Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 13
Текст из файла (страница 13)
шают мощность, потребляемую от сети и преобразуемую в машине в механическую. При работе машины генератором для обеспечения значения амплитуды напряжения на фазе, равного ()д, двигатель, вращающий ротор, должен покрыть и потери мощности в обмотках статора и ротора. Поэтому его момент должен быть больше, а ротор вращаться со скоростью выше, чем синхронная. Пусковой момент асинхронного двигателя, т.
е. момент при гв» = О (з = 1), меньше максимального момента, получающегося при з = з, Это обстоятельство в некоторых случаях затрудняет использование таких двигателей. Однако поскольку скольжение з зависит от сопро тивления г, = гр + Я„, то можно подбором сопротивлений резисторов Л» получить максимальный момент и при неподвижном роторе Для этого г, следует по соотношению (4.28) выбрать таким, чтобы з = 1.
Такому г, соответствует зависимость от скольжения, показан' ная штриховой линией на рис. 4.8, б. После того как двигатель раскрутится, сопротивления резисторов уменыаают, частота вращения двигателя увеличивается и прн = 0 достигает установившейся. В хорошей машине сопротивление обмоток ротора гр мало, и поэтому она работает с малым скольжейием (з ( 0,05), В тех случаях, когда от асинхронного дви- ателя не требуется большого пускового мо„еита (при запуске он отключается муфтой т нагрузки), пусковые резисторы не нужны. Такие двигатели выполняют с замкнутыми накоротко обмотками ротора, которые очень удобно Рис.
4.9 выполнять в виде беличьего колеса (рис. 4.9). йктнвные проводники обмоток замкнуты боковыми кольцами накоротко. Двигатели с короткозамкнутым ротором конструктивно просты и получили наибольшее распространение. 5 4.3. Однофазный асинхронный двигатель К асинхронному двигателю не обязательно подводить нногофазное напряжение питания.
Он может вращаться, когда ток возбуждения протекает только по одной из фаз статорных обмоток. Мощность, которую он при этом развивает, будет меньше номинальной. Объясняется это тем, что пульсирующий магнитный поток, создаваемый одной фазой обмотки статора, можно представить как результат действия двух вращающихся в разные стороны магнитных потоков, каждый из которых могкет создавать вращающий момент на валу двигателя. На рис. 4.10, а схематически изображена одна статорпая обмотка и короткозамкнутый ротор. Магнитный поток, вызванный током источника е, = Ет соз а)1 и представленный двумя вращающимися векторами Ф, и Ф,, наводит токи в активных проводниках обмотки ротора (рпс. 4.10, б). Векторы Ф, и Ф, вращаются в разные стороны с частотой в).
Поэтому при неподвижном роторе вращающие моменты, являюшиеся результатом взаимодействия токов ротора и потоков,Ф, и Ф,, уравновешивают друг друга. Если же раскрутить ротор против часовой стрелки, то токи, наведенные в нем потоками Ф, и Ф„уже не будут равны. Ток, созданный потоком Ф„будет больше, так как он имеет неньшую частоту (ротор вращается вслед за вектором Ф,) и, следовательно, индуктивное сопротивление обмотки ротора для него меньше. Ток, наведенный потоком Ф», уменьшается, так как ротор вращается навстречу этому потоку.
Появившийся разностный момент будет раскручивать ротор до вращения, близкого к синхронному. При такой скорости частота тока, наводимого потоком Ф,, будет близка к 2«в, "идуктивное сопротивление, оказываемое ему обмоткой ротора, будет б)льшил) и угол сдвига этого тока по отношению к э. д. с, ))) близок "90', Формула (4.26) показывает, что тормозящий в данном случае аа. "омент, создаю)цийся током, наведенным от потока Ф, будет очень 2 'ал Если раскрутить двигатель по часовой стрелке, то момент будет ~л)рабатываться из-за взаимодействия с потоком Ф» 59 Таким образом, у однофазного асинхронного двигателя пусковои ~ люмент равен нулю, а после начальной раскрутки он работает с ие, большим скольжением и развивает заметный вра!цающий момент Сказанное иллюстрируется рис.
4.11, на котором представлены зази, симости от скольжения моментов М, и М„ создаваемых потоками Ф, и Ф,. У, » а) Л Рвс. 4.10 Рис. 4.11 При неподвижном роторе скольжение по отношению к обоим потокам Ф, и Ф, равно единице. При достижении синхронной скорости и вращении против часовой стрелки скольжение по отношению к по. току Ф,— а, станет равным нулю, а скольжение по отношению к потоку Ф, — з, — двойке. При вращении по часовой стрелке увеличивается скольжение з, и уменьшается з,. Кривая результи. рующего момента Мх = М, + М, на валу двигатег ля проходит через нуль при 4 = э, = з» = 1, что и показывает отсутствие пускового момента у такого двигателя.
О Для того чтобы однофазный двигатель самостоя- тельно запускался и имел лучшие характеристики, рвс, 4.12 применяют дополнительную обмотку возбужденна, смещенную пространственно по отношению к основ. ной (рис. 4.12). Ток дополнительной обмотки отличается по фазе от тока основной обмотки, ибо в цепь первой включен конденсатор С. Магнитное поле, создаваемое этими обмогками, также получается ' вращающимся, но не круговым, как в симметричной. системе, а эллиптическим. Конец вектора Ф описывает в пространстве эллипс.
Но этого достаточно для создания двигателем некоторого пускового момента. Такие двигатели называют к о н д е н с а т о р н ы м и. $4.4 Асинхронные исполнительные двигатели и тахогеиераторы В устройствах автоматического управления нашли щи рокое применение асинхронные исполнительные двигатели, отличи' тельной особенностью которых является возможность управления частотой вращения его ротора и малая инерционность. Самыми хоро шими характеристиками управления и небольшой инерцией обладаю 1 асинхронные двигатели с немагнитным полым ротором (рис. 4.13, и' 60 1 — ротор; 2 — обмотка статора; 3 — внешний статор; 4 — внутренний статор; 5 — выходной вал).
Такой двигатель имеет две смещенные относительно друг друга на 90' в пространстве обмотки статора, короткозамкнутый ротор, представляющий собой легкий металлический п лый ш ндр. Одна из обмоток статора называется о б м о т к о й в о з б.у ж д еи и я, а другая — о б и о т к о й у п р а в л с н и я.
К этим обмоткам подводятся напряжения, отличающиеся сдвигом по фазе в 90'. При одинаковых намагничивающих силах обмоток в магнитопро- .7 а' а воде машины возбуждается нитное поле, точно такое же, как и в трехфазной машине. При изменении намагничи- ,' ,~д1ин„ теиЩЕ вающей силы, создаваемой обмоткой управления, поле 1'!1%1~ ""' """'и11И!$ возбуждения машины стано- «й вится эллиптическим. Ротор ' — 111ц ~, яу~а1 в эллиптическом поле вра- I: — !44)~-"~""-'"-"'~'"1«~г-,' '=.' ' щается со скоростью, тел« юз' .: .а',' ! сильнее отличаю!пойся от син- а1 хронной, чем меньше величина малой полуоси эллипса. Гт При токе в обмотке упра- кта» аления, равном пулю, эллипс вытягивается в линию п поле становится пульсирующим. Чтобы двигатель не имел «самохода», т.
е. останавливался при нулевом токе в обмотке управления, даже имея не- 41 которую начальную скорость, Ряс. 4.13 зависимость моментов, развиваемых двумя составляющими пульсяруюшего магнитного поля от скольжения, должна отличаться от зависимости, характерной для однофазного двигателя и приведенной на рис. 4.11. Добиться остановки двигателя в отсутствие сигнала управления можно, выбрав большим омическое сопротивление его ротора, чтобы максимальный момент достигался при скольжении з, равном 2 — 4, ' В этом. случае зависимость результирующего момента от скольжения (рис. 4.13, б) меняет знак в сравнении с рис. 4.11 и этот момент оказываетоя тормозящим для любого направления вращения ротора. При подаче небольшого по величине сигнала управления магнитное поле в двигателе превращается из пульсирующего во вращающееся эллиптическое.
Такому полю. соответствуют два вектора, вращаювсихся в разные стороны и имеющих различные амплитуды.. Максимальный момент М „пропорционален амплитуде соотает етствующего враша1ощегося вектора. Если в результате подачи сигнала управления увеличится амплитуда вектора Ф, н уменьшится амплитуда вектора 111л, то возрастет момент М, и упадет момент М, Эти моменты станут равными М,, н М,, (см. рис. 4.13, б). Суммарный вРащающий момент пРи таколл сигнале УпРавлениЯ Мгх бУдет Равен нулю, если в двигателе установится скорость вращения, соответству.
юшая некоторому скольжению з, = з, ( 1, Прп частоте ротора, меньшей, чем (1 — з,)в„развиваемый двигателем момент положителен, т. е. ротор вращается с ускорением, а при скорости, большей (1 — з,)во — тормозя. щнй, что замедляет его вращение. Прн увеличении сигнала управления вращающееся магнитное поле из эллиптического превращается в круговое и величина скольжения з,, соответствующая установившейся частоте- вращения, т. е. суммарному моменту, равному нулю, снижается, стремясь кз=0.
Изменение фазы тока обмотки управлеРнс. 4.14 . ния на 180' приведет к смене цаправлсния вращения магнитного поля на противоположное. В соответствии с этим и ротор изменит свое направление вращения. Характеристика 'управления исполнительного асинхронного двигателя,.т. е. зависимость частоты ротора от амплитуды управляющего напряжения (рис. 4.14), имеет значительный линейный участок. Двигатели с полым ротором выпускают на мощности от десятых долей ватта до нескольких сотен ватт. Частоты их вращения достигают 30 000 об/мин. Из-за относительно больших оллических сопротивлений ротора и обмоток статора инерционность такого двигателя мала и определяется в основном моментом инерции его ротора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
