Что такое асинхронный двигатель с фазным ротором?

Что такое двигатель с фазным ротором?

Определение двигателя с фазным ротором

Двигатель с фазным ротором (также известный как круговой двигатель или двигатель с коллектором) определяется как особый тип трехфазного асинхронного двигателя, разработанный для обеспечения высокого пускового момента путем подключения внешнего сопротивления к цепи ротора. Ротор двигателя является фазным ротором. Именно поэтому он также называется двигателем с фазным ротором или двигателем с обмоточным ротором.

Скорость вращения двигателя с коллектором не равна синхронной скорости ротора, поэтому его также называют асинхронным двигателем.

Схема двигателя с фазным ротором

Статор двигателя с фазным ротором такой же, как у двигателя с короткозамкнутым ротором. Количество полюсов, намотанных на роторе двигателя, равно количеству полюсов статора.

Ротор имеет трехфазные изолированные обмотки, каждая из которых соединена с коллектором через щетку. Щетка собирает ток и передает его в обмотку ротора и обратно.

Эти щетки далее соединены с трехфазным звездообразным резистором. На следующем рисунке показана схема двигателя с фазным ротором.

В двигателе с фазным ротором момент увеличивается за счет добавления внешнего сопротивления в цепь ротора с помощью звездообразного резистора.

По мере увеличения скорости двигателя сопротивление резистора постепенно отключается. Это дополнительное сопротивление увеличивает импеданс ротора и, следовательно, также снижает ток ротора.

Пуск двигателя с фазным ротором

Пуск с использованием резистора/реостата ротора

Двигатели с коллектором почти всегда запускаются при полном напряжении, подаваемом на выводы статора.

Значение пускового тока регулируется путем введения переменного резистора в цепь ротора. Управляющее сопротивление выполнено в виде звездообразного реостата. По мере увеличения скорости двигателя сопротивление постепенно отключается.

При увеличении сопротивления ротора, ток ротора при пуске уменьшается, а вместе с ним уменьшается и ток статора, но в то же время момент увеличивается за счет повышения коэффициента мощности.

Как уже упоминалось, дополнительное сопротивление в цепи ротора позволяет двигателю с коллектором создавать высокий пусковой момент при умеренном пусковом токе.

Таким образом, двигатель с фазным ротором или с коллектором всегда можно запустить под определенной нагрузкой. При нормальной работе двигателя коллектор шунтируется, и щетки удаляются.

Управление скоростью

Скорость двигателя с фазным ротором или с коллектором может быть изменена путем изменения сопротивления в цепи ротора. Этот метод применим только к двигателям с коллектором.

При работе двигателя, если в цепь ротора подключено полное сопротивление, скорость двигателя снижается.

Когда скорость двигателя снижается, в цепи ротора индуцируется большее напряжение для создания необходимого момента, что приводит к увеличению момента.

Аналогично, когда сопротивление ротора уменьшается, скорость двигателя увеличивается. На следующем рисунке показаны характеристики момента-скорости двигателя с коллектором.

Как показано на рисунке, когда сопротивление ротора на фазу равно R1, скорость двигателя изменяется до N1. Характеристика момента-скорости двигателя при R показана синей линией.

Теперь, если сопротивление ротора на фазу увеличивается до R2, скорость двигателя снижается до N2. Характеристика момента-скорости двигателя при R представлена зеленой линией 2.

Преимущества двигателя с фазным ротором

• Высокий пусковой момент - двигатели с коллектором могут обеспечивать высокий пусковой момент благодаря наличию внешнего сопротивления в цепи ротора.

• Высокая перегрузочная способность - двигатель с коллектором имеет высокую перегрузочную способность и плавное ускорение при большой нагрузке.

• Низкий пусковой ток по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором - дополнительное сопротивление в цепи ротора увеличивает импеданс ротора, что снижает пусковой ток.

• Регулируемая скорость - скорость можно регулировать, изменяя сопротивление цепи ротора. Поэтому его считают "двигателем с переменной скоростью".

• Повышение коэффициента мощности

Общее применение

Двигатели с фазным ротором используются в мощных промышленных приложениях, требующих высокого пускового момента и регулируемой скорости, таких как краны, лифты и подъемники.