16. Асинхронные исполнительные двигатели

16.1. Общие сведения

Асинхронные исполнительные двигатели это двухфазные двигатели с двумя обмотками на статоре, сдвинутыми в пространстве на 90 электрических градусов (рис.1.1). Для того чтобы обмотки создавали вращающееся магнитное поле, необходим временной сдвиг токов в этих обмотках. В зависимости от способа сдвига токов различают три способа управления исполнительными двигателями: амплитудный (рис.1.1,а); фазовый (рис.1.1,б) и амплитудно–фазовый (рис.1.1,в).

При амплитудном управлении на обмотку возбуждения подается напряжение , а на обмотку управления – напряжение, переменное по амплитуде и сдвинутое по фазе относительно него на. Управление двигателем осуществляется изменением величины напряжения. Отношение напряжения управленияк напряжению возбуждения, приведенному к числу витков обмотки управления, называютэффективным коэффициентом сигнала

,

где – коэффициент трансформации; и – эффективные числа витков обмоток возбуждения и управления; – коэффициент сигнала.

Рис.1.1. Способы управления асинхронным исполнительным двигателем

Круговое магнитное поле и максимальная частота вращения имеют место только при 1. При– поле эллиптическое, а частота вращения меньше максимальной. При – поле пульсирующее; двигатель не вращается. Реверс двигателя осуществляется за счет изменения фазы напряжения управления.

При фазовом управлении на обмотку возбуждения подается напряжение сети , а на обмотку управления – постоянное по амплитуде напряжение, величина которого равна приведенному напряжению возбуждения , . Регулирование частоты вращения осуществляется изменением фазы напряжения управления. За коэффициент сигнала здесь принимается . И вновь: приполе круговое, частота вращения максимальная; приполе эллиптическое, частота вращения меньше максимальной. Приполе пульсирует, частота вращения равна нулю. Придвигатель изменяет направление вращения.

Амплитудно–фазовое управление чаще всего реализуется как конденсаторное. На первый взгляд этот способ кажется амплитудным, однако, это не так. Дело в том, что при изменении амплитуды напряжения управления , изменяется частота вращения двигателя, изменяется ток возбуждения, а поскольку напряжение на обмотке возбужденияравно разности напряжения сетии падения напряжения на конденсаторе, то оно изменяется как по величине, так и по фазе

Коэффициентом сигнала здесь принято называть отношение напряжения управленияк напряжению сети:.

Известно, что характеристики конденсаторного двигателя во многом зависят от того, как выбраны соотношения напряжений на обмотках и емкость конденсатора. Обычно их выбирают из условия получения кругового магнитного поля при пуске двигателя. Коэффициент сигнала, обеспечивающий это условие, обозначают . Поэтому приполе круговое, при– эллиптическое, при – пульсирующее.

Анализируя сказанное выше, можно сделать вывод, что несмотря на конструктивные различия способов управления асинхронным исполнительным двигателем, их объединяет общая идея управления: деформация магнитного поля от кругового к эллиптическому до пульсирующего.

Для обеспечения устойчивой работы двигателя во всем диапазоне частот вращения, для расширения зоны регулирования и, как узнаем из дальнейшего, для устранения самохода, асинхронные исполнительные двигатели изготавливают с роторами, имеющими большие активные сопротивления (рис. 1.2). В результате их критические скольжения всегда больше единицы (кривая 1). У обычных машин = 0,1¸ 0,5 (кривая 2).

Рис.1.2. Механические характеристики исполнительных (1) и силовых (2) асинхронных двигателей

Большие сопротивления ротора приводят к увеличению потерь и снижению механической мощности. Поэтому асинхронные исполнительные двигатели имеют полезную мощность в 2¸ 3 раза меньшую, чем силовые двигатели такого же габарита.