1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МНОГОФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Наиболее распространенной является конструкция многофазных электродвигателей переменного тока с внешним статором и внутренним ротором, магнитопроводящие сердечники которых набираются из листов электротехнической стали [23]. На внутренней поверхности сердечника статора равномерно распределены пазы, в которых размещаются проводники обмотки с числом фаз Наибольшее распространение имеют электродвигатели с трехфазной обмоткой на статоре — трехфазные электродвигатели. Многофазная обмотка на статоре предназначается для образования вращающегося магнитного поля электродвигателя, при этом число полюсов этого поля определяется схемой обмотки. В соответствии с этим электродвигатели переменного тока характеризуют числом полюсов, равным где — число пар полюсов.

Различие электродвигателей переменного тока заключается в конструкции их роторов. У асинхронного короткозамкнутого электродвигателя сердечник ротора имеет форму цилиндра, на внешней поверхности которого находятся пазы. В них размещаются стержни из меди, медных сплавов или алюминия. По торцам ротора стержни соединяются кольцами.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором отличается от короткозамкнутого тем, что его многофазная роторная обмотка образуется из отдельных проводников (витков), размещенных в пазах ротора так же, как и проводники обмотки статора. При этом концы обмотки ротора с помощью контактных колец и щеточного устройства

выводятся на наружный щит электродвигателя и могут быть закорочены или подключены к многофазной сети, как и концы обмотки статора.

Магнитная система асинхронных электродвигателей неявнополюсная с равномерным воздушным зазором.

Процесс преобразования электрической энергии в механическую, например в короткозамкнутом электродвигателе, происходит следующим образом. Источник многофазного напряжения, подключенный к статорным обмоткам, формирует в магнитной системе электродвигателя вращающееся поле, угловая скорость вращения которого строго определяется частотой многофазного напряжения. Ротор электродвигателя вращается несколько медленнее поля (скользит относительно поля) и за счет этого в его короткозамкнутых обмотках наводится э. д. с., которая создает токи ротора. Взаимодействуя с магнитным полем, эти токи образуют вращающий момент электродвигателя.

Таким образом, угловая скорость вращения ротора асинхронного короткозамкнутого электродвигателя определяется угловой скоростью поля (частотой многофазного напряжения), однако она принципиально отличается от угловой скорости поля на некоторую небольшую величину — угловую скорость скольжения ротора относительно поля.

У синхронных электродвигателей на роторе располагается обмотка постоянного тока — обмотка возбуждения, которая подключается к источнику постоянного напряжения через кольца и щеточное устройство. Проводники этой обмотки распределяют или в больших пазах, число которых равно числу полюсов (явнополюсные электродвигатели), или в относительно небольших пазах, аналогичных пазам ротора асинхронного электродвигателя (неявнополюсные электродвигатели).

Источник многофазного напряжения, подключаемый к обмоткам статора синхронного электродвигателя, создает вращающееся магнитное поле статора. С помощью обмотки возбуждения создается магнитное поле ротора, которое взаимодействует с полем статора. В результате этого возникает электромагнитный момент, заставляющий ротор вращаться синхронно с магнитным полем статора.

У бесконтактного синхронного электродвигателя магнитное поле ротора создается постоянными магнитами.

Бесконтактным является также синхронный реактивный электродвигатель, на явнополюсном роторе которого нет обмотки возбуждения. Электромагнитный момент такого электродвигателя возникает за счет магнитной несимметрии ротора, при этом его угловая скорость вращения равна угловой скорости поля статора.

Выпускаемые промышленностью синхронные электродвигатели, как правило, имеют на роторе короткозамкнутую обмотку в виде беличьей клетки. Такая конструкция ротора позволяет осуществлять пуск электродвигателей при постоянной частоте источника питания за счет возникновения асинхронного вращающего момента.

Особую группу электродвигателей переменного тока представляют тихоходные электродвигатели с электромеханической редукцией, например, синхронные редукторные электродвигатели реактивного типа синхронные редукторные электродвигатели с аксиальным

возбуждением электродвигатели с катящимся ротором электродвигатели с волновым ротором и др. [1], [19], [23]. Обмотки этих электродвигателей выполняются аналогично обмоткам асинхронных и синхронных электродвигателей.

Электродвигатели с электромеханической редукцией характеризуются частотным коэффициентом редукции определяемым как отношение угловой скорости вращения вектора напряжения многофазного источника к угловой скорости ротора. Если направления вращений магнитного поля в электродвигателе и ротора совпадают, то коэффициент имеет знак плюс и наоборот.

У редукторных электродвигателей соблюдается определенное соотношение между числами зубцов статора и ротора. При конструировании выбирают такую конфигурацию пазов статора и ротора, при которой высшие зубцовые гармоники относительных проводимостей оказываются минимально возможными. Ротор редукторных электродвигателей вращается в одну сторону с магнитным полем в случае имеет знак плюс). У СРД-Р обмотка имеется только на статоре и выполняется условие Величина частотного коэффициента редукции равна

У помимо многофазной статорной обмотки, имеется обмотка аксиального возбуждения и выполняется условие При этом величина равна числу зубцов ротора Конструкцию, отличную от конструкции редукторных электродвигателей, имеет которого ротор располагается в расточке статора эксцентрично. В воздушном зазоре электродвигателя складываются вращающееся поле статора и неподвижное поле аксиального возбуждения, в результате чего на ротор действуют силы одностороннего притяжения и он обкатывает внутреннюю поверхность статора с частотой вращения поля статора. Одновременно ротор поворачивается вокруг своей оси. Величина частотного коэффициента редукции равна где — диаметр внутренней расточки статора, — диаметр ротора.

У рассмотренного и ротор вращается в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля статора имеет знак минус).

Таким образом, частота вращения ротора у электродвигателей с электромеханической редукцией в раз меньше частоты вращения вектора напряжения многофазного источника. При этом электромагнитные моменты электродвигателей значительно больше моментов обычных машин при одной и той же массе.