14. Асинхронные машины. Конструкция. Исполнит-е двигатели. Управление полем.
Принцип работы асинхронных машин основан на взаимодействии магнитного поля с движущимся проводящим телом. Ток, возникающий в контуре под действием меняющегося магнитного поля, создает магнитное поле, всегда направленное против внешнего магнитного поля. Проводящее тело увлекается движущимся магнитным полем. Асинхронный двигатель содержит статор, создающий вращающееся магнитное поле и ротор, содержащий короткозамкнутую обмотку. При вращении поля в обмотке создаются коротко замкнутые токи, создающие поле ротора, которое сдвинуто относительно поля статора таким образом, что возникает вращающий момент, направленный в сторону вращения магнитного поля статора.
Конструкция
Фазный ротор
На явно выраженных полюсах расположена фазовая обмотка по схеме звезды, концы выведены на внешние зажимы ч/з контактные кольца и щетки. Замыкается внешним реостатом.
Беличья клетка
Ротор представляет собой многополюсный барабан из изолированных пластин в пазы м/у неявно выраженными полюсами без изоляции помещается обмотка. Лобовые части закорачиваются проводящими кольцами.
Полый немагнитный ротор.
Выполняется в виде тонкостенного алюминиевого стакана. Внутри стакана располагается неподвижный магнитопровод. Обмотка такой машины двухфазная.
Большинство асинхронных двигателей – двухфазные, т.е. имеют две обмотки, на которые подаются сдвинутые на синусоидальные напряжения. При равенстве индукций обмоток статора результирующий вектор имеет постоянную скорость (круговое поле). Если каким-либо образом симметрия нарушена, круговое поле переходит в эллиптическое.
Средняя скорость вращения поля статора остается равной синхронной скорости, однако в течение оборота мгновенная скорость меняется максимально при минимуме вектора индукции и минимально при максимуме. Ротор в силу механической инерции вращается с примерно постоянной скоростью. Магнитное поле или обгоняет его, создавая вращающий момент, или отстает, создавая тормозящий момент. В результате скорость ротора уменьшается по мере увеличения эллиптичности поля и, когда эллипс вырождается в прямую линию, ротор останавливается.
Эллиптическое поле можно представить в виде 2х круговых вращающихся в разные стороны.
В этом случае механическую характеристику двигателя можно представить в виде суммы 2х характеристик. Когда эллипс вырождается в прямую, будет 2 одинаковых, но противоположных вращающихся магнитных поля.
Управление машины сводится к управлению эллиптичностью, меняя либо амплитуду одного из векторов (амплитудное управление), либо фазу между одинаковыми векторами (фазовое управление), либо то и другое (амплитудно-фазовое управление).
Амплитудное управление более экономично, т.к. потребление энергии меньше, однако зависимость момента от амплитуды не линейна.
Преимущества фазового управления:
Лучшая динамика двигателя
Постоянная времени не изменяется при изменении сигнала управления