ГЛАВА XVII
ПУСК В ХОД МНОГОФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ПРИ КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ОБМОТКЕ РОТОРА)
§ 175. Ротор в виде массивного железного цилиндра.
Как известно, для уменьшения потерь на токи Фуко вращающиеся якоря электрических машин обыкновенно делаются из листового железа. Правильность такой конструкции для машин постоянного тока, синхронных машин, одноякорных преобразователей и коллекторных двигателей не подлежит сомнению. Есть, однако, класс машин, для которых может быть также применена другая конструкция: это — асинхронные двигатели. Действительно, токи Фуко, развивающиеся в роторе такого двигателя, не являются всецело паразитными токами, так как, взаимодействуя с вращающимися потоками, они могут образовать полезный вращающий момент. Возникает мысль вместо обычной конструкции ротора с обмоткой, расположенной на сердечнике из листового железа, применить массивный железный ротор без всякой обмотки. Токи Фуко, индуктированные в железе этого массивного ротора вращающимся потоком, будут при этих условиях полезными токами, создающими вращающий момент.
 |
| Фиг. 195. Разрез ротора в виде массивного цилиндра, предложенного автором. |
Мы получим ротор чрезвычайно простой конструкции и большой прочности, который не будет бояться никаких перегрузок. Кроме того, такой ротор будет обладать еще одним замечательным свойством: благодаря сильно выраженному "поверхностному эффекту" (skin effect) его омическое сопротивление при пуске в ход, когда частота токов в роторе велика, будет значительно больше, чем сопротивление при нормальной работе, и, следовательно, его начальный момент вращения будет высок. Несмотря на все отмеченные выше положительные качества, ротор в виде массивного железного цилиндра до сих пор не получил применения на практике; причиной этого являются высокое омическое сопротивление при нормальной работе и низкий коэфициент мощности такого ротора. Автор настоящей статьи сделал попытку усовершенствовать такой ротор. Основные черты новой конструкции поясняет фиг. 195; на этой фигуре S обозначает статор; R — ротор в виде массивного железного цилиндра; N — N пазы и К — К — два нажимных кольца из меди, бронзы или какого-нибудь другого материала, имеющего лучшую электрическую проводимость, чем железо. Кольца К — К для уменьшения контактного сопротивления крепко прижимаются к торцевой поверхности ротора при помощи болтов D — D. Благодаря такой конструкции торцевые токи ротора получают возможность протекать по кольцам малого сопротивления, в результате чего общее омическое сопротивление ротора должно понизиться. Следующее усовершенствование, которое можно ввести в эту конструкцию, заключается в расположении по окружности ротора целого ряда глубоких и узких пазов N — N. Образованные таким образом массивные железные зубцы Z — Z будут представлять собою проводники, по которым будет протекать ток, вызванный вращающимся потоком; в этом случае мы будем иметь род короткозамкнутой обмотки в виде беличьего колеса с железными проводниками и медными замыкающими кольцами. Устраивая пазы N — N, мы преследуем двоякую цель: увеличение коэфициента мощности двигателя и уменьшение омического сопротивления его ротора. Как видно из фиг. 195, эти пазы увеличивают магнитное сопротивление потоков рассеяния Фs, в результате чего понижается индуктивное сопротивление ротора, и в связи с этим повышается коэфициент мощности двигателя.
Как показывают опыты, благодаря сильно выраженному поверхностному эффекту в массивных железных проводниках переменный ток имеет стремление распространяться, главным образом, по поверхности проводника и проникает вглубь на сравнительно небольшую толщину, причем эта глубина проникновения тока получается тем меньше, чем больше частота 1. Таким образом, прорезая целый ряд пазов по окружности ротора, мы тем самым увеличиваем внешний поверхностный слой, в котором может распространяться индуктированный вращающимся потоком ток ротора: вследствие этого полезное сечение железа ротора повышается и омическое сопротивление его понижается.
1 Литература:
Акад. К. И. Шенфер, Ротор асинхронного двигателя в виде массивного железного цилиндра, "Электричество" № 2, 1925. Prof. Claudius Schenfer. Rotor des Asynchronmotors in Form eines massiven, Eisenzylinders "Archiv fur Elektro-technik", № 2, 1926.Как показали опыты, асинхронный двигатель с массивным железным ротором обладает хорошими пусковыми качествами. Однако коэфициент мощности такого двигателя получается невысоким — на 15—20% ниже, чем для двигателя с ротором нормальной конструкции.
Поэтому такой двигатель с массивным ротором, уступающий по своим электрическим показателям двигателям обычных конструкций, может найти применение лишь в специальных случаях.