Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Специальные вопросы электропривода.doc
Скачиваний:
109
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
1.97 Mб
Скачать

Лекция №4 универсальные коллекторные микродвигатели

Универсальными коллекторными микродвигателями называют микродвигатели, которые могут работать как от сети постоянного тока, так и от однофазной сети переменного тока. Конструкция универсального коллекторного микродвигателя не имеет принципиаль­ных отличий от конструкции коллекторного микродвигателя постоянного тока, за исключением того, что всю магнитную систему (и статор, и ротор) выполняют шихтованной, а обмотку возбуждения – секционированной. Шихтованная конструкция статора и ро­тора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их про­низывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные потери мощности. Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе микродвигателя от сетей постоянного и переменного тока.

Универсальный коллекторный микродвигатель может быть вы­полнен как с последовательным, так и с параллельным и незави­симым возбуждением.

Рис. 1.10 Рис. 1.11

В настоящее время универсальные коллекторные микродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением (рис. 1.10). Обмотку возбуждения делят на две части, включаемые с разных сторон якоря. Такое включение, называемое симметрированием обмоток, позволяет уменьшить радиопомехи, создаваемые двигателем.

Работа универсального коллекторного микродвигателя постоян­ного тока ничем не отличается от работы микродвигателя постоян­ного тока с последовательным возбуждением. Работа на перемен­ном токе сопровождается рядом особенностей.

1. При питании двигателя от сети переменного напряжения ток якоря и поток возбуждения изменяются по синусоидальному за­кону:

,

где i и Im – мгновенное и амплитудное значения тока; β – сдвиг по фазе между потоком возбуждения и током в якоре; φ и Фm – мгно­венное и амплитудное значения потока; ω1 – угловая частота тока. Мгновенное значение вращающего момента m характеризуется выражением

, (1.40)

где k конструктивный коэффициент.

Изменение тока i, магнитного потока φ и вращающего момента m во времени показано на рис. 1.11. Из этого рисунка видно, что большую часть периода направление вращающего момента m не изменяется, так как одновременно с магнитным потоком полюсов меняет направление и ток якоря. Однако в некоторые промежутки времени, обусловленные сдвигом фаз между током якоря и магнит­ным потоком возбуждения, момент отрицателен и вращение ротора замедляется.

Вследствие большой частоты пульсации момента во времени и значительного момента инерции вращающихся частей непостоянст­во вращающего момента практически на работу двигателя влияния не оказывает.

Среднее значение вращающего момента определяем интегриро­ванием выражения (1.40):

, (1.41)

где I и Ф – действующие значения тока и магнитного потока; Т – период тока.

Следовательно, вращающий момент, развиваемый универсальным коллекторным микродвигателем при питании от сети переменного тока, определяется не только значением потока возбуждения и тока, как для случая питания от сети постоянного тока, но и сдвигом фаз между ними. Для получения наибольшего момента необходимо, чтобы магнитный поток возбуждения и ток якоря совпали по фазе, т.е. β = 0 и cos β = 1.

Поэтому для создания достаточного вращающего момента в двигателе параллельного и независимого возбуждения необходимо применять специальные фазосдвигающие цепочки для выполнения условия β ≈ 0.

2. Характеристики универсального коллекторного микродвигате­ля при питании от сети переменного тока несколько хуже, чем при питании от сети постоянного тока. Причина расхождения характе­ристик состоит в том, что при переменном токе на ток и его фазу существенное влияние оказывают индуктивные сопротивления об­моток якоря и возбуждения. Это влияние выражается, в частно­сти, в том, что при работе от сети переменного тока механическая характеристика несколько мягче, особенно при больших нагрузках (сплошные линии на рис. 1.12).

Как указывалось, с целью сближения характеристик обмотку возбуждения выполняют секционированной (см. рис. 1.10). При работе от сети переменного тока включается меньше витков обмотки возбуждения (выводы 1 – 2), чем при питании от сети постоян­ного тока (выводы 3 – 4). Уменьшение числа витков обмотки воз­буждения вызывает уменьшение магнитного потока и повышение угловой скорости ротора. Механическая характеристика приподни­мается, не меняя своей жесткости (пунктирная линия на рис. 1.12). Соотношение чисел витков, включенных при питании от различных сетей, должно быть таким, чтобы получилось наибольшее сближение характеристик при номинальной нагрузке Мном или нагруз­ках, близких к номинальным.

При одной и той же мощности на валу ток универсального кол­лекторного микродвигателя с уменьшенным числом витков обмотки возбуждения при работе от сети переменного тока больше, чем при питании от сети постоянного тока, на значение реактивной состав­ляющей тока. Потери мощности также больше, потому что добав­ляются потери в стали и увеличиваются потери в обмотках от роста потребляемого тока.

3. При работе универсального коллек­торного микродвигателя от сети переменно­го тока существенно ухудшается коммута­ция и усиливается искрение под щетками. Это объясняется тем, что коммутирующая катушка в данном случае пронизывается пульсирующим магнитным потоком воз­буждения и в ней наводится трансформа­торная эдс.

, (1.42)

Рис 1.12.

где ωк – число витков в коммутирующей катушке; f1 – частота тока, Гц.

Наличие в коммутирующей катушке нескомпенсированной трансформаторной эдс. приводит к неудовлетворительной коммутации и, как след­ствие, к значительным радиопомехам. С целью устранения радио­помех универсальные коллекторные двигатели выпускают со встро­енными в них фильтрами, но полностью устранить радиопомехи не удается. Это ограничивает применение универсальных коллектор­ных двигателей в системах автоматики и вычислительных устройствах.

Однако универсальные коллекторные микродвигатели довольно широко распространены благодаря тому, что они:

1) работают от источников как постоянного, так и переменного тока;

2) при работе от любого из источников позволяют просто, плавно и широко регулировать угловую скорость ротора изменением подводимого к двигателю напряжения и шунтированием якоря или обмотки возбуждения активным сопротивлением;

3) позволяют получать на промышленной частоте весьма высокую угловую скорость ротора (до 2000 рад/с), недостижимую при применении синхронных и асинхронных двигателей промышленной частоты без повышающего редуктора.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.