Электромашинные устройства автоматики

Классификация ЭУА по назначению

1. Измерительные преобразователи (сельсины, тахогенераторы, ВТ)

2. Усилительные уст-ва (эл. мех. усилители, магн. усилители)

3. Исполнительные органы (двигатели, генераторы)

Классификация эл. маш.

уст-в

1. Эл. генератор

2. Двигатель

3. Спец. машины

Осн. классификац-ый признак по роду тока

ЭУА

ЭДI~ ЭДI= Транс-ры

АД СД

АД

Принцип действия АД основан на явлении эл. магн. индукции и способности 3-х фазной обмотки при включении ее в сеть перем. тока создавать вращающееся магн. поле статора. Существует целый ряд конструктивных типов АД: с к. з. ротором, с фазным ротором, спец. АД.

Ад с к. З. Ротором (кзр)

Условно конструкцию АД с кзр можно рассм. с помощью 2-х систем: система статора и система ротора. Система статора: в корпусе 7 закрепляется сердечник статора 6, который выполняется шифтованным из листов эл. тех. стали толщиной 0,5. Эти листы изолируются др. от др. лаковой изоляцией для уменьшения потерь на вихревые токи. По внутр. пов-ти сердечника имеются пазы, в которые укладывается 3-х фазная обмотка статора 8. Концы обмотки статора выводятся на клеммную панель, которая размещается в коробке выводов 4.

Для того чтобы выполнялись требования безопасности обязательно выполняют заземление двигателя.

Система ротора ад с кзр

На валу ротора 2 надет сердечник ротора 5. Он также выполняется шифтованным, но без лаковой изоляции, т. к. потери на вихревые токи малы. По внешней пов-ти ротора выполняют отверстия, в которые давлением заливается расплавленный алюминий. Эти стержни по торцам замыкаются кольцами, т. е. обмотка ротора была выполнена в виде беличьего колеса. Вал ротора 2 вращается за счет подшипников качения 1,11, которые закрепляются в подшипниковых щитах 3,9. На валу ротора 2 для АД средней и большой мощности устанавливается центробежный вентилятор 10, за счет которого осущ-ся охлаждение двиг-ля. Лопасти вентилятора закрываются кожухом 12. На корпусе двиг-ля имеются ребра 13, за счет которых происходит дополн-е охлаждение.

Ад с фазным ротором (фр)

На валу ротора размещается шихтованный сердечник ротора, а по внеш. пов-ти сердечника выполнены пазы. В пазах ротора укладывается 3-х фазная обмотка ротора, соед-я по схеме звезда. Свободные концы обмотки ротора замыкают на контактные кольца, которые размещены на валу ротора изолированы от него и др. от др. На корпусе двигателя имеются щетки, к которым возможно подключение пускового и регулировочного реостата. Щетки осущ-ют эл. скользящий контакт с контактными кольцами т. е. с обмоткой ротора, по этому АД с фр – АД большой мощности, т. к. в них возможно изменение сопротивления обмотки ротора и уменьшение пускового тока и увеличение пускового момента.

Принцип действия ад

При включении 3-х фазной обмотки статора в сеть возникает вращ-ся магн. поле статора, которое пересекая витки обмотки ротора, наводит в ней ЭДС, а т. к. обмотка ротора замкнута на коротко, то в ней индуцируется ток. Поток тока ротора взаимодействует с потоком вращ. магн. поля статора, образуя эл. магн. момент, под действием которого ротор приводится во вращение. Но т. к. индуцируемый ток всегда противонаправлен причине его вызывающей, то токи ротора всегда стремятся задержать вращение ротора, но в силу своей малости создаваемый ими тормозной момент будет мал, ротор продолжит вращение, а частота вращения ротора будет меньше частоты вращения магн. поля статора. Эта степень отставания частоты вращения ротора от частоты вращения мгн. поля статора наз. скольжением. S=((n₁-n₂)/n₁)_*100%, S_НОМ=2-8%

Реверсирование АД

На клеммной панели есть 6 выводов, если поменять чередование фаз обмотки статора, ротор изменит направление вращения. АД снабжается специальными переключателями, которые осществляют реверсирование двигателя.

Обмотки статора по схеме Y и схеме ^

Один и тот же АД можно включать на 2 направления.

Потери и КПД АД

h=0,8-0,92%

Эл. магн. мощность и мех-я хар-ка АД

Мех-ой хар-кой АД наз-ся зависимость эл. магн. мощности от скольжения. Рис. 1.11. При пуске АД скольжение =1, ротор не подвижен. За счет включения АД в сеть перем-го тока создается вращ-ся магн. поле, которое взаимодействуя с индуцируемыми токами ротора, создает вращ-ся эл. магн. момент и ротор приводится во вращение. М=f(s), M=m_1*V₁²_*r’₂p/S_*2pf [(r₁+r’₂/s)²+(x₁+x’₂)]

1.n₂=0®S=1®M_П­®n₂­®1<S­<S_КР®M до M_MAX

2.При S_KP®M_MAX

По мере разгона двигателя скольжение от критического значения уменьшается до номинального.

3.S_KP=r’₂/(x₁+x’₂)¯S_HOMÞ M=M₂+M₀

В области номинального значения выполняется равенство моментов r₂ и x₂ приведенные значения сопротивлений обмотки ротора, М₂ нагрузочный момент двигателя, М₀ момент х/х, момент который развивает двигатель.

Анализ мех. хар-ки АД

Рассм. обл. АО: т. Н®S_НОМ, М=М₂+М₀

1. Допустим М₂­, М_НОМ<M₂+M₀®n₂®S­®т.В(М¹) ® М¹>M

2. Допустим М₂¯®n₂­®S¯®M¯®т.С®М^!!=М₂”+М₀, М_НОМ>М’₂+М₀

Обл. АО (0<S<S_KP) – обл. устойчивой работы двигателя

Обл. АL, т. К

1. Допустим М₂­®n₂¯, т.L (М_L¯)Þ S=1, т. е. режим кз для двигателя, чтобы этого не произошло для каждого АД предусмотрена тепловая защита, которая отключает двигатель от сети.

2. Допустим М₂¯®n₂­®M_К®т. N®А (S_KP). Для того чтобы избежать критических режимов для АИД рассчитывается перегрузочная способность l=М_МАХ/М_НОМ=2,2-,2,5. Обл. работы двигателя при изменении скольжения от 0 до S_KP – обл. неустойчивой работы двигателя.

Влияние напряжения в сети на мех. хар-ку двиг-ля

ìМ~U₁² За счет регулирования

í напряжения

îS_KP¹f(U₁) сети возможно изменение пускового момента.

Влияние активного сопр-я ротора на мех. хар-ку АИД

M_MAX=f(r’₂), r’₂₁< r’₂₂< r’₂₃< r’₂₄

S_KP< r’₂

За счет включния активного сопротивления в цепь ротора получаем увеличение пускового момента и при одном и том же нагрузочном моменте М₂ получаем изменение скольжения, а следовательно уменьшение частоты вращения ротора.

Рабочие хар-ки АИД

К особым требованиям предъявленным к АИД САУ и САР относят быстродействие, широкой диапазон регулирования частоты вращения. Линейность мех. и регулировочных хар-к, бесшумность в работе и габариты.

АИД с внеш. ротором (вн)

АИД с вн имеет обращенную конструкцию. Шихтованный сердечник статора 10 запрессован на втулке 9, которая надевается на неподвижную ось 7, через полую часть 2 неподвижной оси выводят концы обмотки статора 1 на клеммную панель. Шихтованный сердечник ротора 4 с расположенной в его пазах обмоткой ротора образует внешнюю систему АИД и снаружи на него крепится обод 11; обод 11 может иметь форму маховика, ролика и закрывается по торцам крышками 3; крышки 3 крепятся винтами крепления 5 на сердечнике ротора, т. е. конструкция внеш ротора позволяет придать АИД любую форму, поэтому эти АИД широко применяются в эл. инструменте, но все-таки главное применение АИД нашли как гиродвигатели и явл. осн элементом в гироскопических устройствах. Основной особенностью гиродвигателей является их способность при высокой частоте вращения сохранять неизменное положение оси вращения в пространстве.

М_КИН=J₂w₂, т. е. М_КИН­­+

жестМ=f(S)