34
Лекция № 8
1. Электрические машины исполнительной группы.
2.Электрические машины информационной группы.
3.Электрические машины специальной группы.
II. Электрические машины исполнительной группы.
1.Двухфазные асинхронные двигатели.
2.Двигатели постоянного тока.
3.Шаговые двигатели.
1. Двухфазные асинхронные двигатели различаются по конструкции ротора:
а) с полым немагнитным ротором.
Двигатели характеризуются высоким быстродействием, но низким КПД, большими чем у асинхронных двигателей силовой группы габаритами.
б) с полым ферромагнитным ротором. КПД этих двигателей выше, габариты меньше, но и быстродействие ниже из-за большего момента инерции ротора. Они обладают самоторможением, время выбега у них отсутствует.
в) с короткозамкнутой обмоткой типа „беличья клетка”.
Эти двигатели наиболее просты в изготовлении, характеризуются высоким к.п.д.
Для всех двигателей этой подгруппы характерны: высокая линейность характеристик и большой пусковой момент.
2. Двигатели постоянного тока различают по конструкции ротора:
а) двигатели обычного исполнения, ротор шихтованный, возбуждение электромагнитное и от постоянных магнитов, сходны с двигателями силовой группы за исключением шихтованного статора.
б) двигатели с гладким беспазовым ротором. Обмотка наносится на поверхность ротора печатным способом или наклеиванием.
в) малоинерционные исполнительные двигатели с обычной или печатной обмоткой на роторе (якоре). Они бывают двух конструктивных разновидностей:
–с немагнитным дисковым якорем;
–с немагнитным полым цилиндрическим якорем;
Якорь таких двигателей выполняется из немагнитного материала (например, стеклотекстолита), на его поверхность электрохимическим способом наносятся части обмоток, которые соединяются затем кусочками фольги. Щетки скользят по поверхности печатной обмотки, как по коллекторным пластинам.
Достоинствами этих конструкций являются высокое быстродействие, высокая технологичность конструкции, отсутствие необходимости изоляции проводников, отсутствие необходимости коллекторных пластин, отсутствие потерь на вихревые токи в роторе.
35
Недостатки этих двигателей – низкая прочность якоря, высокий износ печатной обмотки, большая длина воздушного зазора.
3. Шаговые двигатели – двигатели дискретного действия, преобразующие импульсы управляющего напряжения в дискретные угловые или линейные перемещения с возможностью фиксации положения ротора. Современные шаговые двигатели являются многофазными, многополюсными синхронными машинами, ротор которых запитывается постоянным током, а статор переменным.
3. Электрические машины информационной группы.
1. Тахогенераторы постоянного и переменного тока.
2.Сельсины.
3.Вращающиеся трансформаторы.
4.Электрические машины гироскопических систем.
1. Тахогенераторы – это генераторы малой мощности (10 …50 Вт.), применяемые в САР для преобразования скорости вращения ротора в пропорциональный электрический сигнал, например, напряжение (датчики угловой скорости)
Uтг = kn2 = kΘ
Точность преобразования составляет 0,2 ÷ 0,5%, характеристика линейна. Тахогенераторы переменного тока обычно выполняются двухфазными асинхронными, тахогенераторы постоянного тока – с возбуждением от постоянных магнитов.
2. Сельсины (self sinchroniring) – электрические машины переменного тока предназначены для синхронной дистанционной передачи на расстояние углового перемещения или линейного, преобразованное в угловое. При этом между устройством, задающим угол (сельсином – датчиком) и устройством, принимающим передаваемую величину (сельсином – приемником) существует только электрическая связь. Эту электрическую связь между датчиком и приемником называют линией связи. Она соединяет роторные обмотки. Статорные обмотки запитываются от одной и той же сети для повышения точности работы системы.
В САУ и АС наибольшее распространение получили однофазные сельсины, по конструкции сходные с асинхронными машинами с фазным ротором (трехфазная обмотка). Статорная обмотка (однофазная) – обмотка возбуждения, роторная – обмотка синхронизации.
36
Рис. 1.29.
На явно выраженных полюсах статора расположена сосредоточенная обмотка возбуждения В, в пазах цилиндрического ротора – три распределительные обмотки синхронизации С, которые сдвинуты друг относительно друга на 1200 эл. и вполне аналогичны трехфазной обмотке обычной машины переменного тока. Обмотки ротора соединяются с внешними цепями с помощью контактных колец и щеток. Сердечники статора и ротора собраны из листовой электротехнической стали.
4. Вращающиеся (поворотные) трансформаторы (ВТ) – электрические машины переменного тока, предназначенные для преобразования угла поворота Θ в напряжение пропорциональное sinΘ , cosΘ или самому углу Θ поворота ротора. Они применяются в автоматических и счетно-решающих устройствах. По своей конструкции ВТ подобен асинхронному двигателю с фазным ротором и имеет на статоре и роторе симметричные двухфазные обмотки со сдвигом в пространстве на 900 эл. ВТ бывают – синусные, косинусные, синуснокосинусные, линейные.
Схема соединения синусно-косинусного вращающегося трансформатора
Рис.1.30.
37
4. Электрические машины гироскопических систем. К ним относятся:
а) гироскопические двигатели. Главное требование, предъявляемое к гиродвигателю – получение достаточно большого значения кинетического момента ротора. Наиболее распространенным типом является асинхронный двигатель с ротором типа „беличья клетка”, построенный по принципу обращенной машины.
б) датчики момента. Электромагнитными датчиками момента или моментными двигателями называются электрические машины, преобразующие подводимое к ним напряжение или ток управления в пропорциональный им вращающий момент. Датчики момента применяются как корректирующие устройства для управления гироскопом, а также как исполнительные механизмы в без редукторных силовых передачах. В качестве датчиков момента переменного тока используются двухфазные асинхронные машины с полым немагнитным или ферромагнитным омедненным ротором. Датчики момента постоянного тока имеют концентрическую обмотку управления, расположенную на торроидальном сердечнике и ротор в виде постоянного магнита.
в) датчики угла – устройства, позволяющие преобразовать угловое положение гироскопа в другую физическую величину (например U=kΘ ). В качестве датчиков угла могут применяться различные устройства: индукционные, электромашинные, потенциометрические и т.д.
г) микросины – представляют собой электрическую машину с явно выраженными полюсами, которая может выполнять функции, как датчика угла так и датчика момента.
4. Электрические машины специального назначения.
К этой группе можно отнести все рассмотренные выше типы машин, выполненные с учетом экстремальных условий эксплуатации. К этой группе относят также электромашинные усилители (ЭМУ) – устройства, предназначенные для усиления электрической мощности получаемой от различных маломощных измерительных элементов. Усиление мощности здесь достигается за счет использования энергии приводного двигателя, приводящего во вращение ротор ЭМУ. ЭМУ – коллекторные машины постоянного тока.