7.3. Сызықты айналмалы трансформаторлар

Ротордың бұрылу бұрышы мен шығыс кернеуінің арасындағы сызықты айналмалы трансформаторлар қолданылады.

Синусты-косинустық АТ көмегімен тек α-ның аз мәнді (0-ден екі бағытта да 4÷5⁰ жуық) өзгерісі кезінде ғана шығыс кернеудің сызықты тәуелділігін ала аламыз. Бірақ АТ қосылу сызбанұсқасын өзгерту арқылы бұл шектерді айттарлықтай арттыруға болады.

Егер шығыс кернеуді

, (7.6)

функциясы түрінде беретін болсақ, шығыс сипаттама жеткілікті дәлдікпен сызықты болып саналғандағы шекте α бұрышының кең диапазонда өзгерісін алуға болады, онда С = 0,52 болған кездегі және бұрыштардың – 55^о -тан +55^о -қа дейінгі шектерінде шығыс кернеудің сызықтығы 0,1 % -ға дейінгі дәлдікпен қамтамасыз етіледі.

Көрсетілген тәуелділікті алу үшін сызықты АТ екі түрлі қосылу сызбанұсқасы, біріншілік симметрлеу (статорда) және екіншілік симметрлеу (роторда) қолданылады.

Бірінші симметрлеу сызықты АТ сызбанұсқасы 7.4 a- суретте келтірілген, мұнда А₁ – А₂ орамдары қысқа тұйықталады, ал статордың негізгі СГ₁ – СГ₂ орамын тиісінше Б₁ – Б₂ косинусты ораммен біріктіреді және желіге қосады.

Синусты роторлық орамға А₁ – А₂, Z_нагр жүктеме кедергісі қосылған. СГ₁ – СГ₂ қысқа тұйықталғандықтан, көлденең ағын нөлге тең: СГ₁ – СГ₂ және Б₁ – Б₂ орамдар тізбегі үшін ЭҚК теңдеуін жазуға болады:

, (7.7)

ал А₁ – А₂ орамдар тізбегі үшін ЭҚК-інің теңдеуі мына түрде беріледі:

,

Бұдан

.

шығады.

СГ₁ – СГ₂ және Б₁ – Б₂, орамдарында индкуцияланатын ЭҚК фаза бойынша сәйкес келетін болса, онда олар алгебралық түрде жазылады: Сондықтан (7.1) және (7.2) есептеу нәтижесінде:

. (7.8)

Бұл жағдайда (7.4), (7.6) және (7.7) теңдіктерге сәйкес синусты шығыс орамдағы келтірілген ЭҚК-і:

, былай жазуға болады:

(7.9)

Егер коэффициенті С = 0,52÷0,56 болатын трансформатор жасайтын болсақ, онда Z_нагр. Жүктемемен тұйықталған шығыс кернеуінің сызықтығы – 55 тен +55 ° қа дейінгі бұрыштар шегінде 0,1 % -ға дейін дәлдікті қамтамасыз етеді.

7.4 -сурет. Сызықты айналмалы трансформатордың

біріншілік а және екіншілік б симметрлеу әдісінмен қосылу сызбанұсқасы

Кіріс кедергісі тұрақты болу қажет болса, 7.4 б-суретке байланысты сызықты АТ симметрлеу әдісі қолданылады. Бұл сызбанұсқада негізгі статорлық орамды (СГ₁ – СГ₂) желіге қосады, ал қосымша статорлық (СВ₁ – СВ₂) синусты роторлық (А₁ – А₂) орамдарды тізбектей қосады. Бұл орамдардың тізбегіне Z_нагp., жүктемелік кедергісі қосылған одан шығыс кернеу алынады.

Екіншілік симметрлеу сызықтық АТ Z_нагp жүктемелік кедергісі қосылған құрылғыларда қолданылмайды. Сондықтан тәжірибеде әдетте сызықты АТ біріншілік симметрлеу әдісі қолданылады.

7.4. Қадамды қозғалтқыштар

Қазіргі уақытта цифрлық электронды құрылғылар электр жетектерін басқару үшін кеңінен қолданылады. Электронды цифрлық құрылғылар сигналды цифрлық түрде береді. Басқару сигналдарын цифрлық түрде беру қозғалтқыштардың жаңа түрі – қадамды қозғалтқыштардың пайда болуына әсер етті, олар басқарушы сигналды унитарлық кодқа, яғни тізбектей әсер ететін импульстерге түрлендіруге мүмкіндік береді. Бұл жағдай жетектің сызбанұсқасын қарапайымдандырады, яғни тұйықталған ілеспелі жетек жүйесін 7.5-суретте көрсетілгендей тұйықталмаған жүйеге ауыстыруға мүмкіндік береді. Бұл жүйенің негізгі қасиеттері құрылсы қарапайым (элементтері аз) және сигнал импульстері болмаған жағдайда қадамдық қозғалтқыш роторының фиксациясының дәлдігі.

Берілген екілік код

1

2

3

4

7.5 -сурет. Қадамды қозғалтқышы бар тұйықталмаған цифрлық жүйенің құрылымдық сызбанұсқасы

1- коммутатор, екілік кодты циклдыққа түрлендіреді. 2 - импульсті күшейткіш. 3- қадамды қозғалтқыш. 4- жүктеме.

7.6-суретке сәйкес бір фазалық қадамды қозғалтқыштың қарапайым мысалында қадамды қозғалтқыштың (ҚҚ) жұмыс істеу принципін қарастырайық. Жұмсақ магнитті материалдан жасалған екі полюсті ротор (2), төрт полюсті статорда (1) айналады. Статор полюсінің бір жұбы тұрақты магнитті сипаттайды, полюстің басқа жұбында w_y басқару орамы орналасқан. Жұмсақ магнитті материалдан жасалған ротор реактивті болып табылады. Басқару орамында ток жоқ кезінде ротор полюстерде тұрақты магнитпен тұрақталады. Басқарушы сұлбаның кірісіне импульстер түскен кезде, өз басқару орамасы тұрақты токтың кернеу көзіне қосылады және тұрақты магниттің магнит ағынына қарағанда екі есе көп Ф_э магнит ағынын тудырады.

7.6-сурет. Бір фазалық қадамды қозғалтқыш

Осы ағын көмегімен пайда болған электромагнитті күш әсерінен ротор бұрылады. Басқарушы жүйенің кірісіне келіп түскен келесі импульс басқару орамының кернеу көзіне қосады және тұрақты магнит ағындарының әсерінен ротор келесі қадамға қарай бұрылады. ҚҚ анықтайтын параметрлерінің бірі ротор қадамының шамасы (ұзындығы), бір импульске сәйкес келетін ротордың бұрылу бұрышы. Жалпы жағдайда реактивті роторы бар қозғалтқыш үшін қозғалтқыш қадамы мынаған тең:

(7.11)

мұндағы р – ротордың полюстер жұбының саны немесе статордың әрбір фазаларының жұп саны; m – фазалар саны.

7.6 - суретте көрсетілген қозғалтқыш үшін р = 1, m = 2, бір тактіге бір қоздырушы орама сәйкес келеді, сәйкесінше қозғалтқыш қадамы α=90°. Статор немесе роторды тұрақты магниттері бар бір фазалы қадамдық қозғалтқыштың қасиеті оның басқарушы сызбанұсқасының және құрылымының қарапайымдылығы.

Іс жүзінде көп фазалы және көп орамды қадамдық қозғалтқыштар қолданылады. (7.8-сурет). Мұндай көп фазалы қадамдық қозғалтқыштың жұмыс істеу үдерісі келесідей. Якорь орамына электронды коммутатордан кернеу импульстері беріледі. Осындай әрбір импульстің әсерінен қозғалтқыш роторы қадам деп аталатын белгілі бір бұрыштың орын ауыстыруларды жүзеге асырады.

7.8 -сурет. Якорь орамының әртүрлі фазасы кезіндегі қадамды қозғалтқыш

Егер m орамының фазаларын 1,2,3,… кезек-кезек бір полярлы кернеу импульстерімен қоректендіретін болсақ, онда қозғалтқыш роторы өсі фаза өсімен 1,2,3,…. m сәйкес келетін жағдайда секірілмелі түрде орын ауыстырады.

Қорытынды МҚК -ті арттыру үшін тиісінше магнит ағынын арттыру үшін, әдетте, бір уақытта екі, үш немесе одан да көп фазаларға ток береді. Егер бір уақытта екі фазаны қоректендіретін болсақ, онда МҚК F_қ қортынды векторының шамасы және ротордың өстері, екі көршілес фазалар өстерінің ортасынан өтетін сызықпен беттеседі. (7.8 б-сурет). Үш көршілес фазаны бір уақытта қоректендірген жағдайда, ротор ортанғы фазаның өсімен сәйкес келетін орынға орын ауыстырады (7.8 в-сурет). Егер бірде жұп (екі), бірде тақ (үш) фазалар санына кезекпе-кезек қорек беретін болсақ, онда ротор 2m орнықтылық күйді қамтитын болады және қадам π/m – ге тең. Электромагнитті қадамдың двигатель екі бөліктен тұрады: МДС якорь орамы осьтерінің арасындағы бұрышқа θ тәуелді синхрондаушы момент, болатын асинхронды тоқтату иінкүші:

. (7.12)

D параметрі ішкі демпфирлеу коэффициенті деп аталады. Ішкі демпфирлеудің физикалық мағынасы – бұл қадамды қозғалтқышта ротордың айналмалы ағыны мен якорь орамындағы токтың өзара әсерлесу нәтижесінде туындайтын тежеу иінкүші. Ішкі демфирлеудің жеткілкті коэффициенті кезінде ротордың тербелісі өшеді.

ҚҚ қойылатын негізгі талап, олардың жүктеме жалғанған кезде орнықты жұмыс істей алуы. ҚҚ орнықты жұмыс істеуі, ол импульстерді жоғалтпай роторды айналдыруға қабілеттілігі.

Екі орнықтылық режимді атап өтуге болады: статистикалық және динамикалық.

Статистикалық орнықтылық – орнықты тепе-теңдік зонасымен сипатталады, яғни ротор орнықты тепе-теңдік нүктесінен ауытқыса да (М_с = 0 болғанда), кері әсерлерді алып тастаған соң сол нүктеге қайтады.

Динамикалық орнықтылық - орнықты тепе-теңдік зонасымен сипатталады, бұл кезде ротор орнықты тепе-теңдік нүктесінен ауытқыған ротор басқа орнықты тепе-теңдік нүктесіне орын ауыстырады.