Асинхронных короткозамкнутых

Все сказанное ранее относится только к машинам большой и средней мощности. В машинах малой мощности и особенно в микромашинах, где ток холостого хода велик, все величины, необходимые для построения характеристик двигателя, определяют по точной схеме замещения (см. 5.14, г). Параметры этой схемы из-за малых размеров проводников и небольшой индукции в зубцах остаются практически неизменными при разных токах нагрузки. Для асинхронных исполнительных двигателей круговые диаграммы обычно не применяют, так как точка /С, соответствующая s=l, лежит на диаграмме близко к точке холостого хода, и диаграмма утрачивает свою наглядность.

Таким образом, в асинхронных исполнительных двигателях стремление к улучшению линейности механических характеристик, повы-

На основании проведенного анализа свойств асинхронных исполнительных двигателей при различных методах управления можно сделать следующие выводы:

Величина Тм определяется, так же как и для асинхронных исполнительных двигателей, из основного уравнения динамики двигателя при условии разгона его якоря от неподвижного состояния до частоты вращения холостого хода, статическом моменте на валу /14от = 0 и электромагнитном моменте М = Ма. В этом случае получим

пряжения на обмотке управления к напряжению возбуждения. При фазовом управлении величина сигнала а оценивается синусом угла сдвига фазы напряжения на обмотках. Скорость выражается по отношению к скорости по синхронного вращения. Типичный вид механических и регулировочных характеристик исполнительных асинхронных двигателей показан на XI.44. Характеристики нелинейны, что является недостатком асинхронных исполнительных двигателей, причем у двигателя

ность поля и снижает к. п. д. двигателя. Наибольшее распространение получили асинхронные исполнительные двигатели с полым ротором. Во многих случаях применяется двигатель с обычным корот-Ц. козамкнутым ротором типа беличьей клетки, имеющим повышенное сопротивление обмотки ротора. Короткозамкнутая клетка таких двигателей изготовляется из латуни или специальных сплавов. Вследствие повышенного активного сопротивления ротора значительно увеличиваются электрические потери и уменьшается полезная механическая мощность двигателя, поэтому номинальная мощность асинхронных исполнительных двигателей в два-три раза меньше обычных короткозамкнутых двигателей, имеющих те же габариты. Недостатком исполнительных двигателей с ротором типа беличьей клетки является сравнительно большая электромеханическая постоянная времени.

При регулировании частоты вращения асинхронных исполнительных двигателей находит применение комбинированный способ регулирования, когда изменяются подводимое к дви-

Этим противоречивым требованиям в основном удовлетворяют двухфазные асинхронные двигатели с полым ротором и двигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора с повышенным активным сопротивлением. Двигатели с полым ротором, рассмотренные в § 3.15, выполняются на мощность до 30 Вт, а двигатели с короткозамкнутым ротором с повышенным сопротивлением — до 500 Вт. Исполнительные асинхронные двигатели могут изготовляться на мощность и в несколько киловатт. Исполнительные асинхронные двигатели на сотни ватт выполняются с шихтованным ротором, а короткозамкнутая обмотка заливается сплавами алюминия с повышенным сопротивлением или сваривается из латуни или бронзы. Используются также двигатели с массивным ротором, рассмотренные в § 3.15, которые имеют худшие энергетические и массогабаритные показатели по сравнению с двигателями с шихтованным ротором. Двигатели с массивным ротором применяются в высокоскоростных приводах, в которых двигатели с короткозамкнутой обмоткой из-за недостаточной механической прочности применяться не могут. В асинхронных исполнительных двигателях основной проблемой является отвод тепла, которое выделяется в машине при глубоком регулировании частоты вращения. Для лучшего охлаждения исполнительных двигателей применяются вентиляторы-наездники, частота вращения которых не зависит от частоты вращения исполнительного двигателя, используется также охлаждение водой и внутреннее испарительное охлаждение. В исполнительных микродвигателях интенсивный отвод тепла осуществляется также путем увеличения поверхности охлаждения.

Для плавного регулирования частоты вращения асинхронных исполнительных двигателей применяются два способа: частотный (изменение частоты напряжения) и изменением напряжения (изменение скольжения за счет амплитуды и фазы питающего напряжения). Наибольшее распространение получил второй способ, так как преобразователи частоты, несмотря на применение силовых полупроводниковых элементов, остаются громоздкими и дорогими. При регулировании частоты вращения исполнительных двигателей путем изменения напряжения применяют три способа управления: амплитудное, фазное и амплитудно-фазное. При амплитудном регулировании изменяется амплитуда подводимого к двигателю напряжения, при фазном — фаза напряжения, а при амплитудно-фазном изменяется и амплитуда, и фаза напряжения.

Все вышесказанное относится только к машинам большой и средней мощности. В машинах малой мощности, и особенно в микромашинах, где ток холостого хода очень велик, все величины, необходимые для построения характеристик двигателя, определяют по точной схеме замещения ( 3.5, а). При этом параметры этой схемы из-за малых размеров проводников и небольшой индукции в зубцах остаются практически неизменными при разных токах нагрузки. Для асинхронных исполнительных двигателей круговые диаграммы обычно не применяют, так как точка К, соответствующая s=l, лежит на диаграмме очень близко к точке холостого хода и диаграмма утрачивает свою наглядность.

49-1. Принципиальные схемы асинхронных исполнительных двигателей при амплитудном (а) и фазовом (б) управлении.

Пусковые качества асинхронных короткозамкнутых двигателей характеризуются коэффициентом качества пуска, представляющим собой отношение кратности пускового момента М„/Мп к кратности пускового тока /п//ц:

Изменение числа пар полюсов — экономичный и широко применяемый способ регулирования частоты вращения асинхронных короткозамкнутых двигателей. Его недостаток — ступенчатый характер изменения частоты вращения и ограниченный диапазон регулирования. Масса и стоимость многоскоростных двигателей несколько больше, чем односкоростных асинхронных двигателей такой же мощности.

Для асинхронных короткозамкнутых двигателей возможно также регулирование частоты вращения уменьшением питающего напряжения или периодическим включением двигателя в сеть и отключением его от сети (импульсное регулирование скорости). Однако в связи с пониженными энергетическими показателями эти способы регулирования применяются только для двигателей очень малой мощности.

Номинальный КПД у синхронных двигателей на 1,5—3% выше, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей одинаковой мощности и частоты вращения. У асинхронных двигателей с фазным ротором номинальный КПД на 1—2,5% ниже, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей. Двигатели постоянного тока независимого возбуждения имеют номинальный КПД на 2,5—3% ниже, чем асинхронные короткозамкну-тые двигатели.

Самые низкие категории сложности ремонта у асинхронных короткозамкнутых двигателей, у асинхронных двигателей с фазным ротором они на 12—30% выше. У двигателей постоянного тока категории сложности ремонта на 25—60% выше, чем у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Категории ремонтной сложности синхронных двигателей на 35— 85% выше, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей, что объясняется наличием возбудителя.

Несмотря на исключительную простоту конструкции асинхронных короткозамкнутых двигателей, их надежность еще недостаточно высока. Она значительно ниже, чем у синхронных двигателей. Более высокая надежность синхронных двигателей может быть объяснена наличием большего, чем у асинхронных двигателей, воздушного зазора.

Пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей на нефтепромыслах осуществляется прямым подключением обмотки статора к сети. Для пуска асинхронных двигателей с фазным ротором применяют схемы- управления в функции тока или в функции времени, а также в функции, зависимой от тока выдержки времени.

Для пуска асинхронных короткозамкнутых двигателей напряжением до 1 000 В мощностью до 75 кВт применяют магнитные пускатели.

Пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей напряжением до 1 000 В мощностью более 75 кВт осуществляется контакторами переменного тока; двигатели напряжением более 1 000 В запускаются контакторами, а при малой частоте пусков— масляными выключателями.

В выпускавшихся до 1967 г. буровых установках электропривод лебедки осуществлялся асинхронными двигателями с фазным ротором. Применение асинхронных короткозамкнутых и синхронных двигателей для привода лебедок было ограничено тем, что эти двигатели не допускали большой частоты включений, необходимой для выполнения не только главных, но и вспомогательных операций при спуске и подъеме труб, а системы их управления не позволяли получать простыми и надежными средствами плавный разгон, реверсирование и сни-

Номинальный к. п. д. у синхронных двигателей на 1,5—3% выше, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей одинаковой мощности и частоты вращения. У асинхронных двигателей с фазным ротором номинальный к. п. д. на 1—2,5% ниже, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей. Двигатели постоянного тока независимого возбуждения имеют номинальный к. п. д. на 2,5—3% ниже, чем асинхронные короткозамкнутые двигатели. Таким образом, синхронные двигатели имеют самый высокий номинальный к. п. д,