Министерство образования и науки Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный технический университет

А.В. Стыскин

электрические машины малой мощности

Уфа 2011

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Министерство образования и науки Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный технический университет

А.В. Стыскин

электрические машины малой мощности

Уфа 2012

УДК [629. 73.064](07)

ББК [39.52] (Я73)

Э455

Рецензенты: Директор – Гл. конструктор НКТБ «Вихрь»,

канд. техн. наук, доцент А. А. Шуляк

Вед. конструктор ОКБ ФГУП УАП, канд. техн. наук,

доцент В. Н. Рынгач

Стыскин А. В.

У Электрические машины малой мощности: учеб.   пособие / А. В. Стыскин.– Уфа: УГАТУ, 2012.– 118с.

    ISBN

Рассматриваются электрические микромашины общепромышленного применения и микромашины систем автоматики. По каждому типу машин приведены вопросы общей теории, принципа действия, основные характеристики и особенности их конструкции. В конце каждой лекции либо ее разделов предлагается ряд вопросов или задач.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 140600 – Электромеханика, электроэнергетика и электротехнологии.

Табл. 4. Ил. 58. Библиогр.: 10 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. Рогинская Л. Э.

УДК [629. 73.064](07)

ББК [39.52] (Я73)

ISBN 978-5-86911-748-9                    Уфимский государственный

а виационный технический университет, 2012

Оглавление

Введение……………………………………………..........................				4
1. Основы теории однофазных и нессиметричных двухфазных микромашин переменного тока………........				5
	1.1. Магнитодвижущие силы и магнитные поля однофазных микромашин…………………………………………………………….			5
	1.2. Магнитодвижущие силы и магнитные поля несимметричных двухфазных микромашин……...…………………………………..........			6
	1.3. Частота вращения эллиптического поля………………………......			8
	1.4. Получение кругового вращающегося магнитного поля в несимметричных двухфазных микромашинах………………………..			10
	1.5. Пусковые моменты несимметричных двухфазных микромашин			10
	1.6. Метод симметричных составляющих применительно к несимметричным двухфазным микромашинам……………………….			11
	1.7. Схемы замещения несимметричных двухфазных микромашин			13
	1.8. Уравнения токов……………………………………………………			17
	1.9. Электромагнитная мощность. Вращающий момент несимметричного двухфазного микродвигателя………………………			18
	1.10. Энергетическая диаграмма. Потери мощности…………………			20
2. Асинхронные двигатели малой мощности……………………………..				22
		2.1. Общие сведения…………………………………………………..		22
		2.2. Принцип действия и основные особенности однофазных асинхронных микродвигателей………………………………………		23
		2.3. Свойства фазосдвигающих элементов…………………………..		25
		2.4. Получение кругового поля в конденсаторном микродвигателе………………………………………………………..		27
		2.5. Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором…….........		30
		2.6. Асинхронный двигатель с рабочим конденсатором……………		32
		2.7. Асинхронный двигатель с пусковым и рабочим конденсаторами………………………………………………………..		33
		2.8. Асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением………...		33
		2.9. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами………		35
		2.10. Универсальный асинхронный двигатель………………………		38
		2.11. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть………		40
3. Синхронные микродвигатели……………………....................................				41
		3.1. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами …….		41
		3.2 Особенности пуска двигателей с постоянными магнитами…….		46
		3.3. Синхронные реактивные микродвигатели ……………………...		47
		3.4. Вход в синхронизм ………………………………………….........		51
		3.5. Синхронные гистерезисные микродвигатели…………………...		52
4. Универсальные коллекторные микродвигатели………………………..				58
5. Бесконтактные двигатели постоянного тока……………………………				64
			5.1. Датчики положения ротора……………………………………..	69
6. Тихоходные двигатели…………………………………………………..				70
		6.1. Дробные обмотки…………………………………………………		71
		6.2. Двигатели с электромагнитной редукцией……………………...		73
		6.3. Двигатели с катящимся ротором………………………………...		78
		6.4. Двигатели с волновым ротором………………………………….		82
7. Пьезоэлектрические микродвигатели…………………………………..				83
Список литературы…………………………………………………………				88

Введение

Электрическими микромашинами принято называть машины мощностью от долей ватта до нескольких десятков ватт. Такие машины находят широкое применение в системах автоматики, телемеханики, в вычислительной технике, выполняя различные, порой уникальные функции. От их качества и надежности зависит качество и надежность очень ответственных систем, выход из строя которых дорого обходится народному хозяйству. Особенно большое количество микромашин выпускается для аппаратуры звукозаписи и звуковоспроизведения, кино- и телекамер, детских игрушек, медицинских и бытовых приборов.

Электрические микромашины отличаются от машин средней и большой мощности не только малыми размерами. Для них характерны :

• очень широкие диапазоны частоты вращения (от одного оборота в сутки до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);

• иное соотношение активных и индуктивных сопротивлений обмоток (часто R > X);

• относительно большое значение тока холостого хода;

• мало или практически совсем не насыщенные магнитные цепи;

• значительно меньшие потери в стали по сравнению с потерями в обмотках;

• малое число пазов и, следовательно, плохой гармонический состав магнитного поля в зазоре;

• большие плотности тока в обмотках;

• низкие и даже очень низкие энергетические показатели.

Есть и другие отличительные особенности, как в вопросах технологии производства, теории проектирования, так и в свойствах и функциях, выполняемых микромашинами.

В зависимости от назначения все электрические микромашины можно разделить на две большие группы: микромашины общепромышленного применения; микромашины автоматических устройств.

Это деление, с одной стороны, условно, ибо одна и та же машина может применяться и в общепромышленных механизмах, и в системах автоматики, а с другой стороны, правомерно, ибо функции, выполняемые ими при этом весьма специфичны.

I. Основы теории однофазных и несимметричных двухфазных микромашин переменного тока

Характерная особенность микромашин переменного тока заключается в том, что в подавляющем большинстве случаев они являются несимметричными двухфазными машинами. Причиной несимметрии могут быть разные числа витков в обмотках статора, сдвиг магнитодвижущих сил в пространстве и во времени на углы, отличные от 90^о, неравномерные воздушные зазоры и некоторые другие обстоятельства.

Однофазными принято называть микромашины не только с одной обмоткой на статоре, но и с двумя обмотками, сдвинутыми на 90 электрических градусов, но питающимися от однофазной сети. И хотя машины с одной обмоткой на статоре встречаются крайне редко, рассмотрение теории начнем с этих машин.

Характерная особенность микромашин переменного тока заключается в том, что в подавляющем большинстве случаев они являются несимметричными двухфазными машинами. Причиной несимметрии могут быть разные числа витков в обмотках статора, сдвиг магнитодвижущих сил в пространстве и во времени на углы, отличные от 90 ^о, неравномерные воздушные зазоры и некоторые другие обстоятельства.