Что такое асинхронный двигатель с фазным ротором?

Что такое индукционный двигатель с фазной обмоткой?

Определение индукционного двигателя с фазной обмоткой

Индукционный двигатель с фазной обмоткой (также известный как круговой двигатель или двигатель с контактными кольцами) определяется как специальный тип трехфазного асинхронного двигателя, разработанный для обеспечения высокого пускового момента путем подключения внешнего сопротивления к цепи ротора. Ротор двигателя является фазной обмоткой. Именно поэтому его также называют фазным ротором или фазной обмоткой индукционного двигателя.

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

Диаграмма двигателя с фазной обмоткой

Статор индукционного двигателя с фазной обмоткой 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 контактным кольцом щеткой. Щетка собирает ток и передает его к и от обмотки ротора.

Эти щетки дополнительно соединены с трехфазным звездообразным резистором. На следующем рисунке показана диаграмма индукционного двигателя с фазной обмоткой.

В индукционном двигателе с фазной обмоткой момент увеличивается путем добавления внешнего сопротивления к цепи ротора с помощью звездообразно соединенного резистора.

По мере увеличения скорости двигателя сопротивление резистора постепенно уменьшается. Это дополнительное сопротивление увеличивает импеданс ротора, что, в свою очередь, уменьшает ток ротора.

Пуск индукционного двигателя с фазной обмоткой

Пуск с использованием резистора/реостата ротора

Двигатели с контактными кольцами практически 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 звездообразно соединенного реостата. По мере увеличения скорости двигателя сопротивление постепенно уменьшается.

Увеличение сопротивления ротора приводит к уменьшению тока ротора при пуске, а также тока статора, но в то же время момент увеличивается за счет повышения коэффициента мощности.

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

Таким образом, двигатель с фазной обмоткой или с контактными кольцами всегда можно запустить под определенной нагрузкой. При нормальной работе двигателя контактные кольца замыкаются, и щетки удаляются.

Контроль скорости

Скорость индукционного двигателя с фазной обмоткой или с контактными кольцами может быть контролирована путем изменения сопротивления в цепи ротора. Этот метод применим только к двигателям с контактными кольцами.

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

При снижении скорости двигателя в цепи ротора индуцируется больше напряжения для создания необходимого момента, что, в свою очередь, увеличивает момент.

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

Как показано на рисунке, при сопротивлении ротора на фазу 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 фазной обмоткой

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

• Высокая перегрузочная способность - двигатель с контактными кольцами 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 уменьшает пусковой ток.

• Регулируемая скорость - скорость может быть регулирована путем изменения сопротивления в цепи ротора. Поэтому его считают "двигателем с переменной скоростью".

• Повышение коэффициента мощности

Общее применение

Двигатели с фазной обмоткой используются в мощных промышленных применениях, требующих высокого пускового момента и регулируемой скорости, таких как краны, лифты и подъемники.