Асинхронные исполнительные двигатели

Общие сведения

Асинхронные исполнительные двигатели это двухфазные двигатели с двумя обмотками на статоре, сдвинутыми в пространстве на 90 электрических градусов (рис. 3.1). Для того чтобы обмотки создавали вращающееся магнитное поле, необходим временной сдвиг токов в этих обмотках. В зависимости от способа сдвига токов различают три способа управления исполнительными двигателями: амплитудный (рис. 1.1,а); фазовый (рис. 1.1, б) и амплитудно-фазовый (рис. 1.1,в).

При амплитудном управлении на обмотку возбуждения подается напряжение, а на обмотку управления — напряжение, переменное по амплитуде и сдвинутое по фазе относительно него на. Управление двигателем осуществляется изменением величины напряжения. Отношение напряжения управления к напряжению возбуждения, приведенному к числу витков обмотки управления, называют эффективным коэффициентом сигнала.

.

где — коэффициент трансформации; и — эффективные числа витков обмоток возбуждения и управления; - коэффициент сигнала.

Рис. 3.1. Способы управления асинхронным исполнительным двигателем

Круговое магнитное поле и максимальная частота вращения имеют место только при 1. При — поле эллиптическое, а частота вращения меньше максимальной. При — поле пульсирующее; двигатель не вращается. Реверс двигателя осуществляется за счет изменения фазы напряжения управления.

При фазовом управлении на обмотку возбуждения подается напряжение сети, а на обмотку управления — постоянное по амплитуде напряжение, величина которого равна приведенному напряжению возбуждения,. Регулирование частоты вращения осуществляется изменением фазы напряжения управления. За коэффициент сигнала здесь принимается. И вновь: при поле круговое, частота вращения максимальная; при поле эллиптическое, частота вращения меньше максимальной. При поле пульсирует, частота вращения равна нулю. При двигатель изменяет направление вращения.

Амплитудно-фазовое управление чаще всего реализуется как конденсаторное. На первый взгляд этот способ кажется амплитудным, однако, это не так. Дело в том, что при изменении амплитуды напряжения управления, изменяется частота вращения двигателя, изменяется ток возбуждения, а поскольку напряжение на обмотке возбуждения равно разности напряжения сети и падения напряжения на конденсаторе, то оно изменяется как по величине, так и по фазе.

Коэффициентом сигнала здесь принято называть отношение напряжения управления к напряжению сети: .

Известно, что характеристики конденсаторного двигателя во многом зависят от того, как выбраны соотношения напряжений на обмотках и емкость конденсатора.

Обычно их выбирают из условия получения кругового магнитного поля при пуске двигателя. Коэффициент сигнала, обеспечивающий это условие, обозначают. Поэтому при поле круговое, при — эллиптическое, при — пульсирующее.

Анализируя сказанное выше, можно сделать вывод, что несмотря на конструктивные различия способов управления асинхронным исполнительным двигателем, их объединяет общая идея управления: деформация магнитного поля от кругового к эллиптическому до пульсирующего.

Для обеспечения устойчивой работы двигателя во всем диапазоне частот вращения, для расширения зоны регулирования и, как узнаем из дальнейшего, для устранения самохода, асинхронные исполнительные двигатели изготавливают с роторами, имеющими большие активные сопротивления (рис. 3.2). В результате их критические скольжения всегда больше единицы (кривая 1). У обычных машин = 0,1? 0,5 (кривая 2).

Большие сопротивления ротора приводят к увеличению потерь и снижению механической мощности. Поэтому асинхронные исполнительные двигатели имеют полезную мощность в 2? 3 раза меньшую, чем силовые двигатели такого же габарита.