержня при пуске и при работе двигателя

когда f2 34 женном пусковом токе. По мере увеличения частоты вращения ро­тора уменьшается частота тока в роторе, при этом индуктивное со­противление рабочей клетки уменьшается, и распределение плотности тока в стержнях пусковой и рабо­чей клеток становится почти оди­наковым. В итоге происходит пере­распределение вращающего момента между клетками: если в начальный период пуска момент создается главным образом токами пусковой клетки, то по окончании периода пуска вращающий момент создается в основном токами рабочей клетки. Так как активные сопротивления клеток ротора неодинаковы, то зависимостьМ = f(s)этих клеток изо­бражается разными кривыми (рис. 15.9).

Рис 15.9. Механическая характеристика двухклеточного асинхронного двигателя

Максимальное значение мо­мента пусковой клетки вследствие ее повышенного активного сопро­тивления смещено в сторону скольжений, близких к единице. Вращающие моменты от обеих клеток направлены в одну сторону, поэтому результирующий момент двигателя равен сумме моментов пусковой Мпк и рабочейМрабклетокМ = Мпк + Мраб

Источник

Adblock
detector