17. Асинхронные электродвигатели переменного тока. Принцип действия, устройство, передаточная функция, достоинства, недостатки.

От недостатка коллекторных электродвигателей свободны асинхронные электродвигатели переменного тока. В них нет коллектора и трущихся щеток, поэтому они не искрят и в них ничего не изнашивается.

Принцип работы асинхронных электродвигателей основан на создании в пространстве внутри статора вращающегося магнитного поля. На рис.4.17 изображены статор двухфазного электродвигателя с двумя парами катушек (а), переменное напряжение и переменное напряжение, подводимое к первой и второй парам катушек соответственно (б), а также направление силовых линий внутри статора в моменты времении(в).

(а)

(б)

(в)

Рис. 4.17 Статор двухфазного асинхронного двигателя (а), питающие напряжения (б) и вектор магнитной индукции внутри статора (в)

В момент времени во второй паре горизонтально расположенных катушек тока нет, так как. В это время, поэтому вектор магнитной индукциинаправлен вертикально вверх.

В момент времени t₂в первой паре вертикально расположенных катушек тока нет, так как. В это время, поэтому векторнаправлен горизонтально слева направо.

В момент времени имеем:,, поэтому векторнаправлен сверху вниз.

В момент времени имеем:,, поэтому векторнаправлен горизонтально справа налево.

Из рис. 4.17.в видно, что вектор магнитного поля внутри статора вращается по часовой стрелке с частотой питающих напряженийи.

Если поместить внутри статора замкнутый проводник в виде прямоугольной рамки, то в соответствии с правилом Ленца эта рамка будет вращаться за магнитным полем. Но из-за трения в подшипниках и возможной нагрузки на оси рамки частота ее вращения будет меньше, чем частота вращения поля . Поэтому двигатели этого типа называются асинхронными. Ротор асинхронных двигателей отличается от ротора коллекторных двигателей тем, что у него нет коллектора, а витки замкнуты, т.е. конец витка соединен с его началом.

Часто ротор выполняется в виде так называемого беличьего колеса, когда вместо витков медной проволоки в пазы ротора заливают расплавленный алюминий, а концы этих заливок соединяют общим алюминиевым кольцом. Такой ротор легко изготавливается и не выходит из строя при перегрузках электродвигателя.

В промышленных установках чаще используются трехфазные асинхронные двигатели. К этим двигателям подводится три переменных напряжения ,,, фазовый сдвиг между которыми равен.

18. Шаговые двигатели. Принцип действия, устройство, область применения.

В шаговом электродвигателе ротор поворачивается на определенный угол при подаче на него очередного импульса напряжения. На рис. 4.18 изображены статор (а), импульсы питающих напряжений ишагового электродвигателя (б) и вектор магнитного поля внутри статора (в).

Внутри статора расположен ротор в виде постоянного магнита с двумя полюсами. Разноименные полюса притягиваются, а одноименные полюса отталкиваются друг от друга, поэтому при появлении импульса в момент времени магнит ротора примет вертикальное положение, причем южный полюс ротора S будет вверху, а северный N внизу. В момент времениротор повернется на уголпо часовой стрелке, в момент времениповернется еще наи т.д. Для уменьшения шага угла поворота используют шестеренчатые передачи. Шаговые двигатели применяются в электромеханических часах, в графопостроителях, в матричных принтерах, в станках с ЧПУ, в роботах и т.д.

(а)

(б)

(в)

Рис. 4.18 Статор шагового двигателя (а), питающие напряжения (б) и вектор (в)