Современных автоматических

Первый тип обмоток был разработан М. О. Доливо-Добровольским в 1889 г. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а все концы стержней на обоих торцах пакета замыкать накоротко при помощи двух медных колец ( 18.3, а). Такие медные стержни и кольца применяют в современных асинхронных машинах мощностью более 100 кВт ( 18.3, б). В ме-

Технология изготовления роторов с короткозамкнутой обмоткой значительно проще, чем фазных. Кроме того, в связи с отсутствием изоляции, контактных колец, скользящих контактов и пусковых реостатов уменьшаются габариты и стоимость двигателей, повышается их надежность и упрощаются техническое обслуживание и эксплуатация. Поэтому большинство современных асинхронных двигателей выполняют с корот-козамкнутыми роторами. Одним из недостатков асинхронных двигателей с короткозамкнугыми роторами является невозможность включить в цепь ротора во время пуска реостат для увеличения пускового момента и снижения тока. При проектировании двигателей с короткозамкнуты-ми роторами направленным выбором параметров ограничивают пусковой ток до 6-7-кратного по сравнению с номинальным, а для повышения пусковых моментов используют эффект вытеснения тока в стержнях

В современных асинхронных двигателях зазор выбирают, исходя из минимума суммарных потерь. Так как при увеличении зазора потери в меди возрастают, а поверхностные и пульсационные уменьшаются, то

Чтобы Ег не достигала опасного значения, обмотку роторов крупных машин выполняют с малым числом витков в фазе. В современных асинхронных двигателях наиболее распространенной обмоткой такого типа является двухслойная стержневая обмотка, при которой в пазу размещаются только два эффективных проводника. Для уменьшения количества межгрупповых соединений она выполняется волновой.

Описанные выше методы определения kr к ka обмотки коротко-замкнутых роторов основаны на решении задач о распределении тока в прямоугольных стержнях. В роторах современных асинхронных двита-

мал. В современных асинхронных двигателях М„/Ма = 1 —1,5, хотя пусковой ток в 4—8 раз больше номинального.

Машина конструируется так, чтобы максимум ее коэффициента полезного действия т]М8КС имел место при нагрузке, несколько меньшей номинальной. К. п. д. двигателя достаточно высок в широком диапазоне нагрузок ( 12-30, а). Для большинства современных асинхронных двигателей к. п. д. имеет значение 80—90%, а для мощных двигателей 90—96%.

Большое значение имеет также крутизна выходной характеристики тахогенератора ku = Л^ВЫх/А/г, представляющая собой величину нарастания выходного напряжения на 1 об/мин. В современных асинхронных тахогенераторах ku = 1 -f- 10 мВ/об/мин (большие значения относятся к тахогенераторам, предназначенным для следящих систем). Величина остаточной ЭДС Яост (нулевой сигнал) обычно не превышает 0,1% от максимального значения выходного напряжения и составляет 25—100 мВ; переменная составляющая ее ?ост.ма,,с — ^ост.мин (см. 6.22), изменяющаяся при различных положениях ротора, в результате неодинаковой толщины его стенок (т. е. его электрической проводимости), составляет 3—7 мВ. Статический момент трения, т. е. минимальный момент, при котором начинается вращение ротора в современных тахогенераторах, Мст — (2-f- 10) • 10~4 Н • м. Максимальная рабочая частота вращения /гмако = 8000-=- 10 000 об/мин; а относительное значение vMaKC = nManc/ni =0,2 — 0,7.

В короткозамкнутых асинхронных двигателях на роторе применяется обмотка, состоящая из расположенных в пазах обычно неизолированных стержней, которые при выходе из пакета стали ротора в торцевых частях замыкаются накоротко соединительными кольцами ( 1.18). Такую обмотку часто называют беличьей клеткой. В беличьей клетке ток каждого стержня отличается по фазе от тока соседнего стержня. В современных асинхронных двигателях короткозамкнутая обмотка обычно выполняется путем заливки алюминия в пазы ротора. При этом одновременно со стержнями отливаются и короткозамкнутые торцевые кольца вместе с вентиляционными лопатками (см. 1.16). В некоторых 1Л8. Обмогка коротко-случаях беличья клетка выполняется из заложенных в пазах ротора медных или латунных проводников, которые при выходе из пакета стали ротора привариваются к соединительным кольцам. На 1.16

Обмоточный коэффициент всегда меньше единицы и в современных асинхронных машинах составляет 0,85 — 0,95. Он обусловлен тем, что в машине переменного тока витки обмотки распределены по внутренней поверхности статора и не одновременно пересекаются магнитным потоком. Поэтому ЭДС отдельных витков сдвинуты по фазе относительно друг друга и складываются не арифметически, как в трансформаторе, а геометрически ( 8.12').

современных асинхронных электродвигателей унифицированной серии АИ.

Создание подобных современных автоматических устройств стало возможным благодаря огромным достижениям науки и техники, в частности электротехники. Последняя треть века характеризуется существенными качественными сдвигами в разработке разнообразных электронных, полупроводниковых и электромагнитных элементов, позволившими автоматизировать процессы вычислений, обработку информации, моделирование сложных физических явлений, решение логических задач и др.

Рассмотренная схема с некоторыми дополнениями применяется в современных автоматических электронных уравновешенных мостах.

Для двигателя с полюсным управлением характерны небольшая мощность управления и хорошее использование машины при малых коэффициентах сигнала а, так как максимальная механическая мощность не зависит от величины а. Однако все другие свойства этого двигателя значительно хуже, чем двигателя с якорным управлением, поэтому в современных автоматических устройствах применяют главным образом исполнительные двигатели с якорным управлением и только в отдельных случаях (при малой мощности двигателя) используют полюсное управление.

пряжения на Rs, 3 соответствует вполне определенный ток компенсационной цепи. Установка этого тока осуществляется при помощи реостата г. В современных автоматических потенциометрах такая стандартизация тока осуществляется периодически самим прибором.

Класс точности современных автоматических потенциометров равен 0,5 и даже . 0,25; для обслуживания электропечей прецизионного нагрева применяются узкопредельные потенциометры со шкалой ±125, 250 и 500 мкВ, на которые подается лишь небольшая часть развиваемой термоэлементом термо-ЭДС, в то время как основная ее часть уравновешивается «подавителем нуля» — добавочным прецизионным источником напряжения. Это позволяет регистрировать не полное значение температуры, а лишь ее колебания в узких пределах, но точность регистрации может достигать 0,1 °С.

Для того чтобы свести до минимума такие колебания температуры загрузки, необходимо повысить чувствительность регулирующего прибора, уменьшить инерцию (постоянную времени) датчика и запас мощности. Как уже говорилось, чувствительность современных автоматических потенциометров очень высока и может удовлетворить любые требования. Инерция датчика, наоборот, велика; так, стандартная термопара в фарфоровом наконечнике с защитным чехлом имеет запаздывание около 20—60 с. Поэтому в тех случаях, когда колебания температуры недопустимы, в качестве датчиков применяют незащищенные термоэлементы с открытым концом. Это, однако, не всегда возможно ввиду возможных механических повреждений датчика, а также попадания в приборы через термоэлемент токов утечки, вызывающих неправильную их работу. Можно достичь уменьшения запаса мощности, если печь не включать и выключать, а переключать с одной ступени мощности на другую, причем высшая ступень должна быть лишь ненамного больше потребляемой печью мощности, а низшая — ненамного меньше. В этом случае кривые нагрева печи и ее остывания будут очень пологими и темпе-

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

Выключатели на номинальные напряжения до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц и до 440 В постоянного тока изготовляются (как правило) на номинальные, токи до 6,3 кА, отдельные серии — до 12 кА, а специальные для электролизных установок — до 100 кА. Отключающая способность современных автоматических выключателей достигает 200 — 300 кА. По числу полюсов выключатели выполняются одно-, двух- и трехполюсными.

При написании данного пособия авторы не ставили перед собой задачу научить рассчитывать, проектировать и изготовлять электрические микромашины. Цель книги несколько иная — познакомить будущего специалиста с принципом действия, конструкцией и, самое главное, с характеристиками и возможностями элементов автоматики, общей базой которых является электрическая машина; научить грамотно и обоснованно выбирать тот или иной элемент и использовать его в современных автоматических системах. Материал пособия изложен с учетом того, что общую теорию электрических машин студент знает из ранее изученного курса «Электрические машины».

Для определения роли и места электрических микромашин в современных автоматических устройствах рассмотрим систему автоматического регулирования.

Для работы индуктивных датчиков используют переменный ток частотой 100—1000 Гц, а для некоторых реле этого типа — 3000— 5000 Гц. Дальнейшее повышение частоты приводит к большим потерям в стали. Индуктивные датчики благодаря простоте конструкции и надежности в работе нашли широкое применение в современных автоматических устройствах.

Одновременно с перемещением движка двигатель поворачивает указательную стрелку по шкале, которую можно програду-ировать в единицах измеряемой величины. В случае необходимости записи изменения .измеряемой величины с указателем связывают перо, перемещающееся по бумажной диаграммной ленте или диску. Мощность раверсивных двигателей современных автоматических мостов равна примерно 10—12 вт. Порог чувствительности, т. е. наименьшее значение .измеряемой величины, вызывающий пуск двигателя, составляет примерно 0,2% от верхнего предела измерений.