Принцип действия и особенности асинхронного двигателя с фазным ротором
Асинхронные двигатели с фазным ротором могут работать при больших пусковых и рабочих перегрузках и позволяют регулировать обороты. Агрегаты чаще устанавливаются на крановых и грузоподъемных механизмах.
- Устройства электродвигателей с фазным ротором
- Принцип действия электромоторов
- Достоинства и недостатки агрегатов
- Особенности пуска
Устройство электродвигателей с фазным ротором
Трехфазная обмотка такого ротора похожа на обмотку статора. Концы обмоток соединяются способом «звезда» и подводятся к контактным кольцам. Электромагнитные щетки вращаются по контактным кольцам и соединяются с резисторами. Благодаря резистору, можно регулировать сопротивление в цепи, тем самым изменяя скорость вращения ротора, а также предупреждать появление больших пусковых токов.
Трехфазный агрегат состоит из статора и ротора. Статор является фиксированной частью, а ротор - вращающейся. Между указаннымиэлементами имеется технологический зазор.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором устроены сложнее, чем моторы с короткозамкнутым ротором. Однако пусковые и регулировочные свойства фазного роторагораздо выше.
Принцип действия электромоторов
Работа агрегатов состоит из нескольких этапов:
- На статор подается напряжение от трехфазной сети переменного тока.
- Образуется магнитное поле, которое вращает ротор.
- Ротор разгоняется, скорость его оборотов растет.
- Линии полей статора и ротора пересекаются, формируется электродвижущая сила. Она создает ток в обмотке ротора.
- Активное взаимодействие магнитного поля статора и ротора поддерживает вращательный момент вала.
- Реостат регулирует скорость вращения.
Затем управление агрегатом происходит в штатном режиме. Отличие принципа действия асинхронного устройства с фазным ротором от короткозамкнутого варианта заключается в наличии у первого полноценной трехфазной обмотки как на статоре, так и на роторе.
Роторные обмоточные выводы соединяются с кольцами, которые изолированы между собой и в точках контактов с валом мотора. Каждая из трех фаз ротора имеет отдельную обмотку: они сцеплены по принципу «звезда».
К роторной обмотке подключается реостат управления, который скреплен со щетками и кольцами.
Конструкция асинхронного двигателя с фазным ротором достаточно сложна. Однако данный агрегат предоставляет больше возможностей регулировать рабочий момент на валу, чем двигатель с короткозамкнутым ротором. Последние тоже могут регулировать обороты, но уже с помощью частотных преобразователей или специальных регуляторов оборотов.
Количество катушек и полюсов в статоре и роторе должно быть одинаковым. Это обязательно учитывается при создании статорной обмотки. Между собой катушки статора сдвигаются на определенное число градусов.
Для изменения характеристик двигателя необходимо регулировать ток в роторных обмотках. Таким образом, можно контролировать размер скольжения и рабочий момент мотора.
Для снижения износа колец и щеток при полном выведении реостата их следует замкнуть с помощью специального устройства.
Достоинства и недостатки агрегатов
Асинхронный электродвигатель с фазным ротором обладает рядом преимуществ, а именно:
- высокими показателями стартового крутящего момента;
- устойчивостью к перегрузкам;
- низкими параметрами пускового тока;
- длительным межсервисным интервалом;
- высокой ремонтопригодностью.
Однако у конструкций есть и недостатки. К ним можно отнести высокую стоимость и большие габариты агрегатов. Последние усложняют процесс установки, эксплуатации и ремонта. Кроме того, асинхронные моторы с фазными роторами имеют более низкий КПД по сравнению с такими же по мощности силовыми приборами с короткозамкнутыми роторами и частотно-регулируемыми приводами.
Особенности пуска фазного ротора
В первые секунды, после запуска электродвигателя с фазным ротором, мотор активно использует энергоресурсы для разгона до номинальных значений ротора, преодолевая при этом сопротивление, прикладываемое на рабочий вал двигателя. При каждом пуске выделяется большой количество тепловой энергии, которая может привести к перегреву внутренних частей конструкции. Чтобы решить проблему перегрева, количество пусков двигателя и время его эксплуатации ограничивается конкретным значением.
Асинхронный двигатель с фазным ротором, который запитан от электросети недостаточной мощности, может спровоцировать потерю общего напряжения и поломку подключенного к той же линии оборудования. Для снижения токовых показателей в цепь агрегата добавляют пусковые резисторы.
Асинхронные двигатели с фазным ротором используются для снижения пускового тока и увеличения пускового момента, а также для регулирования скорости в небольших пределах.