Устройство ротора асинхронных двигателей. Ротор выпускается как фазным, так и короткозамкнутым. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником, три конца выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом. Через щетки в ротор включается 3-фазный пусковой или регулировочный реостат, т.е. в каждую фазу вводится активное сопротивление. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой. Короткозамкнутый ротор проще, чем фазный. Отверстия вблизи наружной части каждого листа сердечника составляют продольные пазы, в которые заливается алюминий. Твердея, он образует продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко стержни. Полученная токопроводящая система называется беличьей клеткой. Двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее просты, надежны и дешевы и наиболее распространены.
Пуск в ход асинхронных двигателей.
Пуск в ход асинхронных двигателей существенно отличается от условий нормальной работы. Момент двигателя при пуске должен превышать момент сопротивления нагрузки, роль играет пусковой момент. Второй важной пусковой характеристикой является пусковой ток. Кратность пускового тока для двигателей с короткозамкнутым ротором достигает 5-7, что может быть недопустимо для двигателя или для сети и может иметь значение плавность пуска.
Пуск в ход двигателя с фазным ротором осуществляется через 3х фазный реостат, каждая фаза которого включена через щётки и кольца в одну из фаз ротора. В начале пуска реостат введён полностью, к концу пуска он выводится и все три фазы ротора замыкаются накоротко. Число ступеней реостата берётся больше двух и процесс переключений при пуске обычно автоматизируется. Введение активных сопротивлений в цепь фазного ротора увеличивает момент и делает пуск плавным и ограничивает пусковой ток. Этот способ пуска имеет ряд достоинств, но применим только для двигателей с фазным ротором.
В короткозамкнутый ротор ввести сопротивления невозможно, поэтому пусковая характеристика неизменна в течении всего времени пуска. Наиболее распространён пуск непосредственным включением двигателя в сеть без каких-либо
Рис. 39. Включение реостата в цепь фазного ротора.
устройств, понижающих пусковой ток. Применяется в случаях, когда не требуется плавность пуска и мощность двигателя невелика в сравнении с мощностью сети. В случаях, когда мощность двигателя соизмерима с мощностью питающей сети, применяются различные схемы понижения напряжения, подводимого к двигателю при пуске, за счёт чего уменьшается пусковой ток. Понижение напряжения при пуске вызывает нежелательное уменьшение пускового момента.
Автотрансформаторный пуск.
Рубильник включается после
Рис. 40. Схема автотрансформаторного пуска асинхронного двигателя.
переключения автотрансформатора в положение «Пуск» - на двигатель подаётся вначале пониженное напряжение: U ≈ (1/kа) Uc , где Uc - напряжение сети, ka - коэффициент трансформации автотрансформатора. Тогда пусковой ток в сети:
Ic = (1/ka) Iд = (Uд/zд) (1/kа) = (Uc/zд) (1/kа2),
где Iд - пусковой ток двигателя, zд - полное сопротивление двигателя.
Ток в сети при пуске снижается в сравнении с током при пуске непосредственным включением в сеть в kа2 раз. По мере разгона двигателя переключатель переводится в положение «Работа». Недостатком метода является резкое снижение пускового момента в kа2 раз. Другой недостаток - необходимость наличия громоздкого автотрансформатора.
Пуск АД по схеме переключения статора со звезды на треугольник.
Вышеуказанный недостаток устраняется при пуске двигателя по схеме переключения его со звезды на треугольник. Эта схема применима в том случае, когда при нормальной работе двигателя обмотка статора включается треугольником. Рубильник включается когда
| “1” “2” |
переключатель стоит в положении «1» и обмотка двигателя соединена звездой. При скольжении s = 0,5 - 0,6 переключатель переводится в положение «2», тогда обмотка двигателя соединяется треугольником. При звезде (з) пусковой ток: Iп = Uд/zд = Uс/√3 zд , где Uс - линейное напряжение сети, Uд - фазное напряжение двигателя при соединении звездой, zд - сопротивление фазы двигателя.
Если бы двигатель включался при установке переключателя в положении «2», то: Iп = Uд/zд = Uс/zд .
Данная схема даёт трёхкратное уменьшение пускового тока в сети.
Реверсирование и регулирование скорости АД.
Реверсирование, т.е. изменение направления вращения достигается изменением мест двух любых проводов, т.к. при этом порядок чередования токов в фазах меняется на обратный. При реверсировании на ходу вначале происходит торможение до остановки, затем разгон в другом направлении. Это называется противовключением. Существует ещё генераторное и динамическое торможение.
При необходимости регулирования скорости возможности определяются соотношением: n = 60 f (1 - s) / p, где f - частота, s - скольжение, p - число пар полюсов.
1. Регулирование изменением числа пар полюсов возможно только для двигателей спец исполнения, где обмотки статора выполняются так, чтобы изменяя схему их соединения, можно было получать р=1; 2; 3; ... . Эти двигатели называются многоскоростными. Регулирование ступенчатое, т.к.
nо = 3000, 1500, 1000, ... об/мин. Габариты и стоимость возрастают. Этот способ применяется только для двигателей с короткозамкнутым ротором.