12.3.5. Коливання ротора срд

СРД розраховані на роботу зі змінним моментом навантаження (змінним статичним моментом ). Крім того, вони застосовуються при постійній частоті (звукозапис, телебачення і т. д.) та змінній (синхронний зв’язок). В останньому випадку змінюється . Зміна синхронної швидкості можлива й при перемиканням числа пар полюсів.

При зміні моменту або швидкості в перехідному процесі виявляється один з недоліків СРД – схильність до коливань ротора навколо нового статичного положення. Коливання пояснюються тим, що , що викликає деякий надлишковий позитивний або негативний момент, величина якого визначається моментом інерції ротора й пов’язаних з ним обертових частин механізму, який приводиться до руху.

Ці коливання особливо негативно виявляються при використанні СРД в системах синхронного зв’язку й звукозапису. Заходами для усунення коливань є такі:

а) правильний вибір моменту інерції ротора;

б) виготовлення на роторі демпфуючої білячої клітки;

в) збільшення , тобто збільшення крутості початкової частини кутової характеристики.

12.3.6. Однофазні й двофазні срд

Однофазний СРД може виконуватись при різній конструкції як ротора, так і статора. Статор може виконуватись з двофазною обмоткою, з робочим та пусковим конденсаторами. Якщо ротор виконано з білячою кліткою, то виникає асинхронний обертаючий момент, вираз для якого складніший, ніж для асинхронного двигуна. Це пояснюється тим, що .

Рис. 12.10. Схема вмикання однофазного СРД

Інший варіант однофазного реактивного двигуна наведено на рис. 14.10. Статор і ротор виконуються 257вно полюсними. На стоторі р=1, а на роторі . Потужності таких двигунів – до кількох ват. Вони використовуються, наприклад, для привода розподільника телеграфного апарату і т. д. Двигун не має пускового моменту й тому зрушується до руху поштовхом рукою. При цьому

де р – число пар полюсів.

Після ручного поштовху в потрібному напрямі ротор досягає синхронної швидкості. У подальшому відбувається періодичне магнітне притягання відповідних пар виступів ротора до двох полюсів статора, що забезпечує, зважаючи на механічну інерцію, обертання зі швидкістю . При механічному перевантаженні двигуна ( ) відбувається його випадання з синхронізму й зупинка. Такий двигун дуже схильний до коливань ротора.

12.3.7. Редукторний двигун

Часто в системах автоматики, особливо з високочастотними джерелами живлення, виникає необхідність одержання швидкості Досягають цього встановленням між валами двигуна та приводного механізму знижуючих багатоступінчастих редукторів. У зв'язку зі збільшенням механічних втрат в цьому разі ККД привода зменшується, а в експлуатації внаслідок зносу зубчастих коліс виникають додаткові шуми.

Редукторний реактивний двигун, розроблений інженерами фірми Вестінгуаз Чеббом (L. W. Chubb) та Уотсом (T. R. Watts), дозволяє одержати будь-яку малу швидкість обертання при живленні від мережі зі стандартною частотою без допомоги механічних пристроїв. У зв'язку з цим двигун названо «редукторним». В його повітряному зазорі створюється обертове магнітне поле. Особливістю двигуна є те, що . Використовуючи цю властивість, фірма Вестінгауз створила макет електричного годинника, в якому секундна, хвилинна та годинна стрілки приводились до руху безпосередньо валом двигуна без механічного редуктора.

Редукторні двигуни можуть виконуватись зі збудженням на статорі або роторі, з постійними магнітами або без збудження (реактивні).

В залежності від розташування обмотки збудження або постійних магнітів розрізняють двигуни з осьовим або радіальним збудженням.

Статор тороїдної форми та циліндричний ротор реактивного редукторного двигуна набирають з листів електротехнічної сталі. На внутрішній поверхні статора й зовнішній ротора є напівкруглі пази. Числа пазів статора та ротора не дорівнюють одне одному. Спіральна обмотка статора може виконуватись у двофазному або трифазному варіантах.

Розглянемо принцип дії редукторного двигуна з багатофазною обмоткою (рис.12.11).

Рис. 12.11. Конструктивна схема редукторного двигуна

Якщо магнітний потік має просторове положення , то зубці 1 та 1; 4 та 5' притягаються один до одного та їхні осі співпадають. Наступного моменту часу магнітний потік займе положення , тобто повернеться на кут

(12.21)

У зв'язку з магнітним притяганням ротор повертається таким чином, щоб співпала осі зубців 2, 2' та 5, 6'. Відбувається поворот на кут

. (12.22)

Але

(12.23)

Враховуючи в (12.22) формули (12.21), (12.23), одержимо:

(12.24)

В такому разі

(12.25)

Тоді зі співвідношення (12.25):

(12.26)

З формули (12.26):

(12.27)

де - коефіцієнт редукції.

Оскільки

(12.28)

З формули (12.27) та (12.28) одержимо:

(12.29)

Зі співвідношення (12.29) видно, що при зі зменшенням та збільшенням швидкість зменшується. Звичайно =1.

Якщо виконувати двигун з =1, то в цьому разі буде найбільше редукування швидкості, але один проти одного можуть знаходитись тільки по одному зубцю статора й ротора, тому зменшується магнітна провідність зазору й погіршується використання двигуна.

Тому вибирають парним числом:

де К=1, 2…

Якщо , то ротор обертається за напрямом поля, а при – проти.

Редукторні двигуни можливо виконувати з редукуванням у кілька ступенів, якщо встановити кілька роторів, розміщених один в одному, з певною кількістю пазів на зовнішній та внутрішній поверхнях.

Пуск в хід редукторних двигунів здійснюється або короткозамкненою обмоткою на роторі (при відносно великих швидкостях), або безпосереднім вмиканням в мережу без пускової обмотки (при малих швидкостях). В останньому випадку двигун втягується в синхронізм за рахунок малого моменту інерції ротора й реактивного моменту.

Ці двигуни виконуються на = 60-5000 об/хв при Вт; %. Наявність білячої клітки знижує ККД двигуна.

У зв'язку з малою швидкістю обертання двигуни не потребують особливого догляду. Їхніми перевагами є рівномірне обертання на протязі одного оберту й практична відсутність коливань ротора, що має велике значення в системах звукозапису та звуковідтворення.

В електропрогравачах інколи застосовують однофазні редукторні двигуни з . Оскільки у такого двигуна пусковий момент =0, він розкручується до подвоєної синхронної швидкості. При цьому в момент збільшення пульсуючого потоку всі зубці ротора притягаються до зубців статора. Коли потік спадає, диск ротора повертається далі по інерції. За період зміни магнітного потоку зубці два рази притягаються один до одного, тому швидкість обертання ротора:

Але , тому:

(12.30)

При випаданні з синхронізму ротор зупиняється. Для згладжування нерівномірної швидкості обертання ротор виконують хв.261інім з великим моментом інерції. При та Гц, =78 об/хв..