Круговое вращающееся поле при амплитудном управлении независимо от режима работы двигателя имеет место при α е = 1, т. е. когда Uy=UB'=Uyo. Напряжение управления Uy0, соответствующее круговому полю, обычно принимается за номинальное. При всех других напряжениях управления Uy не равное Uyoполе двигателя эллиптическое, при Uy =0 — пульсирующее. Реверс двигателя при амплитудном управлении достигается путем изменения фазы напряжения управления на полпериода (180°).
При фазовом управлении (рис. 2, б) на обмотку возбуждения, так же как и при амплитудном управлении, подается напряжение сети (UB = U1= const). На обмотку управления подается постоянное по значению (амплитуде), равное приведенному напряжению возбуждения (UB'=UB/k) напряжение управления Uy=Uy0, которое в процессе регулирования изменяется по фазе (β=var). Величина сигнала управления обычно оценивается коэффициентом сигнала, за который здесь принимается sin β.
При сдвиге Uy и UBна четверть периода (90°), т. е. при sin β = 1, в двигателе независимо от режима работы (частоты вращения) имеет место круговое вращающееся поле. При 0 <sin β < l поле эллиптическое; при sin β = 0 — пульсирующее; при sin β <0 ротор двигателя изменяет направление вращения.
Амплитудно-фазовое управление асинхронным исполнительным двигателем в схемах автоматики осуществляется одним из двух способов: 1) в двигателях, у которых напряжение на обмотке возбуждения постоянно равно напряжению сети (Uв=U1= const), путем одновременного изменения, как по значению, так и по фазе напряжения управления Uу; 2) в двигателях, у которых последовательно с обмоткой возбуждения включается фазосдвигающий конденсатор (в конденсаторных двигателях) путем изменения напряжения управления Uу только по значению — амплитуде (рис.2, в).
На первый взгляд, второй способ является не амплитудно-фазовым, а амплитудным, однако это не так. Дело в том, что при изменении напряжения Uу по амплитуде в конденсаторном двигателе одновременно как по значению, так и по фазе изменяется напряжение непосредственно на обмотке возбуждения.
Изменение (регулирование) частоты вращения исполнительных двигателей при всех рассмотренных выше способах управления происходит за счет изменения характера—деформации вращающегося магнитного поля. Уменьшение частоты вращения достигается путем увеличения эллиптичности — возрастания обратно вращающегося поля, которое создает тормозящий момент. Недостатком такого регулирования является его неэкономичность. Наряду с рассмотренными выше тремя основными способами регулирования частоты вращения асинхронных исполнительных двигателей на практике, хотя и значительно реже, находят применение и некоторые другие способы регулирования: 1) регулирование пространственным сдвигом осей обмоток; 2) подмагничиванием постоянным током; 3) частотное регулирование; 4) импульсное регулирование и др.
С целью обеспечения устойчивой работы двигателя во всем диапазоне частот вращения от n=0 до n = nс, расширения зоны регулирования, а также устранения самохода асинхронные исполнительные двигатели изготовляются с роторами, имеющими большое активное сопротивление. Критическое скольжение асинхронных исполнительных двигателей в отличие от обычных асинхронных двигателей (у которых sK=0,1...0,5), всегда больше единицы. На рис. 3 представлены для сравнения механические характеристики обычного и исполнительного двигателей. Части характеристик, обеспечивающие устойчивую работу, выделены жирными линиями.
Рис. 3 - Механические характеристики асинхронных двигателей обычного — силового (1) и исполнительного (2)
Увеличение активного сопротивления ротора, обеспечивая необходимые исполнительному двигателю свойства, приводит к уменьшению механической мощности на валу и КПД. Номинальная мощность исполнительного двигателя примерно в 2...3 раза меньше номинальной мощности обычного двигателя того же габарита.
В настоящее время в качестве асинхронных исполнительных двигателей применяются исключительно двигатели с короткозамкнутыми роторами. В зависимости от конструкции ротора асинхронные исполнительные двигатели можно разделить на двигатели с полым немагнитным ротором, на двигатели с обычным ротором, имеющим обмотку, выполненную в виде «беличьей клетки», и на двигатели с полым ферромагнитным ротором.
Самоход и пути его устранения.
Самоходом называется вращение ротора асинхронного исполнительного двигателя при отсутствии сигнала управления (ае=0; sin p=0; a=0). На практике встречаются два вида самохода:
1. параметрический самоход, причиной которого является неправильный выбор параметров двигателя при его проектировании;
2. технологический самоход, появляющийся из-за технологических допусков и низкокачественного изготовления двигателя.
Параметрический самоход обычно проявляется при снятии сигнала управления у двигателя, работающего с малым моментом сопротивления на валу,— его ротор продолжает вращаться и после того, как с обмотки управления снят сигнал.
При снятии сигнала управления исполнительный двигатель практически становится однофазным. Известно, что если ротор обычного силового однофазного асинхронного двигателя приведен во вращение с помощью пусковой обмотки, то он не остановится и после отключения этой обмотки (соответствующей у исполнительных двигателей обмотке управления) при условии, что момент сопротивления будет не больше момента, развиваемого двигателем. Такое явление — явление самохода — недопустимо в исполнительных двигателях, так как в этом случае двигатель становится неуправляемым. Ротор исполнительного двигателя должен вращаться лишь при наличии сигнала (напряжения) на обмотке управления.
С целью устранения самохода асинхронные исполнительные двигатели изготовляют с повышенным активным сопротивлением ротора. Увеличение активного сопротивления ротора, как известно, смещает максимум механической характеристики в сторону меньших скоростей (больших скольжений s), в результате чего результирующий момент двигателя в однофазном режиме, являющийся суммой моментов от прямого и обратного полей, уменьшается а в том случае, когда критическое скольжение равно или больше единицы, становится даже отрицательным.
vunivere.ru
Самоходом называется вращение двигателя при отсутствии сигнала управления. На практике различают два вида самохода: 1) технологический и 2) параметрический.
Т е х н о л о г и ч е с к и й самоход проявляется в начале вращения двигателя при подаче только напряжения возбуждения.
Причинами технологического самохода являются слабые эллиптические поля, возникающие в двигателе, благодаря наличию короткозамкнутых контуров в сердечниках и обмотках из-за их плохой изоляции, благодаря неравномерности воздушного зазора, неодинаковой магнитной проводимости стали вдоль и поперек проката и другим факторам технологического характера, приводящим к разделению магнитного потока возбуждения на два, сдвинутых в пространстве и во времени. Как известно, этого достаточно для возникновения вращающихся полей (см. асинхронный двигатель с экранированными полюсами).
Для устранения технологического самохода необходима тщательная технологическая проработка двигателя и высокая культура его производства: хорошая изоляция обмотки и листов стали, точная механическая обработка деталей, обязательна вееробразная шихтовка пакетов - смещение каждого последующего листа на одно зубцовое деление относительно предыдущего.
П а р а м е т р и ч е с к и й самоход проявляется в продолжении вращения двигателя после снятия сигнала управления.
При снятии сигнала управления исполнительный двигатель становится однофазным, который хотя и не имеет собственного пускового момента, но, будучи раскрученным, продолжает работать. Для исполнительного двигателя такое явление не допустимо.
С целью устранения параметрического самохода асинхронные исполнительные двигатели изготавливаются с роторами, имеющими большое активное сопротивление. В результате момент однофазной машины становится не движущим (+) а тормозящим (-), в чем легко убедиться, рассматривая характеристики двух однофазных двигателей с различными критическими скольжениями: sк = 0,3 и sк = 1 (рис. 1.14,а и б).
Рис. 1.14. Механические характеристики однофазного двигателя с sk = 0,3 (а) и sk = 1 (б)
Таким образом, критические скольжения асинхронных исполнительных двигателей должны быть равными или большими единицы. В реальных двигателях sк= 2¸3, а отдельных случаях даже sк = 7¸8.
Критерий (условие) отсутствия самохода найдем на основании схемы замещения однофазного асинхронного двигателя (рис. 1.15)
В отличии от известной схемы [1], здесь отсутствуют индуктивные сопротивления ротора, которыми мы пренебрегли ввиду их малости по сравнению с активными сопротивлениями rр.
Рис. 1.15. Схема замещения однофазного асинхронного двигателя
Преобразуем эту схему, заменив параллельные контуры последовательными (рис.1.16)
Рис. 1.16. Преобразованная схема замещения однофазного асинхронного двигателя
Электромагнитная мощность однофазного двигателя с точки зрения превращения ее в полезную механическую мощность равна разности электромагнитных мощностей прямой и обратной последовательностей
Самоход будет отсутствовать, если электромагнитная мощность машины будет равна нулю или даже отрицательной, т.е. Рэм <0. Это приводит к условию
Полные сопротивления вторичного контура преобразованных схем замещения
Их активные составляющие соответственно
Подставляя значения R21 и R22 в (1.12), получим
Если учесть, что для режима электромагнитного тормоза начальное скольжение s = 1, окончательно
Таким образом, для устранения самохода исполнительный двигатель должен иметь активное сопротивление ротора, приведенное к статору, большим или равным реактивному сопротивлению взаимной индуктивности.
При этом еще раз следует напомнить, что большое активное сопротивление ротора приводит к значительным потерям в обмотках, снижению КПД и ухудшению использования машины.
studfiles.net
Асинхронные исполнительные движки употребляют в системах автоматического управления для управления и регулирования разных устройств.
Асинхронные исполнительные движки начинают действовать при подаче им электронного сигнала, который они конвертируют в данный угол поворота вала либо в его вращение. Снятие сигнала приводит к незамедлительному переходу ротора исполнительного мотора в недвижное состояние без использования каких-то тормозных устройств. Работа таких движков протекает всегда в критериях переходных режимов, в итоге чего скорость ротора часто при краткосрочном сигнале не добивается установившегося значения. Этому содействуют также нередкие запуски, конфигурации направления вращения и остановки.
По конструктивному оформлению исполнительные движки представляют собой асинхронные машины с двухфазной обмоткой статора, выполненной так, что магнитные оси ее 2-ух фаз смещены в пространстве относительно друг дружку не угол 90 эл. град.
Одна из фаз обмотки статора является обмоткой возбуждении и имеет выводы к зажимам с обозначение ми C1 и С2. Другая, выполняющая роль обмотки управления, имеет выводы, присоединенные к зажимам с обозначениями У1 и У2.
К обеим фазам обмотки статора подводят надлежащие переменные напряжения схожей частоты. Так, цепь обмотки возбуждения присоединяют к питающей сети с постоянным напряжением U, а в цепь обмотки управления подают сигнал в виде напряжения управления Uу (рис. 1, а, б, в).
Рис. 1. Схемы включения асинхронных исполнительных движков при управлении: а — амплитудном, б — фазовом, в — амплитудно-фазовом.
В итоге этого в обеих фазах обмотки статора появляются надлежащие токи, которые благодаря включенным фазосдвигающим элементам в виде конденсаторов либо фазорегулятора смещены относительно друг дружку во времени, что приводит к возбуждению эллиптического крутящего магнитного поля, которое вовлекает короткозамкнутый ротор во вращение.
При изменении режимов работы мотора эллиптическое крутящееся магнитное поле в предельных случаях перебегает в переменное с недвижной осью симметрии либо в радиальное крутящееся, что сказывается на свойствах мотора.
Запуск, регулирование скорости и остановка исполнительных движков определяются критериями формирования магнитного поля методом амплитудного, фазового и амплитудно-фазового управления.
При амплитудном управлении напряжение U на зажимах обмотки возбуждения поддерживают постоянным, а изменяют только амплитуду напряжения Uy. Сдвиг фаз меж этими напряжениями, благодари исключенному конденсатору, равен 90° (рис. 1, а).
Фазовое управление харакрно тем, что напряжения U и Uy остаются постоянными, а сдвиг фаз меж ними регулируют поворотом ротора фазорегулятора (рис. 1, б).
При амплитудно-фазовом управлении, хотя регулируют только амплитуду напряжения Uy, но при всем этом, из-за наличия конденсатора в цепи возбуждения и электрического взаимодействия фаз обмотки статора, происходит одновременное изменение фазы напряжения на зажимах обмотки возбуждения и сдвига фаз меж этим напряжением и напряжением на зажимах обмотки управления (рис. 1, в).
Время от времени не считая конденсатора в цепи обмотки возбуждения предугадывают еще конденсатор в цепи обмотки управления, что компенсирует реактивную намагничивающую мощность, понижает энергопотери и улучшает, механические свойства асинхронного исполнительного мотора.
При амплитудном управлении радиальное крутящееся магнитное поле наблюдается при номинальном сигнале независимо от скорости ротора, а при уменьшении его оно становится эллиптическим. В случае фазового управления радиальное крутящееся магнитное поле возбуждается только при номинальном сигнале и сдвиге фаз меж напряжениями U и Uy равным 90° независимо от скорости ротора, а при ином сдвиге фаз оно становится эллиптическим. При амплитудно-фазовом управлении радиальное крутящееся магнитное поле существует только при одном режиме — при номинальном сигнале в момент запуска мотора, а потом по мере разгона ротора оно перебегает в эллиптическое.
При всех методах управления скорость ротора регулируют конфигурацией нрава вращающегося магнитного поля, а перемену направления вращения ротора производят конфигурацией фазы напряжения, подведенного к зажимам обмотки управления, на 180°.
К асинхронным исполнительным исполнительным движкам предъявляют специальные требования в части отсутствия самохода, обеспечения широкого спектра регулирования скорости ротора, быстродействия, огромного исходного пускового момента и малой мощности управления при относительном сохранении линейности их черт.
Самоход асинхронных исполнительных движков проявляется в виде самопроизвольного вращения ротора при отсутствии сигнала управления. Он обоснован или недостаточно огромным активным сопротивлением обмотки ротора — методический самоход, или плохим исполнением самого мотора — технологический самоход.
1-ый устраним при проектировании движков, предусматривающем изготовка ротора с завышенным сопротивлением обмотки и критичным скольжением sкр = 2 — 4, что, не считая того, обеспечивает широкий устойчивый спектр регулирования скорости ротора, а 2-ой — высококачественным созданием магнитопроводов и обмоток машин при кропотливой их сборке.
Потому что асинхронные исполнительные движки с ротором, имеющим короткозамкнутую обмотку с завышенным активным сопротивлением, отличаются маленьким быстродействием, характеризуемым электромеханической неизменной времени — временем набора ротором скорости от нулевой до половины синхронной — Тм = 0,2 — 1,5 с, то в установках автоматического управления предпочтение отдают исполнительным движкам с полым немагнитным ротором, у каких электромеханическая неизменная времени имеет наименьшее значение — Тм = 0,01 — 0,15 с.
Асинхронные исполнительные движки с полым немагнитным ротором, отличающиеся высочайшим быстродействием, имеют как наружный статор с магнитопроводом обыкновенной конструкции и двухфазной обмоткой с фазами, выполняющими роль обмоток возбуждения и управления, так и внутренний статор в виде шихтованного ферромагнитного полого цилиндра, укрепленного на подшипниковом щите мотора.
Поверхности статоров разбиты воздушным зазором, который в круговом направлении имеет размер 0,4 — 1,5 мм. В воздушном зазоре находится стакан из дюралевого сплава со стеной шириной 0,2 — 1 мм, укрепленный на валу мотора. Ток холостого хода асинхронных движков с полым немагнитным ротором велик и доходит до 0,9Iном, а номинальный кпд = 0,2 — 0,4.
В установках автоматики и телемеханики используют движки с полым ферромагнитным ротором, у которого толщина стены 0.5 — 3 мм. В этих машинах, применяемых в качестве исполнительных и вспомогательных движков, внутренний статор отсутствует, а ротор укреплен на одной запрессованной либо 2-ух торцовых железных пробках.
Зазор меж поверхностями статора и ротора в круговом направлении составляет всего 0,2 — 0,3 мм.
Механические свойства движков с полым ферромагнитным ротором поближе к линейным, чем свойства движков с ротором, имеющим обыденную короткозамкнутую обмотку, также с ротором, выполненным в виде полого немагнитного цилиндра.
Время от времени внешнюю поверхность полого ферромагнитного ротора покрывают слоем меди шириной 0,05 — 0,10 мм, а его торцовые поверхности — слоем меди до 1 мм для роста номинальных мощности и момента мотора, но кпд его при всем этом несколько миниатюризируется.
Существенными недочетами движков с полым ферромагнитным ротором является однобокое прилипание ротора к магнитопроводу статора из-за неравномерности зазора, чего не бывает в машинах с полым немагнитным ротором. Самоход у движков с полым ферромагнитным ротором отсутствует, они стабильно работают в спектре скоростей от нулевой до синхронной скорости ротора.
Асинхронные исполнительные движки с мощным ферромагнитным ротором выполненным в виде железного либо чугуного цилиндра без обмотки, отличаю простотой конструкции, высочайшей прочностью, огромным пусковым моментом, устойчивостью работы на данной скорости и могут быть применены при очень больших скоростях ротора.
Есть обращенные движки с мощным ферромагнитным ротором, который выполнен в вид внешней вращающейся части.
Асинхронные исполнительные движки изготавливают на номинальную мощность от толикой до нескольких сотен ватт и предопределяют для питания от источников переменного напряжения с частотой 50 Гц, также завышенных частот до 1000 Гц и выше.
elektrica.info
Самоходом называется вращение двигателя при отсутствии сигнала управления. На практике различают два вида самохода: 1) технологический и 2) параметрический.
Технологический самоход проявляется в начале вращения двигателя при подаче только напряжения возбуждения.
Причинами технологического самохода являются слабые эллиптические поля, возникающие в двигателе, благодаря наличию короткозамкнутых контуров в сердечниках и обмотках из–за их плохой изоляции, благодаря неравномерности воздушного зазора, неодинаковой магнитной проводимости стали вдоль и поперек проката и другим факторам технологического характера, приводящим к разделению магнитного потока возбуждения на два, сдвинутых в пространстве и во времени. Как известно, этого достаточно для возникновения вращающихся полей (см. асинхронный двигатель с экранированными полюсами).
Для устранения технологического самохода необходима тщательная технологическая проработка двигателя и высокая культура его производства: хорошая изоляция обмотки и листов стали, точная механическая обработка деталей, обязательна веерообразная шихтовка пакетов – смещение каждого последующего листа на одно зубцовое деление относительно предыдущего.
Параметрический самоход проявляется в продолжении вращения двигателя после снятия сигнала управления.
При снятии сигнала управления исполнительный двигатель становится однофазным, который хотя и не имеет собственного пускового момента, но, будучи раскрученным, продолжает работать. Для исполнительного двигателя такое явление не допустимо.
С целью устранения параметрического самохода асинхронные исполнительные двигатели изготавливаются с роторами, имеющими большое активное сопротивление. В результате момент однофазной машины становится не движущим (+) а тормозящим (–), в чем легко убедиться, рассматривая характеристики двух однофазных двигателей с различными критическими скольжениями: 
и 
(рис. 1.14,а и б).
Рис. 1.14. Механические характеристики однофазного двигателя с (а) и 
(б)
Таким образом, критические скольжения асинхронных исполнительных двигателей должны быть равными или большими единицы. В реальных двигателях 
, а отдельных случаях даже 
.
Критерий (условие) отсутствия самохода найдем на основании схемы замещения однофазного асинхронного двигателя (рис. 1.15)
В отличии от известной схемы [1], здесь отсутствуют индуктивные сопротивления ротора, которыми мы пренебрегли ввиду их малости по сравнению с активными сопротивлениями 
.
Рис. 1.15. Схема замещения однофазного асинхронного двигателя
Преобразуем эту схему, заменив параллельные контуры последовательными (рис.1.16)
Рис. 1.16. Преобразованная схема замещения однофазного асинхронного двигателя
Электромагнитная мощность однофазного двигателя с точки зрения превращения ее в полезную механическую мощность равна разности электромагнитных мощностей прямой и обратной последовательностей
Самоход будет отсутствовать, если электромагнитная мощность машины будет равна нулю или даже отрицательной, т.е. 
. Это приводит к условию
(1.12)
Полные сопротивления вторичного контура преобразованных схем замещения
Их активные составляющие соответственно
; 
Подставляя значения 
и 
в (1.12), получим
Если учесть, что для режима электромагнитного тормоза начальное скольжение 
, окончательно
Таким образом, для устранения самохода исполнительный двигатель должен иметь активное сопротивление ротора, приведенное к статору, большим или равным реактивному сопротивлению взаимной индуктивности.
При этом еще раз следует напомнить, что большое активное сопротивление ротора приводит к значительным потерям в обмотках, снижению КПД и ухудшению использования машины.
infopedia.su
Подвижная часть линейного двигателя совершает поступательное движение, поэтому применение этих двигателей для привода рабочих машин с поступательным движением рабочего органа позволяет упростить кинематику механизмов, уменьшим потери в передачах и повысить надежность механизма в целом.
Возможны линейные двигатели четырех видов: электромагнитные (соленоидные), магнитоэлектрические (с применением постоянного магнита), электродинамические и асинхронных. Асинхронные (индукционные) линейные двигатели благодаря простоте конструкции и высокой надежности получили наибольшее применение.
Для объяснения принципа работы линейного асинхронного двигателя обратимся к асинхронному двигателю с вращательным движением ротора. Если статор этого двигателя (рис. 17.10, а) мысленно «разрезать» и «развернуть» так, чтобы он образовал дугу с углом α (рис. 17.10, б), то диаметр ротора увеличится. При этом мы получим асинхронный двигатель с дуговым статором Частота вращения (об/мин) магнитного поля статора этого двигателя (синхронная частота)
n1 = n01 α /(2π) (17.6)
где n01 — синхронная частота вращения обычного (до «разрезания») асинхронного двигателя, об/мин; α — угол дуги статора, рад.
Из (17.6) следует, что, изменяя угол α, можно получить дуговой асинхронный двигатель на любую синхронную частоту меньше частоты вращения n01. Дуговые двигатели применяют для безредукторного привода устройств, требующих небольших частот вращения, исключив применение сложного и трудоемкого редуктора.
Рис. 17.10. К понятиям о дуговом и линейном двигателях
Если же «разрезанный» статор развернуть в плоскость, то получим асинхронный линейный двигатель (рис. 17.10, в). Принципиальное конструктивное отличие линейного асинхронного двигателя от асинхронного двигателя с вращательным движением ротора
состоит в том, что первичный элемент линейного двигателя (индуктор) создает не вращающееся, а бегущее магнитное поле и нижняя часть двигателя с короткозамкнутой обмоткой (или без нее) называемая вторичным элементом, перемещается вдоль своей оси. Скорость бегущего поля в линейном двигателе (м/с)
v1 = 2τf1 = f1Lc /p (17.7)
где f1 — частота тока в обмотке статора, Гц; τ — полюсное деление; Lc — длина статора (индуктора), м.
Принцип действия линейного асинхронного двигателя основан на том, что бегущее поле индуктора, сцепляясь с короткозамкнутой обмоткой вторичного элемента двигателя, наводит в ней ЭДС. Возникающие в стержнях этой обмотки токи взаимодействуют с бегущим полем индуктора и создают на индукторе и вторичном элементе электромагнитные силы, стремящиеся линейно переместить подвижную часть двигателя относительно неподвижной. В некоторых конструкциях линейных двигателей подвижной частью является индуктор, а в некоторых — вторичный элемент, называемый в этом случае бегунком. Если вторичный элемент линейного двигателя невозможно изготовить с короткозамкнутой обмоткой, то применяют вторичные элементы в виде полосы из меди, алюминия или ферромагнитной стали. Наиболее удовлетворительными получаются характеристики линейного двигателя при составном вторичном элементе, например выполненном в виде полосы из ферромагнитной стали, покрытой слоем меди.
Основной недостаток асинхронных двигателей с разомкнутым статором — дуговых и линейных — явление краевого эффекта, представляющего собой комплекс электромагнитных процессов, обусловленных разомкнутой конструкцией статора. К нежелательным последствиям краевого эффекта в первую очередь следует отнести появление «паразитных» тормозных усилий, направленных против движения подвижной части двигателя, и возникновение поперечных сил, стремящихся сместить подвижную часть двигателя в поперечном направлении. Кроме того, краевой эффект вызывает ряд других нежелательных явлений, ухудшающих рабочие характеристики линейных двигателей.
Линейные асинхронные двигатели применяют для привода заслонок, ленточных конвейеров, подъемно-транспортных механизмов. На рис. 17.11 показано устройство линейного асинхронного двигателя привода тележки подъемного крана. На тележке 3 расположен индуктор линейного двигателя, состоящий из шихтованного сердечника 6, в пазах которого расположена обмотка 5. Направляющая для колес 2 представляет собой стальную балку 7, к нижней части которой прикреплена стальная полоса 4. Бегущее магнитное поле индуктора наводит в стальной полосе 4 вихревые токи. Электромагнитные силы, возникающие в результате взаимодействия этих токов с магнитным полем индуктора, перемещают индуктор (тележку) вдоль стальной полосы 4.
Рис. 17.11. Линейный асинхронный двигатель
привода тележки подъемного крана
Линейные асинхронные двигатели значительной мощности применяют на транспорте в качестве тяговых двигателей. Один из вариантов такого двигателя показан на рис. 17.12. Здесь индуктор 2 двигателя подвешен к транспортному средству 1, а стальная полоса 3 установлена вертикально на основании пути между рельсами. Из этой конструкции поперечная сила Fп вызванная краевым эффектом используется полезно, так как она уменьшает силу давления на несущие оси и колеса и, как следствие, уменьшает трение качения.
Рис 17.12. Линейный асинхронный двигатель
привода железнодорожного транспортного средства
Контрольные вопросы
1.В чем различие между схемами соединения индукционного регулятора напряжения и фазорегулятора?
2.Сколько раз напряжение на выходе ИР достигнет наибольшего значения за один оборот ротора, если обмотка имеет 2р = 6?
3.В каком направлении следует вращать ротор АПЧ, чтобы на выходе получить ЭДС частотой, большей частоты тока в сети?
4.Какую долю мощности на выходе АПЧ составит мощность приводного двигателя, если частота тока на входе АПЧ равна 50 Гц, а на выходе — 100 Гц?
5.Объясните работу сельсинов в индикаторной системе передачи. Чем вызвана ошибка в воспроизведении угла поворота?
6.Чем обеспечивается отсутствие самохода в асинхронном исполнительном двигателе?
7.Объясните принцип работы асинхронного линейного двигателя.
8.Что такое краевой эффект и каковы его нежелательные действия в линейном асинхронном двигателе?
studfiles.net
Самоходом называется вращение двигателя при отсутствии сигнала управления. На практике различают два вида самохода: 1) технологический и 2) параметрический.
Технологический самоход проявляется в начале вращения двигателя при подаче только напряжения возбуждения.
Причинами технологического самохода являются слабые эллиптические поля, возникающие в двигателе, благодаря наличию короткозамкнутых контуров в сердечниках и обмотках из–за их плохой изоляции, благодаря неравномерности воздушного зазора, неодинаковой магнитной проводимости стали вдоль и поперек проката и другим факторам технологического характера, приводящим к разделению магнитного потока возбуждения на два, сдвинутых в пространстве и во времени. Как известно, этого достаточно для возникновения вращающихся полей (см. асинхронный двигатель с экранированными полюсами).
Для устранения технологического самохода необходима тщательная технологическая проработка двигателя и высокая культура его производства: хорошая изоляция обмотки и листов стали, точная механическая обработка деталей, обязательна веерообразная шихтовка пакетов – смещение каждого последующего листа на одно зубцовое деление относительно предыдущего.
Параметрический самоход проявляется в продолжении вращения двигателя после снятия сигнала управления.
При снятии сигнала управления исполнительный двигатель становится однофазным, который хотя и не имеет собственного пускового момента, но, будучи раскрученным, продолжает работать. Для исполнительного двигателя такое явление не допустимо.
С целью устранения параметрического самохода асинхронные исполнительные двигатели изготавливаются с роторами, имеющими большое активное сопротивление. В результате момент однофазной машины становится не движущим (+) а тормозящим (–), в чем легко убедиться, рассматривая характеристики двух однофазных двигателей с различными критическими скольжениями: 
и 
(рис. 1.14,а и б).
Рис. 1.14. Механические характеристики однофазного двигателя с (а) и 
(б)
Таким образом, критические скольжения асинхронных исполнительных двигателей должны быть равными или большими единицы. В реальных двигателях 
, а отдельных случаях даже 
.
Критерий (условие) отсутствия самохода найдем на основании схемы замещения однофазного асинхронного двигателя (рис. 1.15)
В отличии от известной схемы [1], здесь отсутствуют индуктивные сопротивления ротора, которыми мы пренебрегли ввиду их малости по сравнению с активными сопротивлениями 
.
Рис. 1.15. Схема замещения однофазного асинхронного двигателя
Преобразуем эту схему, заменив параллельные контуры последовательными (рис.1.16)
Рис. 1.16. Преобразованная схема замещения однофазного асинхронного двигателя
Электромагнитная мощность однофазного двигателя с точки зрения превращения ее в полезную механическую мощность равна разности электромагнитных мощностей прямой и обратной последовательностей
Самоход будет отсутствовать, если электромагнитная мощность машины будет равна нулю или даже отрицательной, т.е. 
. Это приводит к условию
(1.12)
Полные сопротивления вторичного контура преобразованных схем замещения
Их активные составляющие соответственно
; 
Подставляя значения 
и 
в (1.12), получим
Если учесть, что для режима электромагнитного тормоза начальное скольжение 
, окончательно
Таким образом, для устранения самохода исполнительный двигатель должен иметь активное сопротивление ротора, приведенное к статору, большим или равным реактивному сопротивлению взаимной индуктивности.
При этом еще раз следует напомнить, что большое активное сопротивление ротора приводит к значительным потерям в обмотках, снижению КПД и ухудшению использования машины.
Дата добавления: 2015-07-24; просмотров: 81 | Нарушение авторских прав
Читайте в этой же книге: Бесконтактные двигатели постоянного тока | Дробные обмотки | Двигатели с электромагнитной редукцией | Двигатели с катящимся ротором | Двигатели с волновым ротором | Пьезоэлектрический эффект | Применение пьезоэлектрических микродвигателей | Электрические микромашины автоматических устройств | Общие сведения | Якорное управление исполнительным двигателем |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.056 сек.)mybiblioteka.su
На статоре двигателя уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 эл.град (рис. 9.8,а). Одна из них - обмотка возбуждения 0В- включается в сеть, на другую - обмотку управления ОУ- подается сигнал управления 
.
Сдвиг фаз между напряжениями 
и 
, необходимый для получения вращающегося поля, создают включением в цепь обмоток конденсаторов.
Иногда такие двигатели включают по мостовой схеме (рис. 9.8,б), когда на статоре уложены электрически связанные между собой двухслойные обмотки с одинаковым числом витков.
Регулирование частоты вращения двигателей осуществляют путем изменения напряжения 
при постоянстве его фазы (амплитудное управление) или изменения фазы постоянного напряжения 
(фазовое управление). Часто применяют амплитудно-фазовое управление двигателем при одновременном изменении значения и фазы напряжения управления относительно напряжения возбуждения.
Направление вращения ротора исполнительного двигателя зависит от того, какое из напряжений (
или 
) является опережающим по фазе.
Одно из основных требований, предъявляемых к исполнительному двигателю, заключается в том, что при снятии сигнала ротор должен остановиться без применения каких-либо тормозящих устройств, т. е. должен отсутствовать самоход. Для того чтобы это требование выполнялось, необходимо повысить активное сопротивление ротора до такого значения, при котором критическое скольжение по отношению к прямому полю имеет значение не меньше единицы.
На рис. 9.9 показаны зависимости вращающего момента от скольжения для прямого [MI = f(s)] и обратного [MII =f(s)] полей, а также результирующего момента M = f(s) при Uy = 0 и различных активных сопротивлениях ротора (наименьшее сопротивление соответствует рис. 9.9,а, наибольшее - рис. 9.9, в)
| Рис. 9.8. Схемы включения исполнительных асинхронных двигателей |
|
| Рис. 9.9. К пояснению влияния активного сопротивления обмотки ротора на самоход однофазного двигателя |
|
На рис. 9.9,а критическое скольжение по отношению к прямому полю sm = 0,2 и результирующий момент пересекает при двигательном ре-жиме (0 ≤ s ≤1) ось абсцисс дважды: при s =1 и s = 0,02, т. е. при п = 0 и n = 0,98n1. Таким образом, если двигатель работал при Uy0, а затем сигнал был снят (Uy = 0), то ротор не остановится в случае, когда момент сопротивления Mc меньше максимального результирующего момента Mmax. Это свойство называют самоходом. Если двигатель работает вхолостую, т. е. M= 0, то он продолжает вращаться с частотой n = 0,98n1.
При sm = 0,7, Uy = 0 (рис. 9.9,6) ротор будет продолжать вращаться, если M<Mmax. Отметим, что максимальный результирующий момент имеет значительно меньшее значение, чем в предыдущем случае. Частота вращения холостого хода п0 = 0,9п1.
При sm = 1 (рис. 9.9, в) кривая результирующего момента пересекает ось абсцисс только в одной точке. В пределах 0 ≤ sm ≤ 1 (двигательный режим) момент M отрицателен, т. е. является тормозящим. Поэтому при Uy = 0 ротор остановится. Очевидно, что и при sm 1, Uy = 0 ротор вращаться не сможет, т. е. самоход будет отсутствовать.
Обычно считают, что критическое скольжение однофазного двигателя имеет то же значение, что и для трехфазной (симметричной) асинхронной машины: 
Критерием отсутствия самохода является выражение
Практически, учитывая требования не только отсутствия самохода, но и линейности характеристик, параметры исполнительного двигателя выбирают так, чтобы sm = 2 ÷ 5.
Помимо самохода, вызванного малым значением критического скольжения, может возникнуть еще самоход иного рода. При этом ротор начнет вращаться при включении только обмотки возбуждения. Причиной этого явления служит возникновение слабо эллиптического поля, обусловленного «эффектом короткозамкнутого витка». Таким витком может быть действительно случайно замкнутый на себя виток статорной обмотки, однако тот же эффект может получиться и при замыкании между собой листов статорного пакета, а также при плохой изоляции между листами и стягивающими их шпильками. Кроме того, неодинаковая магнитная проводимость листов статорного пакета по различным радиальным направлениям также может привести к этому явлению.
vunivere.ru
