Глубокопазный двигатель

Глубокопазный двигатель в настоящее время рассматривается как основной тип двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора. В глубокопазных двигателях применяются стержни обмотки ротора с достаточно большим отношением высоты hст к ширине bст (рис. 4, а). Так как магнитные линии стремятся идти по пути наименьшего сопротивления, то центр поля рассеяния опустится к основанию паза, и магнитный поток распределится так, как это показано на рисунке 4.

Нижние части стержня оказываются сцепленными с большим числом линий потока рассеяния, а верхние — с меньшим. При пульсации этого потока в нижних частях стержня наводится большая Э.Д.С. рассеяния , а в верхних — меньшая. Но основной поток (сплошная линия на рис. 4, а) наводит Э.Д.С е, одинаковую по всей высоте стержня, так как линии этого потока сцеплены с полным сечением стержня. Пусть i — ток, текущий по рассматриваемой части стержня, а R—ее активное сопротивление. Тогда i=(e- )/R, так как Э.Д.С. противодействует изменению потока рассеяния и поэтому направлена встречно относительно е. Таким образом, ток i, а стало быть, и плотность тока тем больше, чем меньше , т. е. происходит вытеснение тока в верхнюю часть стержня (рис. 4, б). Вслед­ствие этого, во-первых, умень­шается используемая площадь поперечного сечения стержня (рис. 4, в) и, таким образом, увеличивается его активное соп­ротивление Rст, а во-вторых, нижняя часть стержня освобождается от поля рассеяния, и индуктивное сопротивление Хст уменьшается по сравнению с сопротивлениями стержня Rст0 и Хст0 при равномер­ном распределении тока по сечению. Пусковые характеристики глубокопазного двигателя лучше, чем двигателя нормального исполнения, но уступают пусковым харак­теристикам двухклеточного двигателя. На рисунке 6 приведена меха­ническая характеристика 1 глубокопазного двигателя и зависимость пускового тока от скольжения (линия 2). Для сравнения показана механическая характеристика 3 двигателя нормального исполнения. По мере увеличения скорости вращения ротора активное сопроти­вление обмотки уменьшается, и распределение тока становится более равномерным.

Рисунок 6—Механические характеристики глубокопазного двигателя

При нормальной скорости вращения, когда частота тока в роторе мала, вытеснение тока прекращается, и двигатель с глубоким пазом практически приобретает свойства обыкновенного двигателя нормального исполнения.

Вследствие относительно большого индуктивного сопротивления ротора глубокопазный двигатель имеет меньший и меньшую перегрузочную способность, чем двигатель нормального испол­нения.

К. п. д. глубокопазного двигателя практически такой же, как и двигателя нормального исполнения. В целом рабочие характерис­тики глубокопазного двигателя несколько хуже, чем двигатели нор­мального исполнения; таким образом, улучшение пусковых характеристик глубокопазного двигателя приобретается за счет некоторого, впрочем, небольшого ухудшения его рабочих характеристик.

В конструктивном отношении стержни обмотки ротора глубокопазного двигателя могут иметь различную форму. Широко приме­няется стержень прямоугольной формы, показанный на рисунке 4, а. Но при пуске двигателя в ход в высоких стержнях обмотки ротора могут возникнуть недопустимые термические напряжения, в особенности в машинах с большой скоростью вращения.

Большая надежность ротора может быть обеспечена применением стержней так называемого бутылочного профиля (рисунок 8, а) или же трапецеидального (рисунок 8, б).

б)

Рисунок 8—Профиль проводников обмотки ротора:

а — бутылочный; б — трапецеидальный

При этих формах сечения можно получить необходимое увеличение активного сопротивления обмотки ротора при меньшей глубине паза. Роторы с такими стержнями позволяют значительно улучшить пусковые свойства двигателей и проще в изготовлении по сравнению с двухклеточными роторами вследствие облегчения пайки стержней к короткозамыкающим коль­цам.

АД с беличьей клеткой:

Пусковая клетка изготавливается из материала с большим удельным сопротивлением - бронзы, а рабочая с меньшим удельным сопротивлением - меди. Имеются в виду активные сопротивления. Нижние слои рабочей клетки сцепляются с большим числом силовых линий, чем верхние, а пусковая клетка сцепляется с очень малым числом силовых линий.

В первоначальный момент пуска в роторе частота, равная f2=f1*S, наибольшая, равная частоте сети f2=f1 , поэтому индуктивное сопротивление нижних слоев рабочей клетки - наибольшее, а верхних слоев - наименьшее. Индуктивное сопротивление пусковой клетки примерно равно 0, поэтому в первоначальный момент пуска весь ток протекает по пусковой клетке, первоначальный пусковой момент развивается пусковой клеткой. Этот момент имеет высокое значение из-за того, что активное сопротивление пусковой клетки значительно больше реактивного. По мере разгона двигателя S уменьшается в пределах от 1 до 0, индуктивное сопротивление обмоток уменьшается и при полном разгоне двигателя индуктивное сопротивление слоев нижней клетки приближается к 0. Токи в клетках распределяются обратно -пропорционально активному сопротивлению, но т.к. активное сопротивление рабочей клетки намного меньше пусковой, то в рабочем движении весь ток протекает по нижней клетке.

АД с глубоким пазом:

В первоначальный момент времени весь ток вытесняется на поверхность ротора и сосредотачивается на незначительной площади по сравнению с площадью всего паза. При этом активное сопротивление обмотки ротора возрастает и увеличивается пусковой момент. По мере разгона двигателя весь ток рассредоточивается по всей площади паза и в рабочем режиме ток протекает по всей площади паза. Такой паз более прост в изготовлении, т.к. по всей высоте паза применяется один материал.

Кратность пусковых токов для обоих видов пазов составляет Iп/Iн = 3,5 - 5,6.

Коэффициент мощности cosj»0,75. Величина воздушного зазора больше обычной.