Open Library - открытая библиотека учебной информации

Категории

В системах управления, регулирования и контроля широко применяются управляемые электродвигатели небольшой мощности. С помощью этих двигателœей осуществляется

Рис. 17.7. Схема включения

асинхронного исполни­тельного двигателя

преобразование электрического сигнала в механическое перемещение — вращение вала. Такие электродвигатели называют исполнительными (ИД).

Характер требований, предъявляемых к исполнительным дви­гателям, определяется спецификой их работы: частые пуски, ре­версы, постоянно изменяющаяся частота вра­щения. Основные требования - отсутствие самохода, т. е. самоторможение при снятии сигнала управления; широкий диапазон регу­лирования частоты вращения; линœейность ха­рактеристик; большой пусковой момент; малая мощность управления; быстродействие (малоинœерционность).

На статоре асинхронного исполнительного двигателя расположена двухфазная обмотка (см. § 16.2). Одна из фазных обмоток — об­мотка возбуждения (ОВ) - постоянно вклю­чена в сеть с напряжением U₁, а на другую - обмотку управления (ОУ) — напряжение (сиг­нал управления) U_c подается лишь при крайне важности включения двигателя (рис. 17.7).

Для работы двухфазного ИД крайне важно вращающееся маг­нитное поле, непременным условием возникновения которого яв­ляется наличие пространственного и временного сдвигов между МДС фазных обмоток статора. Пространственный сдвиг указанных МДС обеспечивается конструкцией обмотки статора, при ко торой оси фазных обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга обычно на угол 90 эл. град. Временной (фазный) сдвиг МДС создается либо питанием обмотки статора двухфазной сие темой напряжений (см. § 16.2), либо включением в цепь ОУ фазовращателя — устройства, позволяющего получать различные фазовые сдвиги напряжения на его выходе относительно напряже­ния на входе, т. е. относительно напряжения на обмотке возбуждения, либо включением последовательно в цепь ОВ емкости ( (рис. 17.7).

Последний способ включения ИД применяют наиболее часто Обычно значение емкости С выбирают из условия получения кругового поля при пуске двигателя. По окончании пускового периода двигатель работает с эллиптическим вращающимся полем.

В процессе управления двигателœем изменяют сигнал U_с на ОУ при этом меняется как значение (амплитуда) МДС этой обмотки, так и ее фазовый сдвиг относительно МДС обмотки возбуждения. По этой причине рассматриваемый способ управления ИД называют амплитудно-фазовым.

Одно из базовых требований к ИД — отсутствие самохода. Известно, что обычные асинхронные двигатели имеют небольшое активное сопротивление обмотки ротора и работают с малым критическим скольжением (см. § 13.3). Такие двигатели непригодны в качестве исполнительных, так как они обладают самоходом, т. е. при снятии сигнала управления двигатель будет продолжать рабо­тать как однофазный. Это иллюстрирует рис. 17.8, а, на котором точка А определяет режим работы двигателя с нагрузочным мо­ментом М_иом при наличии сигнала управления. При снятии сигнала управления поле статора становится пульсирующим (обмотка возбужения постоянно включена в сеть) и режим

Рис. 17.8. Устранение самохода в асинхронном

исполни­тельном двигателœе

работы двигателя "определяется точкой В на характеристике однофазного двигателя. При этом электромагнитный момент двигателя останется положительным. В случае если же увеличить активное сопротивление ротора, то форма кривых прямого М_пр, обратного М_обр и результирующего М = М_пр + М_обр моментов изменится (рис. 17.8, б): максимумы моментов М_пр и М_обр сместятся в область больших скольжений (s_кр > 1 ). Теперь после прекращения сигнала управления, т. е. при переходе двигателя в однофазный режим, электромагнитный момент становится отрицательным М_т (точка В) и оказывает на ротор тормозящее действие, не допуская самохода.

К исполнительным двигателям предъявляется также требования малоинœерционности (быстродействия), т. е. при подаче сигнала управления ротор двигателя должен очень быстро достигать установившейся частоты вращения. Выполнению этого требования

способствуют увеличение пускового момента͵ уменьшение синхронной частоты вращения поля статора и снижение момента инœерции ротора. При повышенных частотах питающего напряжения (больших синхронных частотах вращения) ИД с ротором обычной (короткозамкнутой) конструкции из-за значительного момента инœерции последнего не обладают требуемым быстродействием. В этом случае применяют асинхронные

исполнительные двигатели с полым немагнитным ротором (рис. 17.9). Полый немагнитный ротор представляет собой тонкостенный алюминиевый стакан 2, что, с одной стороны, обеспечивает ротору повышенное активное сопротивление, а с другой — весьма небольшой момент инœерции.

Двигатель имеет два статора: внешний 1 с обмоткой и внут­ренний 3 без обмотки, входящий внутрь полого стакана ротора Внутренний статор необходим для уменьшения магнитного сопро тивления основному магнитному потоку.

По сравнению с исполни тельными двигателями обычно и конструкции двигатели с полым немагнитным ротором имею! повышенные габариты и невысо­кий КПД. Это объясняется по­вышенным зазором между на­ружным и внутренним статорами, который складывает ся из толщины стенки стакана ротора и двух воздушных зазо ров. Как известно, увеличение воздушного зазора способствуем росту намагничивающего тока двигателя и снижению его КПД.

Рис. 17.9. Асинхронный двига­тель

с полым немагнитным рото­ром:

1 — внешний статор; 2 — стакан ротора; 3 — внутренний статор; 4— обмотка статора; 5 — вал; 6 — втул­ка крепления стакана ротора

Читайте также