- •Введение
- •Электрические микромашины
- •Введение
- •Лекция 1
- •Раздел 1. Электрические микромашины общепромышленного примения
- •I. Основы теории однофазных и несимметричных двухфазных микромашин переменного тока
- •§ 1.1. Намагничивающие силы и магнитные поля однофазных микромашин
- •§ 1.2. Намагничивающие силы и магнитные поля несимметричных двухфазных микромашин
- •Лекция 2 § 1.3. Частота вращения эллиптического поля
- •§ 1.4. Получение кругового вращающегося магнитного поля в несимметричных двухфазных микромашинах
- •§ 1.5. Пусковые моменты несимметричных двухфазных микромашин
- •§ 1.6. Метод симметричных составляющих применительно к несимметричным двухфазным микромашинам.
- •Лекция 3 § 1.7. Схемы замещения несимметричных двухфазных микромашин
- •Лекция 4 § 1.8. Уравнения токов
- •§ 1.9. Электромагнитная мощность. Вращающий момент несимметричного двухфазного микродвигателя
- •§ 1.10. Энергетическая диаграмма. Потери мощности
- •Лекция 5 2. Асинхронные микродвигатели
- •§ 2.1. Общие сведения
- •§ 2.2. Принцип действия и основные особенности однофазных асинхронных микродвигателей
- •§ 2.3. Свойства фазосдвигающих элементов
- •§ 2.4. Получение кругового поля в конденсаторном микродвигателе
- •Лекция 6 § 2.5. Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором
- •§ 2.6. Асинхронный двигатель с рабочим конденсатором
- •§ 2.7. Асинхронный двигатель с пусковым и рабочим конденсаторами
- •§ 2.8. Асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением
- •§ 2.9. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами
- •§ 2.10. Универсальный асинхронный двигатель
- •§ 2.11. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть
- •Лекция 7 3. Синхронные микродвигатели
- •§ 3.1. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами
- •§ 3.2. Особенности пуска двигателей с постоянными магнитами
- •Лекция 8 § 3.3. Синхронные реактивные микродвигатели
- •§ 3.4. Вход в синхронизм
- •Лекция 9 § 3.5. Синхронные гистерезисные микродвигатели
- •Лекция 10 4. Универсальные коллекторные микродвигатели
- •Лекция 11 5. Бесконтактные двигатели постоянного тока
- •§ 5.1. Датчики положения ротора
- •Лекция 12 6. Тихоходные двигатели
- •§ 6.1. Дробные обмотки
- •§ 6.2. Двигатели с электромагнитной редукцией
- •Лекция 13 § 6.3. Двигатели с катящимся ротором
- •§ 6.4. Двигатели с волновым ротором
- •Лекция 14 7. Пьезоэлектрические микродвигатели
- •§ 7.1. Пьезоэлектрический эффект
- •§ 7.2. Конструкция и принцип действия пьезоэлектрических микродвигателей
- •§ 7.3. Применение пьезоэлектрических микродвигателей
- •Лекция 15 электрические микромашины автоматических устройств
- •1. Исполнительные двигатели
- •Асинхронные исполнительные двигатели § 1.1. Общие сведения
- •§ 1.2. Уравнения токов и схемы замещения асинхронных исполнительных двигателей
- •§ 1.3. Характеристики асинхронного исполнительного двигателя при разных способах управления
- •Лекция 18 2. Исполнительные двигатели постоянного тока
- •§ 2.1 Якорное управление исполнительным двигателем
- •§ 2.3. Полюсное управление исполнительным двигателем
- •Лекция 16
- •Лекция 18 § 1.4. Динамические свойства асинхронных исполнительных двигателей
- •§ 1.5. Самоход и пути его устранения
- •§ 1.6. Конструкции асинхронных исполнительных двигателей
- •Лекция 27 6. Поворотные трансформаторы § 6.1 Общие положения
- •§ 6.2. Синусно-косинусные поворотные трансформаторы.
- •§ 6.3 Симметрирование синусно-косинусных поворотных трансформаторов.
- •Лекция 19 § 2.3. Импульсное управление исполнительным двигателем постоянного тока
- •§ 2.4. Динамические характеристики исполнительных двигателей постоянного тока
- •§ 2.5. Конструкции исполнительных двигателей постоянного тока
- •Лекция 22 информационные микромашины автоматических устройств
- •4. Тахогенераторы § 4.1. Общие сведения
- •§ 4.2. Асинхронный тахогенератор
- •§ 4.3. Погрешности асинхронного тахогенератора
- •Лекция 23 § 4.4. Акселерометр
- •§ 4.5. Синхронный тахогенератор
- •§ 4.6. Тахогенераторы постоянного тока
- •Лекция 24 5. Индукционные машины систем синхронной связи - сельсины
- •§ 5.1 Общие положения
- •§ 5.2 Устройство сельсинов
- •§ 5.3 Работа сельсинов в индикаторном режиме
- •Лекция 25 мдс ротора
- •§ 5.4 Максимальный синхронизирующий момент
- •§ 5.5. Факторы, влияющие на точность работы сельсинов в индикаторном режиме
- •Лекция 26
- •§ 5.6. Работа сельсинов в трансформаторном режиме
- •§ 5.7. Некоторые особенности конструкции сельсинов
- •§ 5.8. Дифференциальный сельсин
- •§ 5.9. Магнитоэлектрические сельсины (магнесины)
- •Лекция 28
- •§ 6.4 Линейный поворотный трансформатор
- •§ 6.5 Поворотный трансформатор-построитель
- •§ 6.6. Погрешности поворотных трансформаторов
- •§ 6.7. Многополюсные поворотные трансформаторы
- •§ 6.8. Синусные обмотки
- •Заключение
- •Лекция 20 3. Шаговые двигатели
- •§ 3.1. Общие сведения о шаговых двигателях
- •§ 3.2. Реверсивные шаговые двигатели
- •Лекция 21
- •§ 3.3. Статический синхронизирующий момент
- •§ 3.4. Режимы работы шаговых двигателей
- •§ 3.5. Основные параметры и характеристики шаговых двигателей
Лекция 2 § 1.3. Частота вращения эллиптического поля
На рис. 1.2. показаны векторы прямо и обратно вращающихся НС (F1 и F2), а также вектор результирующей НС (FР) в различные моменты времени. Из рисунка видно, что большая ось эллипса равна удвоенной сумме, а малая ось удвоенной разности намагничивающих сил F1 и F2:
a= 2(F1 + F2); b = 2(F1 – F2).
Из последнего выражения легко увидеть, что при равенстве нулю одной из НС (F1 или F2), поле становится круговым, а при равенстве НС друг другу (F1 = F2) оно превращается в пульсирующее, т.е. эллипс вырождается в линию.
Рис. 1.2. К вопросу о частоте вращения эллиптического поля
Будем фиксировать через каждые 1/8·Т прямо и обратно вращающиеся НС F1 , F2 и их сумму Fp. За одно и то же время векторы F1 и F2 каждый раз будут поворачиваться на углы ± 45º, а их сумма Fp первый раз повернется на угол g1, второй раз на угол g2 и т.д. Из рис. 1.2 видно, что g1< g2, а поскольку временные отрезки одинаковые, это означает, что Fp вращается с переменной частотой.
Следовательно, эллиптическое магнитное поле вращается с переменной угловой частотой: большей возле малой оси эллипса и меньшей возле большой оси эллипса.
Исследованиями установлено [1], что
(1.7)
где: k = (F1 – F2)/(F1+ F2) - коэффициент формы эллипса.
Рис. 1.3. Осциллограмма мгновенной скорости эллиптического поля.
Используя формулу (1.7), найдем максимальные и минимальные значения мгновенной скорости вращения эллиптического поля.
Если w1t = 0, то sin w1t = 0, cos w1t = 1, wэ = kw1, а поскольку коэффициент kменьше 1, wэ = min.
Если w1t = p/2, то sin w1t = 1, cos w1t = 0, wэ = w1/k, а поскольку коэффициент kменьше 1, wэ = max.
На рис. 1.3 показана осциллограмма мгновенной скорости вращения эллиптического поля.
Эллиптическое поле вызывает неодинаковое насыщение участков магнитной цепи (где поле больше, там и насыщение больше), неодинаковые потери в стали, неодинаковые нагревы этих участков, магнитострикционные шумы.
Задача 1.3. Определите во сколько раз ωэ.max и ωэ.min отличаются от синхронной ω1 , если F2 = 0,5F1?
§ 1.4. Получение кругового вращающегося магнитного поля в несимметричных двухфазных микромашинах
Эллиптическое магнитное поле станет круговым, если одна из составляющих, например F2, будет равна 0:
(1.8)
Формула (1.8) справедлива, если:
FmA= FmB
cos(θ + β) = -1.
Отсюда вытекают два условия получения кругового магнитного поля в несимметричных двухфазных микромашинах:
амплитуды намагничивающих сил должны быть равны по величине, т.е. FmA = FmB = Fm;
сумма углов их пространственного и временного сдвига должна быть равна 180º , т. е. θ+β=180º.
Так как θ + β=180º , то в формуле (1.5) cos(θ - β) = - cos 2β или cos(β - θ) = - cos 2θ. Тогда величина круговой НС будет
(1.9)
Анализ формулы (1.9) показывает, что магнитное поле хотя и круговое, но не максимальное, если углы θ и β каждый в отдельности не равен 90º.
Задача 1.4. Определить, во сколько раз величина круговой НС при θ = 100о и β = 80о отличается от значения при θ = β = 90о.
§ 1.5. Пусковые моменты несимметричных двухфазных микромашин
Известно, что пусковые моменты асинхронных и синхронных двигателей при асинхронном пуске пропорциональны квадрату фазного напряжения, т. е. Mn ~ U2.
Поскольку U ≈ E = 4,44·f·w·kоб·Фm , то при отсутствии насыщения магнитной цепи Ф ~ F, U ~ F, следовательно, Mn = c· (F1² - F2² ), где c - коэффициент пропорциональности.
Подставляя (1.5), (1.6) в последнее равенство, получим:
С учетом того, что
окончательно будем иметь:
(1.10)
Следовательно, пусковой момент несимметричного двухфазного двигателя пропорционален произведению амплитуд намагничивающих сил и синусам углов их пространственного и временного сдвигов. Важно отметить, что максимум момента будет при θ = 90º и β = 90º.