11.4.3. Просторове керування
В
цьому випадку
;
,
а просторовий кут
.
Керування швидкістю обертання здійснюється
зміною просторового кута γ
між осями обмоток збудження та керування
(рис.11.16).
а) б)
Рис. 11.16. Схема вмикання двигуна (а) та векторна діаграма напруг (б) при просторовому керуванні
Коефіцієнт
сигналу
.
Форма поля залежить від
:
=1 – колове;
0< <1 – еліптичне;
=0 – пульсуюче.
Для
просторового керування дійсні ті ж
співвідношення для моментів та
потужностей, що й при фазовому керуванні
із заміною
на
,
оскільки форма магнітного поля в двигуні
має однакову залежність як від часового,
так і від просторового кутів зсуву між
векторами
.
Просторове керування звичайно здійснюється в двигунах з порожнистим ротором. При цьому на зовнішньому статорі встановлюється обмотка збудження, а на внутрішньому – обмотка керування. Поворотом внутрішнього статора відносно зовнішнього здійснюється регульований зсув між осями обмоток збудження та керування (рис.11.17).
Рис. 11.17. Просторове керування двигуном з порожнистим ротором
11.4.4. Амплітудно-фазове керування
Відповідно
до рис.11.18 напруга
має таку ж фазу, як живляча напруга
,
тобто
,
а
.
(11.69)
Рис. 11.18. Схема вмикання двигуна при амплітудно-фазовому керуванні
Зі
зміною
та, відповідно, швидкості обертання
змінюються за величиною й фазою струм
та напруга збудження
.
Якщо підібрати й С такими, щоб поле було коловим, то векторна діаграма напруг та струмів для цього випадку наведена на рис. 11.19.
Рис. 11.19. Векторна діаграма струмів та напруг при коловому полі
При цьому відсутня зворотна складова поля, а струми пов'язані співвідношеннями:
(11.70)
(11.71)
(11.72)
Підставляючи з (11.71) та (11.72) у (11.70) та порівнюючи уявні й дійсні частини окремо, одержимо:
(11.73)
(11.74)
Підставимо з (11.74) у (11.73) й одержимо:
(11.75)
З
одержаних співвідношень для
видно, що визначити
можливо тільки для реального двигуна,
коли
.
Тому ідеалізація у даному випадку
застосовуватись не може. Звичайно
визначають за умови одержання колового
поля при пуску, тобто в режимі короткого
замикання. Тоді:
(11.76)
.
(11.77)
В
реальному виконавчому двигуні з
амплітудно-фазовим керуванням регулюється
напруга
.
При цьому струм збудження
практично змінюється дуже мало у зв'язку
з великою складовою намагнічуючого
струму, яка залишається незмінною. Тому
характеристики ν(m) та ν(α) при цьому
способі керування (рис.11.20, суцільні
лінії) подібні до відповідних характеристик
при амплітудному керуванні.
а) б)
Рис. 11.20. Механічні (а) та регулювальні (б) характеристики двигуна при амплітудно-фазовому керуванні
Отже, колове поле виникає лише при ν=0. Зі зменшенням α швидкості стають спочатку близькими, а потім – більшими, ніж при амплітудному керуванні ідеалізованим двигуном, у зв'язку із впливом опору .
Не лінійність механічних характеристик ν(m) при амплітудно-фазовому керуванні більша, ніж при інших способах, у зв'язку зі збільшенням зворотної складової магнітного потоку при збільшенні швидкості.
Регулювальні
характеристики ν(α) також нелінійні. Зі
збільшенням швидкості обертання ν
зростає потужність
,
оскільки дещо збільшується напруга
.
Основною
складовою струму статора двигуна з
порожнистим не магнітним ротором є
намагнічуючий струм. Тому струм
зі зміною режиму роботи змінюється
мало, а потужність
збільшується лише на 10-20 % з переходом
від режиму короткого замикання до режиму
холостого ходу. Тому всі інші характеристики
двигуна при амплітудно-фазовому керуванні
мало відрізняються від характеристик
при амплітудному керуванні.
Перевагою цього способу керування є порівняна простота схеми й можливість одержання великих пускових моментів. Недолік – деяке зменшення стійкості при малих швидкостях обертання.