Двухклеточные двигатели

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 изготовляется из латунных или бронзовых стержней и располагается в верхних частях пазов, ближе к воздушному зазору (рис. 27-5, а слева). Сечение стержней пусковой обмотки может быть несколько меньше, чем у рабочей обмотки. Однако сечение и теплоемкость стержней пусковой обмотки должны быть достаточно велики, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев этой обмотки при пуске. Иногда рабочую и пусковую обмотки размещают в отдельных пазах (рис. 27-5, а справа). В связи со сказанным активное

Рис. 27-4. Кривые моментов М = f (S) асинхронных двигателей

/ — без вытеснения тока в обмотке ротора; 2 — глубокопазного и 3 — двухклеточного

сопротивление пусковой обмотки г_п обычно в 2—4 раза больше активного сопротивления г_р рабочей обмотки. Наоборот, индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки х_ап в несколько раз меньше, чем х_вр рабочей обмотки, поскольку последняя утоплена глубоко в стали сердечника ротора.

Вращающееся магнитное поле двигателя индуктирует в обеих обмотках ротора одинаковые э. д. с.

При пуске вследствие большой частоты тока ротора индуктивное сопротивление рабочей обмотки относительно велико и значительно больше полного сопротивления пусковой обмотки. Поэтому при пуске нагружена током в основном только пусковая обмотка, и ввиду большой величины ее активного сопротивления двигатель развивает большой пусковой момент. При разбеге двигателя частота тока ротора уменьшается, и при нормальной скорости вращения (s = 0,02 -ь 0,05) индуктивные сопротивления рассеяния обмоток ротора будут в 20—50 раз меньше, чем при пуске. Поэтому в рабочем режиме активные сопротивления обмоток ротора значительно больше индуктивных и полные сопротивления обмотки определяются величинами активных сопротивлений. Вследствие этого при работе двигателя полное сопротивление рабочей обмотки значительно меньше, чем полное сопротивление пусковой, и током нагружена главнйм образом рабочая обмотка. Ввиду малости активного сопротивления этой обмотки двигатель имеет хороший к. п. д.

Таким образом, в двухклеточном двигателе при пуске происходит вытеснение тока ротора по направлению к воздушному зазору, как и в глубокопазном двигателе,

В пусковой обмотке двух-клеточного двигателя при тяжелых условиях пуска (большой маховой момент приводимого агрегата и пуск под нагрузкой) выделяется боль- _{Рис 27}._{5 Пазы (а) и К}ороткозамыкаю-шое количество тепла, и эта щие кольца (б) ротора двухклеточного обмотка при пуске соответ-

ственно удлиняется, в то время как рабочая обмотка при пуске остается холодной и не удлиняется. Поэтому во избежание нарушения сварных соединений стержней с торцовыми короткозамыкающими кольцами стержни пусковой и рабочей обмоток присоединяются к отдельным кольцам (рис. 27-5, б).

Двухклеточные двигатели были предложены М. О. Доливо-Добровольским еще в 1893 г., однако широкое практическое применение их началось на 25—30 лет позднее.

Рис. 27-5. Пазы (а) и короткозамыкаю-

щие кольца (б) ротора двухклеточного

двигателя

Схема замещения и ее параметры. Двухклеточный двигатель имеет две вторичные обмотки, и поэтому его схема замещения (рис. 27-6) содержит, подобно трехобмоточному трансформатору, две параллельно включенные вторичные цепи. Каждая из вторичных цепей имеет собственные активные сопротивления (г_р, г'_п) и индуктивные сопротивления рассеяния {x'_v, х„). Кроме того, обе эти

Рис. 27-6. Схема замещения двухклеточного двигателя

цепи имеют общее индуктивное сопротивление рассеяния по отношению к первичной обмотке х'_{р п}, которое обтекается суммой токов обеих вторичных обмоток

Наличие этого сопротивления объясняется тем, что при протекании тока в одной или обеих вторичных обмотках в верхней части

Рис. 27-7. Пазовые поля обмоток ротора двухклеточного двигателя

паза создается общий пазовый поток рассеяния, сцепляющийся с обеими обмотками (рис. 27-7, а) и индуктирующий в каждой из них одинаковую э. д. с.

пропорциональную сумме токов обеих вторичных обмоток. Этот поток является потоком рассеяния по отношению к первичной

пропорциональную сумме токов обеих вторичных обмоток. Этот поток является потоком рассеяния по отношению к первичной

обмотке и потоком взаимной индукции по отношению к вторичным обмоткам.

Строгий в своей основе и удобный с практической точки зрения метод расчетно-теоретического определения параметров х'_р, х„ и х'р, _п заключается в следующем.

По картине пазового поля, создаваемого током рабочей обмотки (рис. 27-7, б), находится собственное потокосцепление стержня рабочей обмотки ¥_р и взаимное потокосцепление со стержнем пусковой обмотки W_{n р}. Отношения

определяют собственную индуктивность стержня рабочей обмотки L_p и взаимную индуктивность стержней рабочей и пусковой обмоток.М_п.р от пазового поля.

Аналогично по картине поля, создаваемого током пусковой обмотки (рис. 27-7, в), находится собственное потокосцепление пусковой обмотки W_n и взаимное потокосцепление стержней обеих обмоток W_{v п}, а также собственная индуктивность стержня пусковой обмотки

и взаимная индуктивность стержней обеих обмоток

от пазового поля.

Очевидно, что М_пр = М_рп.

Индуктивности рассеяния стержней рабочей и пусковой обмоток соответственно равны:

S_p = I_p-M_n._p; 5_n = L_n-M_n,_p. (27-10)

Величины L_p, L_n и М_п_ _р можно рассчитать методом, аналогичным рассмотренному ранее (см. § 23-3) методу расчета пазового рассеяния. К величинам S_p, S_n и M_v_ _п необходимо прибавить соответствующие индуктивности от лобовых полей обмоток. Умножая найденные таким образом индуктивности на щ = 2nf_t и на коэффициент приведения сопротивлений k [см. равенство (24-32)], получим индуктивные сопротивления Хр, х'_п и х_{п р} схемы замещения рис. 27-6.

Из рис. 27-7, бив следует, что пазовый поток пусковой обмотки значительно меньше пазового потока рабочей обмотки. Кроме того, из рис. 27-7, в видно, что поток пусковой обмотки создает почти одинаковое потокосцепление с обеими обмотками. Поэтому

в соответствии с выражениями (27-10) 5_П мало и По этой причине также

и иногда при проектировании двухклеточных двигателей принимают

Геометрическое место тюков и характеристики. Эквивалентное активное сопротивление г двух параллельных ветвей вторичной цепи схемы замещения (рис. 27-6) представляет собой более сложную

функцию скольжения, чем сопротивление вторичной цепи одноклеточного двигателя r'Js (рис. 24-6). Кроме того, и эквивалентное индуктивное сопротивление х этих ветвей (рис. 27-6) является функцией скольжения. Поэтому геометрическое место токов двухкле-точного двигателя (рис. 27-8) существенным образом отличается от окружности. Однако в области малых скольжений и в области s да 1 концы векторов тока перемещаются по кривым, которые с большой точностью представляют собой дуги некоторых окружностей (рис. 27-8). Способы построения этих окружностей описываются в ряде руководств [1, 3, 5, 21].

Для величин к. п. д., cos <p, максимального и пускового моментов и пускового тока в общем действительны замечания, сделанные в конце § 27-1 в отношении глубокопазного двигателя. Необходимо, однако, отметить, что при проектировании двухклеточных двигателей имеется возможность варьировать в определенных пределах сечения и удельные сопротивления стержней отдельных клеток, а также глубину утопления рабочей клетки. В связи с этим кратности пусковых моментов и токов у двухклеточных двигателей могут изменяться в более широких пределах. Обычно у двухклеточных двигателей

Характерный вид зависимости М = f (s) двухклеточного двигателя представлен на рис. 27-4 (кривая.3).

Дата добавления: 2015-07-18