К короткозамкнутым асинхронным двигателям специального исполнения относят
ся:
1. двигатели с повышенным скольжением;
2. глубокопазные;
3. двухклеточные.
По сравнению с асинхронными двигателями нормального исполнения эти двигате
ли имеют улучшенные пусковые свойства, а именно:
1. пониженные пусковые токи;
2. увеличенные пусковые моменты.
Объясним, каким образом получены эти свойства.
Из теории электрических машин известно, что электромагнитный момент асинхрон
ных электродвигателей определяется выражением
М = сI' cosψ Ф,
где с – конструктивный коэффициент ( величина постоянная );
I' - т.н. приведенный ( к обмотке статора ) ток ротора;
ψ - угол сдвига по фазе между векторами ЭДС обмотки ротора Е' и приведенным током I' ;
I' cosψ - активная составляющая тока ротора;
Ф – значение вращающегося магнитного потока обмотки статора.
Если сказать проще, то электромагнитный момент двигателя тем больше, чем боль-
ше активная составляющая тока ротора, а для ее увеличения надо увеличивать актив-
ное сопротивление проводников обмотки ротора.
Увеличение активного сопротивления обмотки ротора, помимо увеличения пусково-
го момента двигателя, дает и второе преимущество: уменьшение пусковых токов.
Таким образом, увеличивая активное сопротивление обмотки ротора, можно убить
сразу двух зайцев:
1. увеличить пусковой момент двигателя,
2. уменьшить пусковой ток двигателя.
Такими положительными свойствами обладают т.н. двигатели с улучшенными пус-
ковыми свойствами. К последним относятся асинхронные двигатели:
1. с повышенным скольжением;
2. с глубокими пазами на роторе;
3. с двойной беличьей клеткой на роторе;
4. с фазной обмоткой на роторе ( с фазным ротором ).
Асинхронные двигатели с повышенным скольжением по сравнению с обычными асинхронными двигателями имеют увеличенный пусковой момент ( рис. 4.9 ). Для этого
искусственно уменьшают сечение проводников обмотки ротора, вследствие чего увеличива
ется их активное сопротивление, а значит, активная составляющая тока ротора и электро
магнитный момент двигателя, прямо пропорциональный этой составляющей ( см. выше ).
Рис. 4.9. Механические характеристики асинхронных двигателей обычного исполнения ( 1 ) и с повышенным скольжением ( 2 )
Недостатком этих двигателей является пониженная ( по сравнению с двигателями
обычного исполнения ) скорость вращения ротора.
У двигателей с глубоким пазом обмотка на роторе выполнена в виде стержней прямоугольного профиля с высотой h, превосходящей ширину b в 15…20 раз ( рис. 4.10 )
Увеличение активного сопротивления обмотки ротора при пуске объясняется по-
верхностным эффектом.
Рис. 4.10. Глубокопазная обмотка ротора ( а ) и кривая распределения тока по высоте паза ( б )
Суть этого явления состоит в том, что на переменном токе основная часть тока про
водника вытесняется на его поверхность. Это объясняется тем, что индуктивное сопротив
ление центральной части проводника гораздо больше по сравнению с сопротивлением по-
верхностного слоя.
При пуске частота тока в роторе f = 50 Гц, нижняя часть проводника обмотки ро-
тора имеет увеличенное индуктивное сопротивление, поэтому пусковой ток вытесняется в верхнюю часть, Это равнозначно уменьшению площади его поперечного сечения, т.е. уве-
личению активного сопротивления. В результате уменьшается пусковой ток и одновремен
но увеличивается пусковой момент.
При номинальной скорости и небольшой частоте тока ротора (1.. .3 Гц) поверхност-
ный эффект пропадает, ток распределяется равномерно по высоте проводника.
В двухклеточных асинхронных двигателях ( рис. 4.11 ) использованы оба способа повышения активного сопротивления.
Рис. 4.11. Двухклеточная обмотка ротора асинхронного двигателя ( а ) и его механические характеристики: пусковой обмотки ( 1 ), рабочей обмотки ( 2 )
и 1- механическая характерис
Эти двигатели имеют пусковую обмотку П , которая работает как обмотка ротора двигателя с повышенным скольжением, и рабочую Р, которая работает как глубокопазная.
Эксплуатационные показатели перечисленных выше двигателей специального ис-
полнения хуже, чем у двигателей нормального исполнения, в частности, у них ниже коэф-
фициент полезного действия, коэффициент мощности cosφ, а стоимость выше.
На судах из перечисленных выше трех типов двигателей специального исполнения используется только один – двигатель с двумя клетками. Такие двигатели установлены в электроприводах грузовых лебедок на судах польской постройки ( типа «Муром» ).
cosψ 
