4.2 Типи електродвигунів

4.2.1 Електродвигуни постійного струму

Електродвигуни постійного струму діляться на двигуни з електромагнітним збудженням і із збудженням від постійних магнітів. Електромагнітне збудження може бути незалежним, послідовним або змішаним. В роботах вимагається регулювання швидкості обертання в широкому діапазоні, і виконується воно по-різному. Найбільш перспективні в робототехніці двигуни постійного струму із збудженням від постійних магнітів. Вони відрізняються меншою інерційністю і більш високим ККД. Також електродвигуни можуть бути колекторними і безконтактними. Останні володіють більшою надійністю зважаючи на відсутність щіток, що труться в колектор.

Наведемо приклади схем електродвигунів постійного струму з регулюванням швидкості обертання. Схема і характеристики електричного двигуна з незалежним збудженням і керуванням за напругою якоря зображена на рисунку 5.6, а для електродвигуна з незалежним збудженням і керуванням за струмом збудження - на рисунку 5.7.

З приведених характеристик видно залежність кутової швидкості _дв і моменту М _дв від керуючих величин, відповідно напруги в ланцюзі якоря Uя і струму в обмотці збудження і_з.

Швидкість обертання  електродвигуна постійного струму із збудженням від постійних магнітів (рисунок 5.8) регулюється шляхом зміни напруги в ланцюзі якоря Uя при постійному потоці збудження Ф_з. Завдяки достатньо високій коерцитивній силі постійних магнітів можна істотно підвищувати потужність двигуна аж до створення високомоментних двигунів. Це вельми важливо для застосування їх в робототехніці. Шляхом влаштування порожнистих або дискових якорів можна значно зменшити інерційність двигуна і підвищити його швидкодію.

Існують різні принципи керування електродвигунами. Останнім часом частіше всього використовується тиристорне керування за допомогою вентильних (тиристорних) перетворювачів. Тиристор представляє собою керований напівпровідниковий діод. Застосування вентильних перетворювачів для керування швидкістю і реверсом електродвигунів постійного струму привело до створення безконтактних двигунів. Замість колектора з щітками застосовується напівпровідникова схема. Але тиристорне керування використовується також і при керуванні двигунами колекторів, де вони також мають перевагу перед іншими способами керування.

4.2.2 Електродвигуни змінного струму

Перспективним є застосування в робототехніці електродвигунів змінного струму — асинхронних двофазних і трифазних. Обмотка збудження (ОЗ) двофазного асинхронного двигуна (рисунок 5.9) живиться від мережі змінного струму. В обмотку керування (ОК) поступає змінна напруга Uк. Воно має по відношенню до U_з зсув по фазі на 90. Асинхронні двигуни змінного струму, особливо трифазні, мають меншу масу і габаритні розміри в порівнянні з двигунами постійного струму (при тій же потужності) і значно більший ресурс. Проте вони застосовувалися до цих пір в робототехніці рідко зважаючи на труднощі побудови схем керування в широкому діапазоні, особливо при малих потужностях, поширених в робототехніці. В даний час цей бар'єр також долається.

Іноді застосовуються і синхронні двигуни змінного струму з регулюванням швидкості обертання шляхом зміни частоти напруги живлення.