Линейные ад

ЛАД – двигатель, в кот. Происходит преобразование электрической энергии в механическую без дополнительных мех. передач. Сердечник статора представляет собой плоскостную конструкцию, на внешней поверхности которого имеются пазы, в которых расположена обмотка статора соед-я по схеме звезда или треугольник. Принцип действия ЛАД основан на способности 3х фазной обмотки при таком пространственном расположении создавать бегущее магн. поле. Сердечник ротора расположен параллельно сердечнику статора 2. Статор в ЛАД называется индуктором1. В пазах ротора стержни обмотки ротора 3, по торцам они замкнуты. Бегущее поле индуктора пересекая витки обмотки ротора индуцирует в них ЭДС е₂, а т. к. обмотка кз в ней наводится ток I₂, который взаимодействуя с бегущим магн. полем статора создает силу F_ЭМ, причем F_ЭМ стремится переместить ротор и индуктор в разные стороны. Индуктор жестко закреплен на корпусе, следовательно возможность перемещения имеет только система ротора, поэтому ротор в ЛАД наз-ют бегунком. ЛАД используется в конвейерах, роботах, станках.

Однофазный аид

ОАИД имеет такую конструкцию, как 3х фазный. Однофазная обмотка статора занимает 2/3 пазов статора. Принцип действия АИД основан на способности однофазной обмотки создавать пульсирующее магн. поле. Магн. поток не изменяет своего положения в пространстве. Разложим магн. поток пульсирующего поля на 2 сост-щие S_ПP и S_ОБР: S_ПР=(n₁-n₂)/n₁=S,

S_ОБР=n₁-(-n₂)/n₁=(n₁- n₁+ n₁+ n₂)/n₁=2-S

Ф_ПР®Е_2ПР®J_2ПР взаимодействие с Ф_ПР®М_ПР |

Ф_ОБР®Е_2ОБР®J_2ОБР взаимодействие с Ф_обР®М_ОБР | M= M_ПР -M_ОБР

Т. к. S_ПР много меньше, чем S_ОБР, то частота тока прмой составляющей будет меньше частоты тока обратной составляющей и т.к. индуктивное сопротивление Х_2ОБР много больше, чем Х_2ПР , следовательно обратная составляющая тока ротора будет оказывать размагничивающее действие и уменьшать М_ОБР . Момент будет определяться прямой составляющей.

Аид с экранированными полюсами (эп)

На сердечнике статора 1 закреплены явно выраженные полюса 3, на которые надета обмотка статора 2, полюс сердечника статора имеет прорезь, которая смещена относительно основного полюса, и в которую вставляется медный кз виток 4. Равномерность воздушного зазора между полюсами 3 и ротором 5 обеспечивается за счет полюсных наконечников. При включении обмотки статора в сеть образуется магн. поток поля статора, который замыкает сердечник статора – полюс – воздушный зазор – сердечник ротора, т. к. на полюсе имеется кз виток. Магн. поток Ф имеет 2 составляющие Ф_Э и Ф¹ и пересекая кз виток наводит в нем ЭДС Е_К и ток I_K.

Ф_Э с составляющей магнитного потока Ф¹ образуют угол j. Этого сдвига достаточно для появления вращающегося эллиптического поля при включении обмотки возбуждения в сеть, т. е. АИД с эп обладает достаточным пусковым моментом М, что упрощает операцию пуска. Но наличие кз витка делает этот двигатель не реверсивным. Эти АИД обладают достаточно высоким КПД, но являются маломощными.

Асинхронный конденсаторный двигатель (акд)

АКД – однофазный двигатель. Для того чтобы получить круговое вращающееся поля фаза А включается непосредственно в сеть, а фаза В через рабочий конденсатор С_Р. за счет включения рабочего конденсатора при подаче питания на обмотку статора АКД образуется вращ-ся магн. поле. Эти 2х фазные АКД имеют высокий КПД, высокий коэффициент мощности cosj, но пусковые свойства не удовлетворительны. Для повышения пускового момента на время пуска параллельно рабочему конденсатору подсоединяют пусковой конденсатор. По мере разгона двигателя м увеличения эл. магн. мощности М_МАХ пусковой конденсатор автоматически отключается. Если пусковой конденсатор оставить включенным, то сумма емкостей конденсаторов и индуктивность катушки соизмеримы, что приведет к резонансу напряжения.

АИД сквозной конструкции (ск)

Для увеличения быстродействия возможно изменение конструктивных параметров АИД – уменьшение диаметра ротора и увеличение его длины, у обычных АИД l₂/d₂=1,6-2. При увеличении длины ротора и уменьшения его диаметра выигрываем в быстродействии, но при этом появляется несоосность между поверхность статора и ротора, что приводит к дополнительным потерям, поэтому выполняют расточку отверстий в подшипниковых щитах, это позволяет окончательную мех-ю доработку систем статора и ротора проводить одновременно. В таких АИД l₂/d₂=2-3.

АИД с полым немагнитным ротором

Ротор выполнен в виде тонкостенного алюминиевого стакана. На нем закреплена обмотка ротора 4 при помощи втулки 6. Статор выполняется из 2х конструкций: первая – внешний статор, на нем имеется обмотка возбуждения, вторая – внутренний статор 3. Внутренний статор предназначен для уменьшения магн. сопр-я между системой статора и ротора. За счет полой конструкции эти двигатели обладают повышенным быстродействием, увеличенным диапазоном регулирования частоты вращения, стабильность в работе и маломощность.

*********************

СД

СД в отличие от АД обеспечивают постоянство частоты вращения и ротор СД вращается с синхронной скоростью.

Выделяют 4 основные групы:

1. Явнополюсные СД с эл. магн. возбуждением

2. Явнополюсные СД с возбуждением постоянным магнитом

3. Явнополюсные реактивные СД

4. Невнополюсные гистерезисные СД

Принцип действия и конструкция СД

Рассм. упрощенную модель СД. Между полюсами статора и ротора при неподвижной системе статора возникают силы взаимного притяжения и эта сила F_M направлена вдоль оси полюсов. Если система статора начнет вращаться с некоторой скоростью n₁ относительно ротора, то оси полюсов статора и ротора относительно друг друга окажутся сдвинуты на некоторый угол q. В этом случае сила магн. притяжения F_M=F_n+F_t имеет 2 составляющие: нормальную и тангенциальную.(1.21)

Нормальные составляющие направлены вдоль оси полюсов, а совокупность тангенциальных будет являться причиной появления эл. магн. момента, под действием которого ротор приводится во вращение. Неявнополюсный статор с распределенной 3х фазной обмоткой включается в сеть переменного тока и образуется вращающееся магн. поле статора. Ротор СД имеет явнополюсную конструкцию. На полюса надеты полюсные катушки которые соединены последовательно и образуют обмотку возбуждения СД. Обмотка вожбуждения СД замыкается на контактные кольца, которые изолированы друг от друга и от вала ротора. Контактные кольца, а след-но и обмотка возбуждения имеют эл. контакт со щетками закрепленными на корпусе двигателя. Щетки через клеммную панель, а след-но и обмотка возбуждения получают питание от источника поcт. тока. Как правило, это тиристорные возбудительные устройства.

ОВ к I=®F_MOB®Ф_ОВ | М_ЭМ

ОС к I~®вращающееся магн. поле®Ф |

Результатом взаимодействия магн. поля статора и ротора является возникновение эл. магн. момента

Пуск СД

При пуске СД необходимо обмотку возбуждения включить на сопротивление в 10-15 раз превышающее сопротивление ОВ, т. к. магн. поток статора может навести в обмотке ротора ЭДС во много раз по величине превышающей допустимую, что приводит к пробою межвитковой изоляции. Кроме этого, если ОВ оставить включенной в сеть, то магн. поток возбуждения будет наводить дополнительную ЭДС в обмотке статора и результатом действия этой дополнительной ЭДС в обмотке статора будет появления тормозного момента.

M=m₁E₀U₁/w₁x_d+m₁U²₁/2w₁(1/x_q-1/x_d)_*

_*sin2q

x_d – индуктивное сопротивление поперечной оси, x_q – индуктивное сопротивление продольной оси

Эл. магн. момент СД

Т. к. ротор СД имеет явно полюсную конструкцию, то магн. сопротивление СД по поперечной и продольной осям оказывается неодинаковым. Продольная ось вдоль оси полюсов, поперечная вдоль межполюсного пространства. Поэтому эл. магн. момент имеет 2 составляющие основную и реактивную. Реактивная составляющая определяется в основном магн. сопротивлением по продольной поперечным осям.

Исполнительный синхроннй реактивнй двигатель (ИСРД)

СРД является СД с невозбудимым полюсным ротором. Возбуждение в СРД отсутствует: Е₀=0. Следовательно, составляющая М_ОСН=0, т.е. эл. магн. момент в СРД является реактивной составляющей. На рис. 1.23 показана явно полюсная конструкция ротора. Причем в полюсах ротора имеется кз обмотка как у АД, поэтому для СРД используют асинхронный пуск. В СРД в первый момент пуска работает как АД, а затем по мере увеличения частоты вращения ротора до 0,95n₁ происходит втягивание СРД в синхронизм и n₁=n₂.Для обеспечения максимального реактивного момента необходимо чтобы соотношение d_MAX/d_min было максимальным. Но при увеличении этого соотношения происходит увеличение воздушного зазора. Поэтому это является причиной увеличения тока статора, а при возрастании тока статора уменьшается КПД и коэффициент мощности. Оптимальное соотношение d_MAX/d_min=10/12. Если в алюминиевом корпусе сердечника ротора специальным образом разместить стальные полосы получим ротор неявнополюсной конструкции. При этом x_d/x_q=4-5, т.е. обеспечена явно полюсная конструкция ротора и появление реактивного момента. При этом ток статора остается неизменным. Поэтому СРД такой конструкции имеет больший КПД и cosj по сравнению c обычными СРД. Если эти стальные полосы замкнуть по торцам, получим пусковую кз обмотку, а соответственно обеспечим асинхронный пуск двигателя.