Що таке асинхронний двигун з ротором на базі обмоток?

Що таке двигун з обмотаним ротором?

Визначення двигуна з обмотаним ротором

Двигун з обмотаним ротором (також відомий як коловий двигун або двигун з кільцевими контактами) визначається як особливий тип трьохфазного асинхронного двигуна, призначений для забезпечення високого стартового моменту шляхом підключення зовнішнього опору до контуру ротора. Ротор двигуна є обмотаним ротором. Саме тому його також називають двигуном з обмотаним ротором або фазно обмотаним асинхронним двигуном.

Робоча швидкість двигуна з кільцевими контактами не дорівнює синхронній швидкості ротора, тому його також називають асинхронним двигуном.

Діаграма двигуна з обмотаним ротором

Статор двигуна з обмотаним ротором такий самий, як у двигуна з клітинчатим ротором. Кількість полюсів, обмотаних на роторі двигуна, дорівнює кількості полюсів статора.

Ротор має трифазні ізольовані обмотки, кожна з яких підключена до кільцевого контакту за допомогою щітки. Щітка збирає струм і передає його до та зі сполук ротора.

Ці щітки подальше підключені до реостата з трифазним зірковим підключенням. Нижче наведено діаграму двигуна з обмотаним ротором.

У двигуні з обмотаним ротором момент збільшується за допомогою додавання зовнішнього опору до контуру ротора за допомогою реостата зіркового підключення.

По мірі збільшення швидкості двигуна, опір реостата поступово відключається. Цей додатковий опір збільшує імпеданс ротора, а отже, також зменшує струм ротора.

Запуск двигуна з обмотаним ротором

Запуск з використанням резистора/реостата ротора

Двигуни з кільцевими контактами практично завжди запускаються за повної напруги, прикладеної до клемних коробок статора.

Значення стартового струму регулюється введенням змінного резистора в контур ротора. Керуючий опір має форму реостата зіркового підключення. По мірі збільшення швидкості двигуна, опір поступово відключається.

Збільшення опору ротора зменшує струм ротора при запуску, а також струм статора, але водночас збільшується момент через збільшення коефіцієнта потужності.

Як згадувалось раніше, додатковий опір в контурі ротора дозволяє двигуну з кільцевими контактами виробляти високий стартовий момент при середньому стартовому струмі.

Тому двигун з обмотаним ротором або з кільцевими контактами може завжди запускатися при певному навантаженні. Коли двигун працює в нормальних умовах, кільцеві контакти замикуються, а щітки вилучаються.

Керування швидкістю

Швидкість двигуна з обмотаним ротором або з кільцевими контактами можна контролювати, змінюючи опір в контурі ротора. Цей метод застосовний лише для двигунів з кільцевими контактами.

При роботі двигуна, швидкість двигуна зменшується, якщо повний резистор підключений до контуру ротора.

При зменшенні швидкості двигуна, в контурі ротора виникає більша напруга, щоб виробити необхідний момент, що збільшує момент.

Подібно, коли опір ротора зменшується, швидкість двигуна збільшується. На нижній рисунку показані характеристики момент-швидкість двигуна з кільцевими контактами.

Як показано на рисунку, коли опір ротора на фазу становить R1, швидкість двигуна змінюється до N1. Характеристика момент-швидкість двигуна при R показана синім лінією.

Тепер, якщо опір ротора на фазу збільшується до R2, швидкість двигуна зменшується до N2. Характеристика момент-швидкість двигуна при R представлена зеленою лінією 2.

Переваги двигуна з обмотаним ротором

• Високий стартовий момент - двигуни з кільцевими контактами можуть забезпечувати високий стартовий момент завдяки наявності зовнішнього опору в контурі ротора.

• Висока перетворювальна здатність - двигун з кільцевими контактами має високу перетворювальну здатність і плавне прискорення при важкому навантаженні.

• Низький стартовий струм по відношенню до двигунів з клітинчатим ротором - додатковий опір в контурі ротора збільшує імпеданс ротора, що зменшує стартовий струм.

• Налаштовувана швидкість - Швидкість можна налаштовувати, змінюючи опір контуру ротора. Тому його вважають "двигуном зі змінною швидкістю".

• Збільшення коефіцієнта потужності

Поширене використання

Двигуни з обмотаним ротором використовуються в високопотужних промислових застосуваннях, які потребують високого стартового моменту та налаштовуваної швидкості, таких як кранові установки, підйомники та ліфти.