Двухфазные двигатели

Глава 19. ОДНОФАЗНЫЕ И ДВУХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Для привода маломощных устройств, главным образом аппаратуры магнитной записи, когда требуется реверсирование и глубокое регулирование скорости вращения ротора, применяют двухфазные асинхронные двигатели, отличающиеся тем, что они снабжены «беличьей клеткой», изготовленной из стержней повышенного сопротивления (за

Глава 19. Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели

В качестве исполнительных двигателей систем автоматики и измерительной техники используют двухобмоточные (двухфазные) асинхронные двигатели, в которых вторая обмотка является обмоткой управления, а напряжение в ней определяется управляющим устройством в функции сигнала на вхсде ( 11.5).

Одно- и двухфазные асинхронные двигатели. Принцип действия однофазных электродвигателей ( 8.17, а) основан также на использовании вращающегося магнитного поля. Его создает синусоидальный ток обмотки статора А. Однофазная обмотка, занимающая обычно 2/з паза сердечника статора, создает пульсирующее магнитное поле. Оно индуктирует ток в проводниках короткозамкнутой обмотки ротора, создает электромагнитные силы. Однако электромагнитный момент есть, если ротор вращается, и момента нет, когда ротор неподвижен.

15-1. Двухфазные асинхронные двигатели

Маломощные двухфазные асинхронные двигатели часто применяются в качестве регулируемых приводов элементов систем автоматики. Скорость двигателей регулируется при изменении значения или фазы управляющего напряжения переменного тока.

Наиболее распространенными являются приводные электродвигатели постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения и трехфазные асинхронные, в следящих системах находят широкое применение двухфазные асинхронные двигатели. Повторим основные понятия о механических характеристиках п — / (М) для этих двигателей в режимах работы двигателем и при электриче- 16-2. Направле- ском торможении.

15-1. Двухфазные асинхронные двигатели........... —

В качестве исполнительных двигателей переменного тока применяют главным образом двухфазные асинхронные двигатели с коротко-замкнутым ротором ( 6.1, а). Одна из обмоток статора В, называемая обмоткой воз- у буждения, подключается к сети переменного а' тока с постоянным действующим значением напряжения UB. Ко второй обмотке статора У, называемой обмоткой управления, подводится напряжение управления L/y от управляющего устройства УУ.

В системах автоматического регулирования получили преимущественное распространение двухфазные асинхронные исполнительные микродвигатели с повышенным сопротивлением ротора, обладающие достаточным быстродействием и позволяющие регулировать скорость вращения от нуля до максимального значения, близкого к синхронной. Преобразователи. Существует много типов электромашинных преобразователей электрической энергии, например энергия трехфазного

Двухфазные двигатели применяются в автоматических устройствах также в качестве управляемых двигателей: частота вращения или вращающий момент регулируется изменением действующего значения или фазы напряжения на одной из обмоток. Такие двигатели вместо обычного ротора с короткозамкнутой обмоткой имеют ротор в виде полого тонкостенного алюминиевого цилиндра ("стаканчика"), вращающегося в узком воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным сердечником из листовой стали (внутренним статором). Двигатели с полым ротором обладают ничтожной инерцией, что практически очень важно при регулировании некоторых производственных процессов. На 14.35 показаны зависимости частоты вращения такого двигателя от напряжения на управляющей обмотке при постоянных тормозных моментах.

пусковой вращающий момент образуется при вращающемся магнитном поле. После разбега ротора пусковая обмотка отключается и двигатель продолжает работать при пульсирующем магнитном поле основной обмотки. Выпускают также двухфазные двигатели с двумя обмотками, занимающими по половине всех пазов статора, сдвинутые в пространстве на 90°. Одна из обмоток (основная) включена в сеть непосредственно, другая (вспомогательная) через конденсатор ( 8.17, в). Вспомогательная обмотка, в отличие от пусковой, вместе с конденсатором остается включенной и в рабочем режиме, поэтому двигатель называют конденсаторным.

Двухфазные двигатели применяются в автоматических устройствах также в качестве управляемых двигателей: частота вращения или вращающий момент регулируется изменением действующего значения или фазы напряжения на одной из обмоток. Такие двигатели вместо обычного ротора с коротко замкнутой обмоткой имеют ротор в виде полого тонкостенного алюминиевого цилиндра ("стаканчика"), вращающегося в узком воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным сердечником из листовой стали (внутренним статором). Двигатели с полым ротором обладают ничтожной инерцией, что практически очень важно при регулировании некоторых производственных процессов. На 14.35 показаны зависимости частоты вращения такого двигателя от напряжения на управляющей обмотке при постоянных тормозных моментах.

Двухфазные двигатели применяются в автоматических устройствах также в качестве управляемых двигателей: частота вращения или вращающий момент регулируется изменением действующего значения или фазы напряжения на одной из обмоток. Такие двигатели вместо обычного ротора с короткозамкнутой обмоткой имеют ротор в виде полого тонкостенного алюминиевого цилиндра ("стаканчика"), вращающегося в узком воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным сердечником из листовой стали (внутренним статором). Двигатели с полым ротором обладают ничтожной инерцией, что практически очень важно при регулировании некоторых производственных процессов. На 14.35 показаны зависимости частоты вращения такого двигателя от напряжения на управляющей обмотке при постоянных тормозных моментах.

Двухфазные двигатели с питанием обмоток статора от источников с различными частотами применяются в случае, когда одна фаза подключена к сети, а другая—к тиристорному преобразователю или обе фазы подключены к автономным преобразователям, имеющим различные частоты. Тогда следует рассматривать пульсирующие поля по каждой гармонике и проводить анализ процессов преобразования энергии при наличии в зазоре не менее четырех полей, пользуясь математической моделью, соответствующей пространственной модели с четырьмя парами обмоток на статоре и роторе. Математическая модель имеет 16 уравнений напряжений, а в уравнении момента—16 пар произведений токов. Система уравнений — 17-го порядка.

Двухфазные двигатели с питанием обмоток статора от источников с различными частотами применяются в случае, когда одна фаза подключена к сети, а другая — к тиристорному преобразователю или обе фазы подключены к автономным преобразователям, имеющим различные частоты. Тогда следует рассматривать пульсирующие поля по каждой гармонике и проводить анализ процессов преобразования энергии при наличии в зазоре не менее четырех полей, пользуясь математической моделью, соответствующей пространственной модели с четырьмя парами обмоток на статоре и роторе. Математическая модель имеет 16 уравнений напряжений, а в уравнении момента — 16 пар произведений токов. Система уравнений — 17-го порядка.

10. Двухфазные и однофазные асинхронные двигатели. В различных схемах автоматики, телеуправления, вычислительной техники и в быту применяются маломощные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором двухфазные и однофазные. Двухфазные двигатели имеют две обмотки на статоре, расположенные под углом 90° ( 104). Двухфазный ток, проходя по обмоткам 1 и 2, образует вращающееся магнитное поле так же, как и трехфазный, за счет которого и вращается ротор. Сдвиг фаз между токами 1\ и /2 на 90° достигается включением в одну из фаз конденсатора С. Реверс двигателя получается изменением направления тока в одной из обмоток, а регулировка числа оборотов — изменением напряжения.

Управляемые двухфазные двигатели предназначены для преобразования подводимого к ним электрического сигнала (управляющего напряжения) в механическое перемещение вала. Выполняются они, подобно однофазному конденсаторному двигателю, с двумя смещенными на 90 электрических градусов обмотками статора. Одна из них В подключается на постоянное напряжение f/i, и ее называют обмоткой возбуждения ( 10.47, а). Ко второй У, называемой обмоткой управления, подводится н-апряжение управления U2, величина и фаза которого связаны с сигналом управления. Управление двигателем производится путем изменения величины Uz (амплитудное управление), фазы (72 (фазовое управление) или одновременным изменением величины и фазы Uz (амплитудно-фазовое управление). Чаще всего управление осуществляется изменением величины напряжения управления U2. В этом случае обмотка возбуж-

от полупроводниковых или электромашинных усилителей, при больших мощностях — по системе Г — Д или по системе ТП — Д (УВ—Д). Для маломощных следящих приводов часто применяются двухфазные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, а также синхронные двигатели с постоянными магнитами.

Первыми асинхронными машинами были двухфазные двигатели. Решающим этапом в развитии асинхронных машин явилось создание в 1888—1891 гг. трехфазных асинхронных двигателей М. О. Доливо-Добровольским. Простой, надежный и дешевый трехфазный асинхронный двигатель стал находить все более широкое применение в промышленности. В настоящее время советская промышленность выпускает ряд различных типов трехфазных асинхронных двигателей мощностью от десятков ватт до тысяч киловатт.

Приведенные характеристики указывают на то, что скорость двухфазного двигателя можно относительно просто регулировать, хотя при этом потери в двигателе велики, а коэффициент мощности низок. Двухфазные двигатели систем