11.3. Гіроскопічні, моментні й тороїдні асинхронні двигуни

Деякі виконавчі асинхронні двигуни використовуються для спеціального призначення. У зв'язку з цим вони мають конструктивні особливості. Такими машинами є гіроскопічні й моментні двигуни. Крім того, розповсюджується ще один конструктивний тип виконавчих двигунів – тороїдні.

13.3.1. Гіроскопічні асинхронні двигуни

Гіроскопічні трифазні асинхронні двигуни (рис. 11.5), які застосовуються в гіроскопічних системах літальних апаратів, виконуються із зовнішнім ротором 1 та внутрішнім нерухомим статором 2. При заданих габаритах гіроскопічного пристрою таке виконання двигуна дозволяє збільшити діаметр ротора й одержати великий момент інерції його.

Рис. 11.5. Конструктивна схема гіроскопічного асинхронного двигуна

Точність роботи гіроскопічного пристрою визначається величиною й постійністю кінетичного моменту Jω/g. Збільшення кінетичного моменту досягається збільшенням моменту інерції ротора J та швидкості його обертання ω.

Напруга живлення цих двигунів становить звичайно 36-40 В при частоті 400, 500, 1000 і більше Гц. Швидкості обертання досягають 10000-60000 об/хв.

Номінальні потужності на валу цих двигунів знаходяться в межах від часток Вт до кількох десятків Вт.

Гіроскопічні двигуни звичайно працюють без механічного навантаження на валу, а потужність витрачається тільки на втрати на тертя в підшипниках та ротора об повітря. Практично корисна потужність на валу цього двигуна може вважатись дорівнюючою втратам на тертя в роторі об повітря.

У зв'язку з підвищеним моментом інерції ротора у цих двигунів відносно велика електромеханічна стала часу. Час розгону двигуна може досягати кількох хвилин. Зменшення цього часу може бути досягнуто збільшенням пускового моменту. Одним із способів збільшення пускового моменту є збільшення напруги на двигуні під час пуску. У виготовлених гіроскопічних трифазних асинхронних двигунах коефіцієнт перевантажувальної здатності становить .

11. 3. 2. Моментні асинхронні двигуни

В деяких системах автоматичного регулювання (САР) та керування (САК) в якості вимірювальних або керуючих елементів застосовують одно - та трифазні асинхронні двигуни з білячою кліткою, які працюють в режимі загальмованого ротора. Такі двигуни називають моментними. Їх застосовують, наприклад, в гіроскопічних пристроях у якості коригуючих двигунів (гіровертикаль).

Рис. 11.6. Схема вмикання моментного двигуна

Вони створюють коригуючий момент для збереження постійності положення осі гіроскопа у просторі. Ця непостійність положення осі гіроскопа є наслідком впливу невеликого моменту тертя й виявляється у повільному відході осі. Якщо моменти тертя в системі значні, то застосовуються трифазні асинхронні двигуни.

За конструкцією моментний асинхронний двигун подібний до гіроскопічних. Двигун багатополюсний реверсивний. Має малу осьову довжину й відносно великий діаметр. Внутрішній статор двигуна з обмотками закріплюється на рамці, а зовнішній ротор – на кришці гіроскопа.

Обмотка керування (рис. 11.6) складається з двох частин, укладених у ті ж самі пази біфілярно. Якщо на обмотку подати змінну напругу керування , зсунуту відносно напруги збудження , то в двигуні виникає обертаючий момент . При подачі напруги на обмотку момент змінить свій знак. Якщо обмотки , увімкнені паралельно, то через них проходять рівні один одному струми, й =0. Якщо струми будуть не рівними, виникає момент певного знаку. Ці перемикання здійснюються за допомогою спеціальних чутливих елементів – перемикачів. Наприклад, у якості маятникового чутливого елемента гіровертикалі використовується рідинний перемикач, який є рідинним реостатом. Це герметична посудина частково заповнена струмопровідною рідиною з відносно високим питомим опором. Залишене в посудині повітря створює бульбашку. Коли основа перемикача буде в горизонтальному положенні, повітряна бульбашка перекриває контакти таким чином, що струми в обмотках та однакові, рівні. При відхиленні основи від горизонтального положення струми в обмотках та перерозподіляються, оскільки повітряна бульбашка намагається розміститись у найвищому положенні. Виникає коригуючий момент на валу двигуна того чи іншого знаку. Внаслідок цього вісь ротора гіроскопа повертається до істинної вертикалі.

Потужність моментного двигуна практично дорівнює втратам в обмотках статора і ротора і визначає тепловий режим двигуна у загальмованому стані.