Асинхронний каскадний двигун з суміщеною фазною обмоткою на роторі

АСИНХРОННИЙ КАСКАДНИЙ ДВИГУН З СУМІЩЕНОЮ ФАЗНОЮ ОБМОТКОЮ НА РОТОРІ УДК 3.3 Лущик В. Д д. т. н. професор, Іваненко В.С магістр, (ДонДТУ, Алчевськ, Україна) Карапка В.Д інженер (ДП “Первомайськвугілля”). Анотація Розглянутий восьмиполюсний каскадний асинхронний двигун з суміщеною фазною обмоткою на роторі, який має кращі пускові характеристики. Досліджено весь спектр гармонік, що створюються каскадною обмоткою в роторі, і їх вплив на роботу двигуна.Ключові слова: асинхронний двигун, фазна обмотка, ротор, каскадна обмотка, секція. Експериментальні дослідження каскадних асинхронних двигунів з короткозамкненими роторами із суміщеними обмотками підтверджують високу ефективність суміщення обмоток.

Так, наприклад, в двигуні ЕКВ4УС-2 для стругів потужністю Р2=110 кВт виробництва Первомайського електромеханічного заводу імені К. Маркса, пусковий момент збільшився в 1,53 рази, максимальний – в 1,16, мінімальний – в 1,5 рази, провал в кривій моменту відсутній, зникає можливість перекидання двигуна.

Коефіцієнт корисної дії в номінальному режимі зріс на 1% завдяки збільшенню поперечного перерізу стержнів роторної обмотки, що в звичайних двигунах серійного виконання не практикується із-за погіршення пускових характеристик [1]. В конвеєрному двигуні ВКДВ250LC4 потужністю 132 кВт, а також в двигунах цієї ж серії потужністю 160 і 200 кВт «Донецького електротехнічного заводу», пусковий момент збільшився на 23%, енергетичні показники в номінальному режимі залишились незміні [3]. Але найбільш ефективне застосування каскадних властивостей має місце в асинхронних двигунах з фазною обмоткою на роторі. Якщо в асинхронних двигунах з короткозамкненими роторами каскадні властивості при пуску використовуються частково, щоб не погіршити енергетичні показники в номінальному режимі (розрізають короткозамикаючі кільця тільки верхньої клітки паза), то в асинхронних двигунах з фазною обмоткою в роторі ми маємо можливість використати каскадні властивості з максимально можливою ефективністю. Так, наприклад, в двигуні МА36-52/6Ф потужністю 125 кВт Первомайського електромеханічного заводу, виконаного із суміщеними обмотками по каскадній схемі, пусковий струм при розімкненій роторній фазній обмотці зменшується в 1,66 рази, пусковий момент збільшується в 1,82 рази порівняно з двигуном серійного виконання з накоротко замкненими контактними кільцями [1,2]. Енергетичні показники в номінальному режимі абсолютно однакові порівняно з двигуном серійного виконання.

Як показують розрахунки, збільшення пускового моменту можна досягти в три рази, якщо статорну обмотку виконати кроком не у=10, а у=9. Тому робота по створенню і удосконаленню асинхронних каскадних двигунів з фазною обмоткою є важливою і актуальною.

Відомі випадки із практики роботи гірничих електромеханіків, коли на шахтах використовують асинхронні двигуни не з короткозамкненим, а з фазним ротором з огляду на невеликий пусковий струм цих двигунів. Якщо не потрібне регулювання швидкості, асинхронні каскадні двигуни з фазною обмоткою можна зробити безконтактними.

Розглянемо переконструювання восьмиполюсного асинхронного двигуна ВАОК315М-8 в асинхронний каскадний двигун.

Роторна обмотка в каскадному режимі при пуску поряд з 2р1-полюсним полем (2р1=8) повинна утворювати 2р2-полюсне поле, яке буде обертатись в зворотньому напрямі. Як показують результати теоретичних і експериментальних досліджень, зворотно-обертове 2р2-полюсне поле буде утворюватись, якщо на роторі виконати n короткозамкнених котушкових груп, де n=р1+р2 [1]. Назвемо цю обмотку каскадною обмоткою.

Експериментами було підтверджено, що для ефективного суміщення обмоток число пар полюсів р2 не повинно відрізнятись від р1 більше ніж в 2 рази і може бути як менше р1, так і більше. Вибір оптимального значення р2 для кожної конкретної машини в залежності від призначення цієї машини та умов її роботи – це окреме дослідження, яке ще потрібно буде провести.

В даному випадку, по аналогії з уже дослідженим шестиполюсним двигуном МА36-52/6Ф, приймаємо р2=2р1, звідки n=р1+р2= р1+2р1=3р1=12. Для більш простої технології виконання каскадних котушкових груп доцільно замкнути початки і окремо кінці секцій цих котушкових груп і з’єднати їх шиною.Число пазів ротора Z2=84 (в серійному двигуні Z2=75). Каскадна обмотка займає ≈43% пазового простору. Решту пазового простору займає трифазна восьмиполюсна хвильова обмотка стержневого типу, яка виводиться на контактні кільця. Під кожною парою полюсів 2р1-полюсного поля, створеного статорною обмоткою, знаходиться три короткозамкнені каскадні котушкові групи.

Щоб дізнатися, які гармоніки, їх амплітудне значення і напрям обертання, будуть створюватись роторною каскадною обмоткою, достатньо розглянути спектр гармонік, що створюються трьома каскадними короткозамкненими котушками.