1. Классификация электрических машин.

Электрические машины робототехнических систем классифицируются по назначению, роду тока, принципу действия, мощности, частоте вращения.

Классификация по назначению:

Электромашинные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Их устанавливают в автономных энергетических установках, транспортных средствах, в качестве источников питания в устройствах связи, измерительной техники и т.д.

Электрические двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Они приводят во вращение различные машины и механизмы. В современных системах автоматического управления их используют в качестве исполнительных, регулирующих и программируемых органов.

Электрические машины небольшой мощности  до 600 ватт называются микромашинами. Их широко применяют в автоматических устройствах, электробытовых приборов.

По назначению электрические микромашины автоматических устройств подразделяются на следующие группы:

Силовые микродвигатели приводят во вращение различные механизмы автоматических устройств самопишущих приборов и т.д.

Управляемые (исполнительные) двигатели преобразуют подводимый к ним электрический сигнал в механическое перемещение вала, т.е. отрабатывает определенные команды.

Тахогенераторы преобразуют механическое вращение вала в электрический сигнал – напряжение, пропорциональное частоте вращения вала.

Вращающиеся трансформаторы – дают на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора, например, синусу или косинусу угла или самому углу.

Машины синхронной связи (сельсины) – осуществляют синхронный или синфазный поворот или вращение нескольких связанных между собой осей.

Микромашины гироскопических приборов (гироскопические двигатели, датчики угла, датчики момента) – осуществляют вращение роторов гироскопов с высокой частотой и коррекцию их положения.

Электрические микромашины первых двух групп называют силовыми, а третьей – пятой групп – информационными.

Машины первой группы – силовые, а также индикаторные сельсины – датчики, сельсины – приемники, моментные двигатели и исполнительные двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую и должны при достаточной точности преобразования иметь высокие энергетические показатели (например, большой момент на 1 Вт потребляемой мощности).

В роботах стремятся использовать двигатель с удельным моментом до 150 Вт/кг.

В информационных машинах (к ним относят ВТ, трансформаторные сельсины, ТГ, преобразователи угла и угловой скорости в цифровой код и т.д.). Основными требованиями являются малая погрешность преобразования, которая для значительного числа машин находится в пределах 0,02 – 0,1 %. Энергетические показатели имеют второстепенное значение.

Классификация по роду тока и принципу действия:

Электрические машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока.

Машины переменного тока в зависимости от принципа действия и особенности магнитной системы подразделяют на асинхронные, синхронные и коллекторные.

К этой группе электрических машин принято относить также и трансформаторы, которые используются для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения. В системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямителях, преобразователях, в электрических измерениях (измерительных трансформаторах) и функциональных преобразованиях (ВТ).

Асинхронные машины используются главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяет применять их для привода грузоподъемных машин, компрессоров, вентиляторов и т.д.

В системах автоматического регулирования широко применяют одно- и двухфазные асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, сельсины.

Cинхронные машины большой мощности применяют в качестве генераторов переменного тока. В устройствах автоматики широко применяются различные синхронные микромашины. (шаговые, с постоянными магнитами, гистерезисные, индукционные и т.д.)

Коллекторные машины переменного тока используют сравнительно редко и главным образом в качестве электродвигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. В устройствах автоматики, а также разного рода электробытовых приборов применяют универсальные коллекторные двигатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Машины постоянного тока – применяют главным образом в качестве электродвигателей в устройствах электропривода, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах. В системах автоматического регулирования машины постоянного тока широко используются в качестве исполнительных двигателей и ТГ.

В автоматизированном электроприводе ПР и технологическом оборудовании ГПС в качестве электродвигательного устройства широко используется коллекторные и бесконтактные двигатели постоянного тока, двух и трехфазные асинхронные двигатели, синхронные двигатели с постоянными магнитами, реактивные и гистерезисные, синхронные и шаговые двигатели. Развиваются и находят все большее применение в автоматизированном электроприводе модификации линейных двигателей постоянного тока, асинхронных и шаговых двигателей.

В управляющих устройствах автоматизированного электропривода широко применяют электромашинные преобразователи угла (сельсины и ВТ) и частоты вращения.

На основе этих электромашинных устройств разрабатываются электроприводы с различными способами управления: непрерывным, импульсным, частотным. Благодаря хорошим регулировочным свойствам электрических двигателей электропривод обладает высоким быстродействием и точностью.