13.2.4. Безколекторний мікропривод постійного струму
У зв’язку з тим, що в двигуні постійного струму найненадійнішою ланкою є колектор, застосовуються різні конструкції та схеми безколекторного мікропривода постійного струму з напівпровідниковим комутатором [37, 41]. В одній з конструкцій статор має розподілену обмотку, а на роторі розташовані постійні магніти, які створюють основний магнітний потік. Конструктивно двигун схожий з кроковим двигуном з розподіленою обмоткою й постійними магнітами. Відмінність полягає в тому, що в кроковому двигуні комутація струму здійснюється за допомогою комутатора, частоту подачі імпульсів якого можливо регулювати. В мікроприводі постійного струму частота комутації окремо не регулюється, а задається датчиками положення ротора, які закріплені на статорі.
Обертаючий момент двигуна дорівнює:
,
(13.39)
де
с – магнітний потік статора;
р – магнітний потік ротора;
-
кут між векторами потоків
с
,
р
.
При співпаданні осей магнітних потоків с , р (кут =0 на рис.13.20,а) комутатор перемикає полярність струму в обмотці статора, в результаті чого знак моменту зберігається (рис. 13.20,б).
а) б)
Рис. 13.20. Принцип дії безколекторного двигуна постійного струму
В межах оберту виникає пульсація моменту. Але, якщо статорна обмотка багатополюсна, то пульсації моменту будуть малими.
Регулювання швидкості обертання ротора безколекторного двигуна постійного струму може здійснюватись за звичайною схемою якірного керування. При цьому створюються аналогічні механічні й регулювальні характеристики. Але більш раціональним є імпульсне регулювання дією на систему керування комутатора.
Реверс двигуна здійснюється зміною чергування полярності обмоток статора перемиканням датчиків положення ротора.
13.3. Пускові властивості й реакція якоря виконавчих двигунів постійного струму
Пуск в хід та реверс виконавчих двигунів постійного струму здійснюється звичайно без пускових реостатів, оскільки опір якоря відносно великий. При цьому у двигунів короткочасного й повторно-короткочасного режиму роботи кратність пускового струму по відношенню до номінального дорівнює 2÷3, а у двигунів тривалого режиму роботи – 6÷9. Кратність пускового моменту при цьому – 4÷5, а в деяких випадках може досягати 10.
Як у перехідних режимах, так і в усталених, виявляється реакція якоря. Вона порушує лінійність механічних та регулювальних характеристик. Але виявлення реакцій якоря суттєво залежить від конструкцій двигуна.
В двигунах з магнітоелектричним збудженням магнітна проникність матеріалу постійних магнітів дуже мала й лише в кілька разів перевищує магнітну проникність повітря. Тому поперечна МРС реакції якоря при номінальному струмі машини створює нехтовно малий магнітний потік. Але при великих кратностях струму якоря відносно номінального (наприклад, реверс) вплив поперечної МРС реакцій якоря може стати помітним. Тому при розрахунку реверсивних двигунів необхідно враховувати розмагнічуючу дію поперечної реакції якоря. В інших випадках достатньо враховувати тільки вплив подовжньої та комутаційної реакції якоря. У зв’язку з тим, що під впливом реакції якоря відбувається зміна магнітного стану постійних магнітів, для забезпечення постійності в їхній роботі необхідно до початку роботи піддати машину дії максимальної реакції якоря (реверс, коротке замкнення, безреостатний пуск).
Для одержання максимальної віддачі магнітів необхідно намагнічувати їх в машині.
У двигунів з печатною якірною обмоткою реакція якоря нехтовно мала у зв’язку з великим немагнітним зазором . Тому поле в повітряному зазорі під навантаженням майже не відрізняється від поля при холостому ході.