Синхронные двигатели
Исторически первыми получили развитие синхронные двигатели переменного тока, питающиеся синусоидальным напряжением.
В настоящее время по принципу синхронных двигателей работают их разновидности: шаговые, вентильные, бесколекторные. Общее свойство: угловое положение ротора в любой момент однозначно связано с пространственной ориентацией магнитного поля ротора. Обычные синхронные двигатели , работающие от сети переменного тока, как и асинхронные, имеют статор с неявновыраженными полюсами. В этих машинах используется только круговое вращающееся магнитное поле. Отличие: конструкция ротора.
Существует две разновидности ротора:
1) реактивный ротор: асимметричное тело из магнитомягкого материал. Магнитное поле возникает как реакция на поле статора. Вращающий момент возникает при несовпадении магнитной оси ротора с направлением поля статора. Максимальный момент возникнет при угле поворота 45º. При угле поворота , вращающий момент =0.
2) ротор с постоянными магнитами. Максимальный момент будет при угле поворота .
К особой группе относятся гистерезисные синхронные двигатели. Они не имеют асимметрии магнитных свойств. Ротор выполняется из магнитожесткого материала с большой коэрцитивной силой. Остаточная индукция велика.
Конструктивно такой двигатель идентичен асинхронному двигателю с полым немагнитным ротором. При наличии поля статора, ротор намагничивается, из-за большой остаточной индукции он ведет себя как постоянный магнит.
При повороте поля
относительно ротора сохраняется и
возникает магнитный момент. Ориентирования
на намагниченность ротора будет меняться
вслед за полем статора на некоторый
угол
в
соответствии с коэрцитивной силой. Это
можно представить в виде механической
модели, содержащей постоянные магниты,
которые могут поворачиваться относительно
тела ротора с сухим трением, в
действительности поворачиваются домены
в объеме материала. Механическая
характеристика такой машины абсолютно
жесткая.
Измерительные преобразователи углов поворота
Любая замкнутая система содержит блок сравнения входной и выходной координат. Для измерения выходной координаты необходимо использовать измерительный преобразователь линейного перемещения в некоторый сигнал. Пространственный размер преобразователя должен быть не меньше максимально возможного перемещения. Поэтому датчики линейных перемещений применяются в ограниченных случаях. Часто используют электрические двигатели.
Поэтому в большинстве случаев применят более компактные преобразователи углов поворота (физические принципы: оптические датчики, емкостные, индуктивные, механические, на эффекте Холла).
1. Индуктивные
Реализуются на основе микромашин переменного тока. Принцип действия основан на изменении взаимной индуктивности подвижной ине подвижной обмоток. Существует большее разнообразие таких машин. Основу составляют сельсины и вращающиеся трансформаторы
Сельсины
До эпохи развития цифровой техники они играли исключительно важную роль в системах управления и вычислительных устройствах. Неподвижная часть –статор, на котором располагается трехфазная обмотка, соединяющаяся в звезду. Секции сдвинуты в пространстве не 120º. Магнитопровод имеет неявновыраженные полюса. Обмотка – двух- или трехфазная, она соединяется с внешними зажимами через щетки и контактные кольца. Такие сельсины называют трехфазными. Они используются для математических операций над углами. Применяются однофазные сельсины, имеющие неподвижную трехфазную обмотку на роторе. Эти сельсины бесконтактные. Роторная обмотка соединяется с внешними цепями через воздушный трансформатор. Также существует конструкция однофазного сельсина, который не имеет обмоток. На статоре – трех- или однофазная обмотка. Взаимодействие между ними обеспечивается специальной конструкцией магнитопроводов ротора и статора.