Исполнительных двигателях

Трансформаторы для преобразования числа фаз. В системах автоматики для питания исполнительных асинхронных микродвигателей часто используется система двухфазного тока, который удобно получать из трехфазного путем применения особых трансформаторных схем. В Советском Союзе наибольшее распространение получила схема Скотта ( IV.50), состоящая из двух неодинаковых однофазных

пряжения на обмотке управления к напряжению возбуждения. При фазовом управлении величина сигнала а оценивается синусом угла сдвига фазы напряжения на обмотках. Скорость выражается по отношению к скорости по синхронного вращения. Типичный вид механических и регулировочных характеристик исполнительных асинхронных двигателей показан на XI.44. Характеристики нелинейны, что является недостатком асинхронных исполнительных двигателей, причем у двигателя

2. Каким образом осуществляется изменение скорости вращения исполнительных асинхронных двигателей? Каковы преимущества и недостатки двигателя с полым немагнитным ротором? С какой целью исполнительные асинхронные двигатели и тахо-генераторы присоединяют к сети с повышенной частотой?

В исполнительных асинхронных двигателях важно иметь большое быстродействие и большую кратность пускового и максимального моментов. В двигателе с полым ротором ротор выполняется в виде тонкостенного стакана из алюминия. Ротор имеет небольшой момент инерции. Малый момент инерции, большое критическое сопротивление обеспечивают большое быстродействие и линейность механических характеристик в широком диапазоне изменения частоты вращения. Двигатели с полым ротором широко используются в системах автоматического управления и выпускаются промышленностью до мощности 30 Вт. Недостатком двигателей с полым ротором является наличие большого воздушного зазора, включающего в себя два механических зазора и толщину немагнитного ротора. Большой воздушный зазор снижает cos q>, а это приводит и к снижению КПД.

Асинхронные тахогенераторы примечательны тем, что имеют «двойной» статор: внутренний и наружный, в воздушный зазор между внутренней и наружной частями магнитопровода статора помещен полый немагнитный ротор. Такая конструкция или подобная ей с точки зрения моделирования применяется в двигателях постоянного тока с полым ротором (беззубцовым якорем), в исполнительных асинхронных двигателях и т. д.

Исполнительные управляемые асинхронные двигатели малой мощности, как и рассмотренные в гл. VIII исполнительные двигатели постоянного тока, находят широкое и разнообразное применение в современных автоматических системах для целей управления и регулирования. Принципиальные электрические схемы исполнительных асинхронных двигателей представлены на 37.1 и 37.4. На статоре такого двигателя размещаются две однофазные обмотки с разным числом витков w1 и wa, взаимно сдвинутые по окружности статора на половину полюсного шага, или 90 эл. 'град, согласно осям d и q. Одну из этих обмоток с числом витков а»! называют обмоткой возбуждения, включена она в однофазную сеть переменного тока; другую с числом витков wa — обмоткой управления. Одна обмотка / является главной, другая 3 — вспомогательной. Для приведения ротора 2

Роторы исполнительных асинхронных двигателей выполняют обычно двух типов: с беличьей клеткой (см. 32.1) и в виде тонкостенного немагнитного полого цилиндра ( 37.3). При этом роторы с беличьей клеткой обычно имеют скос пазов для уменьшения влияния высших пространственных гармоник поля на вращающий момент двигателя. По конструктивному оформлению исполнительные

Моделирование на расчетном столе позволяет при известных параметрах схемы замещения машины быстро получить характеристики н определить по ним основные выходные показатели. Основные характеристики и показатели неуправляемых асинхронных двигателей рассмотрены в § 5.1, исполнительных асинхронных двигателей — в § 8.1, асинхронных тахогенераторов — в § 9.1.

сти исполнительных асинхронных микродвигателей. На 2.9, а, б приведены значения к. п. д. ц и массы на единицу развиваемой мощности q некоторых серийных исполнительных микродвигателей постоянного тока: СЛ — с барабанным якорем и электромагнитным возбуждением; ДПМ — с барабанным якорем и магнитоэлектрическим возбуждением; ДПР — с полым немагнитным якорем и магнитоэлектрическим возбуждением; ПЯ — с дисковым якорем и магнитоэлектрическим возбуждением (л~3000 об/мин); МБ — бесконтактные с магнитоэлектрическим возбуждением (индекс «н» — номинальная частота вращения п — 2500 об/мин, индекс «в»—номинальная частота вращения ««9000 об/мин).

В качестве исполнительных асинхронных микродвигателей в большинстве случаев используют двухфазные асинхронные микродвигатели ( 3.1, а). На статоре этих микродвигателей имеются две обмотки, сдвинутые в пространстве на угол у: обмотка возбуждения В и обмотка управления У. Амплитуда или фаза напряжения управления и пространственный угол между обмотками определяют угловую скорость ротора и механическую мощность, развиваемую микродвигателем.

до s=sK (sK — критическое скольжение). Следовательно, активное сопротивление ротора у исполнительного асинхронного микродвигателя должно быть таким, чтобы обеспечивалось условие sK^l. Условие sK>l, как будет показано далее, является необходимым и для отсутствия параметрического самохода, который может возникнуть при неправильном выборе параметров двигателя. Критическое скольжение реальных исполнительных асинхронных микродвигателей выбирают обычно в пределах sK=2-M.

В исполнительных двигателях постоянного тока, для которых характерны частые пуски, остановки и реверсы, различают два способа управления — якорное и полюсное (потоком возбуждения двигателя) ( 9.42).

В исполнительных двигателях постоянного тока магнитная цепь не насыщена, в связи с чем реакция якоря практически не оказывает влияния на их рабочие характеристики. Построение механических характеристик для микродвигателей принято осуществлять в относительных единицах на основе следующих уравнений:

Практически в исполнительных двигателях 5кр = 3 -~7, что достигается применением ротора с повышенным сопротивлением (в виде беличьей клетки или полого сплошного цилиндра).

Отвод теплоты от электрической машины — такая же важная проблема, как и улучшение энергетических показателей. В обдуваемых электрических машинах вентилятор вращается вместе с ротором и продувает или обдувает ЭП. Но в исполнительных двигателях при низкой частоте вращения, когда такая вентиляция неэффективна, можно сделать машину с двумя роторами ( 111,13). Первый ротор с большим моментом инерции 1 — внутренний— используется для вращения вентилятора, а второй 3, выполненный в виде полого стакана, является ротором исполнительного двигателя. Машина имеет общий статор 2. Благодаря тому, что ротор / имеет небольшое активное сопротивление, при изменении напряжения его скорость почти не изменяется, а частота вращения полого ротора зависит от напряжения.

электрических машинах вентилятор вращается вместе с ротором и продувает или обдувает ЭП. Но в исполнительных двигателях при низкой частоте вращения, когда такая вентиляция неэффективна, можно сделать машину с двумя роторами ( 10.7). Первый ротор с большим моментом инерции / — внутренний — используется для вращения вентилятора, а второй 3, выполненный в виде полого стакана, явля-

1) высокую точность преобразования входного сигнала в выходной, например частоту вращения в выходное напряжение в тахогене-раторах или управляющее напряжение в частоту вращения в исполнительных двигателях;

Для выполнения этих требований при создании микромашины в ряде случаев приходится отступать от принципов оптимального проектирования, принятых для машин средней и большой мощности. Так, например, для уменьшения погрешностей в информационных электрических микромашинах выбирают относительно небольшие электромагнитные нагрузки и увеличивают воздушный зазор между статором и ротором. В исполнительных двигателях и других микромашинах, выполняющих силовые функции, для увеличения развиваемого машиной момента электромагнитные нагрузки выбирают максимально возможными по условиям отвода тепла от машины. Все это приводит к ухудшению энергетических показателей — КПД и коэффициента мощности, которые весьма важны для электрических машин средней и большой мощности, однако в микромашинах из-за малой мощности энергетические показатели не имеют большого значения.

Таким образом, в асинхронных исполнительных двигателях стремление к улучшению линейности механических характеристик, повы-

Следовательно, при заданной нагрузке ZH погрешность можно снизить за счет увеличения активного сопротивления ротора и уменьшения полного сопротивления статора. Для этого в тахогенераторах полый ротор выполняют обычно из материалов с большим удельным электрическим сопротивлением, чем в исполнительных двигателях (фосфористая или марганцовистая бронза вместо алюминия), и соответственно увеличивают сечение проводов обмоток статора и размеры пазов, в которых размещают эти обмотки. Тахогенераторы большой точности работают, как правило, при ZH » оо, т. е. практически в режиме холостого хода. Поэтому у них уменьшения коэффициента В достигают главным образом за счет снижения отношения Z^IRZ.

массивный постоянный магнит цилиндрической формы или несколько магнитов, выполненных в виде полюсных сердечников, скоб и др. В исполнительных двигателях магнитную систему обычно делают ненасыщенной, чтобы реакция якоря не оказывала влияния на магнитный поток машины, а следовательно, и на частоту ее вращения. Сбмотку якоря укладывают в пазах сердечника якоря и присоединяют к коллектору, так же как и в машинах постоянного тока нормального исполнения. Ток к этой обмотке подводится с помощью щеткодержателей трубчатой или другой конструкции.

Вращающий момент в двигателях с дисковым якорем создается, так же как и в двигателях с цилиндрическим якорем, в результате взаимодействия тока в обмотке якоря с магнитным полем. Он действует в плоскости дискового якоря и приводит его во вращение. В исполнительных двигателях для ускорения торможения после снятия управляющего сигнала диск иногда изготавливают не из изоляционного