Асинхронный двигатель с фазным ротором
Недостатком асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором является большой пусковой ток, который превышает номинальный ток в 5-7 раз.
Желая улучшить пусковые характеристики асинхронного двигателя, М. О. Доливо-Добровольский разработал двигатель с фазным ротором.
Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет обычный для асинхронных двигателей статор с трехфазной сетевой обмоткой, но на поверхности ротора также находится трехфазная обмотка. Три фазные обмотки ротора соединяются на самом роторе звездой, а свободные их концы соединяются с тремя изолированными друг от друга контактными кольцами, укрепленными на валу машины и изолированными от него (рис. 1).
Поэтому асинхронный двигатель с фазным ротором называют также асинхронным двигателем с контактными кольцами.
Рисунок 1
Контактные кольца соприкасаются со щетками, установленными в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки обмотка ротора замыкается на пусковой трехфазный реостат, который изменяет активное сопротивление обмотки ротора в момент пуска. Обмотка статора такого двигателя включается непосредственно в трехфазную сеть (рис. 2).
Рисунок 2
Эта система используется либо для пуска (для уменьшения пускового тока при одновременном сохранении вращающего момента), либо для регулирования скорости вращения ротора двигателя. После разгона ротора пусковой реостат выключается, и обмотка закорачивается с помощью специального центробежного автоматического замыкателя. Для уменьшения потерь на трение в некоторых двигателях с фазным ротором имеются приспособления для отвода щеток от контактных колец после их замыкания.
Одним из важнейших достоинств асинхронного двигателя с фазным ротором является то, что в момент пуска создается большой вращающий момент при значительно меньших, чем у короткозамкнутых двигателей, пусковых токах.
Объясняется это тем, что асинхронный двигатель при пуске развивает максимальный вращающий момент тогда, когда активное сопротивление ротора будет равно индуктивному сопротивлению двигателя. А так как у двигателей с фазным ротором активное сопротивление ротора можно изменять с помощью пускового реостата, то и пусковые характеристики их значительно лучше, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором.
Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором производится следующим образом.
Пусковой реостат устанавливается на холостую клемму (цепь ротора разомкнута), а на статор подается сетевое напряжение. Затем включается пусковой реостат, и его сопротивление постепенно уменьшают и делают равным нулю, когда двигатель приобретет номинальную скорость. Пусковой ток двигателя с фазным ротором превышает номинальный всего в 1,5-2 раза. Кроме того, включение в цепь ротора пускового реостата значительно увеличивает вращающий момент.
Сущность процесса регулирования скорости асинхронного двигателя с фазным ротором при помощи регулировочного реостата сводится к следующему. Ротор двигателя обладает определенной инерцией, и поэтому сразу после введения реостата его скорость и индуцируемая в роторе ЭДС Е2 в начальный момент остаются неизменными. Увеличение сопротивления пускового реостата в цепи ротора вызывает уменьшение тока ротора I2, что приводит к уменьшению вращающего момента. Вследствие этого скорость вращения ротора n2 начнет уменьшаться. Уменьшение скорости n2 аналогично увеличению скольжения s, вследствие чего индуцируемая в роторе ЭДС Е2, пропорциональная s, также начнет расти, вызывая увеличение тока ротора I2. Рост тока I2 и уменьшение скорости вращения ротора n2 будет продолжаться до тех пор, пока ток I2 не достигнет своего прежнего значения. В этом случае вращающий момент снова станет равным статическому, и двигатель начнет вращаться с постоянной скоростью, величина которой будет уже несколько меньше, чем до введения реостата. Регулировка скорости асинхронного двигателя с фазным ротором может осуществляться только в сторону уменьшения оборотов.