VII. Компенсированные индукционные двигатели. Одним из существенных недостатков нормального индукционного двигателя является потребление им остающегося тока, вследствие чего ухудшается коэффициент мощности (cos <р) сетей и генераторных станций. Чтобы устранить этот недостаток, нужно создать такой опережающий ток, который мог бы скомпенсировать отстающий ток двигателя. Это можно сделать как со стороны статора, так и со стороны ротора.
Компенсация со стороны статора достигается путем приключения параллельно к двигателю соответственно подобранного статического конденсатора. Этот прием распространен в САСШ, в которых применяются гл. обр. двигатели с короткозамкнутым ротором. Однако компенсация со стороны ротора значительно выгоднее, т. к., если компенсируемый ток равен 10, то компенсирующие вольт-амперы на фазу со стороны статора будут а со стороны ротора — l0^is = = IosE1, т. е. в 1/8 раз меньше. Компенсация со стороны ротора достигается тем, что в р оторе двигателя создают добавочную ЭДС, опережающую по фазе основную ЭДС ротора и имеющую одинаковую снею час тоту, т. к.’ в противном случае взаимодействие между обеими ЭДС было бы невозможно. Такую добавочную ЭДС получают при помощи коллектора, к-рый играет роль преобразователя частоты в машинах переменного тока. В основном роль коллектора как преобразователя частоты сводится к следующему: в машине постоянного тока знак потенциала щетки не зависит от того, с какой скоростью вращается якорь в неподвижном магнитном поле; от этого зависит только величина потенциала. Но если поле начнет вращаться, то параллельно с этим будет происходить изменение потенциала щеток. Если напр. на место северного полюса станет южный, то и знак потенциала щетки изменится на обратный. Знакпотенциала на щетке зависит только от того, с какой скоростью вращается поле в пространстве, или, что одно и то же, относительно неподвижных в пространстве щеток. Если скорость вращения поля относительно щеток равна п, а число пар полюсов машины — р, то частота ЭДС на щетках / = ^- Этим пользуются при устройстве всех компенсационных индукционных двигателей. Первые компенсированные индукционные двигатели были построены еще Гейландом (Неуland) в 1901 и Осносом (Osnos) в 1902. Но они не привлекли к себе внимания, т. к. вопрос об улучшении cos 95 не представлял интереса в довоенное время. Только в 20 — х гг. текущего столетия о них снова вспомнили: двигатель Гейланда был усовершенствован Каде (F. Kade) в 1923; после этого был предложен новый двигатель Торда (Thorda), 1924, а схема Осноса была использована герм. фирмой Саксенверке (Sachsenwerke). В СССР вопросами постройки компенсированных индукционных двигателей занимались инж. М. П. Костенкои инж. Р. А. Лютер, разработавшие и построившие на заводе «Электросила» в Ленинграде компенсационный индукционный двигатель оригинальной конструкции.
Рис. 28. Двигатель Саксенверке-Оснос.
На рис. 28 приведена схема компенсированного индукционного двигателя герм. фирмы Саксенверке-Оснос. Напряжение сети подводится через кольца к трехфазной обмотке ротора. На роторе же расположена компенсационная обмотка К 2, выведенная на коллектор и электрически соединенная: с обмоткой статора 8.
Число витков обмотки R2 весьма невелико, т. к. требуемое компенсационное напряжейиё не превышает 10—15 V. Обмотка статора 8 соединена открытой звездой и выведена на пусковой реостат г. Условия коммутации тока на коллекторе достаточно благоприятны, поэтому двигатели Осноса строятся на значительную мощность, а именно до 400 kW.
Регулировка cos достигается сдвигом щеток на коллекторе. Кпд в двигателях малой мощности несколько ниже (на 1—0, 5%), чем в обычных двигателях с кольцами, в двигателях же большой мощности — равен ему. По сравнению с обычными индукционными двигателями с кольцами стоимость двигателя Осноса выше на 45—35% в двигателях малой и средней мощности (5—50 kW) и на 20—25% в двигателях большой мощности.
Наиболее существенным недостатком двигателя Осноса является подвод напряжения к ротору через кольца, т. к. в этом случае подводимое напряжение не должно превышать 500 V. Если напряжение сети выше, то нужен трансформатор-понизитель на полную мощность двигателя, что лишает двигатель Осноса почти всех его преимуществ.
Кроме собственно компенсированных индукционных двигателей имеются еще индукционные двигатели с т. наз. компенсаторами, т. е. механизмами, построенными отдельно от главного двигателя и предназначенными для той же цели компенсации cos
