Действующее значение трансформаторной эдс

где ƒ— частота магнитного поля;

w_c — число витков секции.

Условием линейной коммутации будет

12.15.5. Чтобы уменьшить трансформаторную ЭДС, сокращают число витков в секции (w_c). Но, чтобы сохранить вращающий момент, увели­чивают количество секций. Поэтому коллекторные двигатели перемен­ного тока имеют много секций, а также коллектор с большим количе­ством пластин. Уменьшить е_Т можно также уменьшением магнитного потока.

Однако, чтобы сохранить вращающий момент, уве­личивают число пар полюсов. Поэтому кол­лекторные двигатели переменного тока обычно имеют много пар полюсов. Силу тока короткого замыкания, который возни­кает в секции, ограничивают сопротивлени­ем, включенным в эту секцию. Ток якоря протекает через такое сопро­тивление лишь во время коммутации (рис. 12.35).

12.15.6. Показатели двигателя при работе на переменном токе хуже, чем показатели работы на постоянном токе. В универсальном двигате­ле при питании от источника синусоидального тока используется только часть обмотки возбуждения.

7. Реакция якоря коллекторного двигателя переменного тока имеет пульсирующий характер. Для компенсации явления реакции яко­ря, кроме дополнительных полюсов, всегда используют компенсаци­онные обмотки. Практически все коллекторные двигатели переменно­го тока имеют компенсационные обмотки.

13.1. Классификация и назначение

13.1.1. Электрические машины малой мощности (от единиц до не­скольких сотен ватт) называются микромашинами. Электрические мик­ромашины применяются в системах управления и регулирования, бы­товых приборах, гироскопических устройствах, в устройствах вычислительной техники. Электрические микромашины дают возмож­ность решать задачу комплексной механизации и автоматизации произ­водственных процессов.

13.1.2. Есть несколько принципов классификации электрических мик­ромашин. Микромашины общего применения — это обычно двигате­ли малой мощности постоянного и переменного тока. Микромашины автоматических устройств и приборов выполняют, кроме того, та­кие функции, как измерение угла, скорости и ускорения, преобразова­ние напряжения, частоты и т. п.

Поэтому электрические микромашины можно разделить на такие группы

электрические микродвигатели;

информационные микромашины;

преобразователи и усилители мощности.

13.2. Коллекторные микромашины постоянного тока

13.2.1. Электрические микродвигатели можно классифицировать следующим образом:

коллекторные микродвигатели постоянного,

переменного тока и уни­версальные;

асинхронные;

синхронные.

13.2.2. Микродвигатели постоянного тока используют в различных приводах автоматических устройств. Двигатели, превращающие электрическую энергию (энергию электрического сигнала) в механическое перемещение вала, называются исполнительными двигателями по­стоянного тока.

Такие двигатели имеют якорь обычного типа или полый, или глад­кий, или дисковый, или цилиндрический с печатной обмоткой.

13.2.3. Распространен микродвигатель с якорем обычного типа. Эта машина конструктивно не отличается от двигателя постоянного тока общепромышленного исполнения, но имеет малую мощность. Корпус и полюсы статора шихтуются в виде одного пакета. Обмотка якоря при­соединяется к коллектору, ток подается с помощью щеточно-коллекторного узла. Такой двигатель и по характеристикам почти не отлича­ется от двигателей общепромышленного исполнения.

Есть машины с возбуждением от постоянных магнитов. На статоре этих двигателей расположен постоянный магнит цилиндрической фор­мы или несколько магнитов. В исполнительных двигателях магнитную систему делают ненасыщенной. В этом случае реакция якоря не влияет на магнитный поток машины, т. е. и на частоту вращения вала.

13.2.4. Конструкция двигателя постоянного тока с полым немагнит­ным якорем (рис. 13.1) включает в себя подвижные части — вал 1, полый якорь 2 и коллектор 3. В полости якоря расположен сердечник 4, который называется внутренним статором (неподвижный). На статоре находится обмотка возбуждения 5 с сердечником 6. Это — внешний статор.

Полый якорь представляет собой пластмассовый стакан, в который запрессована обмотка якоря. Обмотка может наноситься также на по­верхность полого якоря печатным методом.

У такой конструкции есть преимущества перед обычным коллектор­ным двигателем постоянного тока:

якорь имеет очень малую инерционность;

у якоря нет ферромагнитных участков, поэтому влияние реакции якоря незначительно;

из-за отсутствия радиальных сил притяжения якоря к статору умень­шается момент трения и соответственно механические потери двига­теля;

якорь не имеет зубцов, поэтому индукция в зазоре распределяется равномерно, что исключает возникновение пульсаций.

13.2.5. Для еще большего уменьшения инерции подвижных частей используют микродвигатели с дисковым якорем. Якорь представляет собой тонкий неметаллический диск с печатной обмоткой. Как коллек­тор работают неизолированные участки проводников, расположенные на поверхности диска. Дисковые и полые якори изготовляют также из -алюминия.

Двигатели с дисковым якорем недолговечны вследствие износа меди печатных проводников в месте расположения щеток. Двигатели с по­лым и дисковым якорем менее надежны при вибрациях и ударах.

КПД двигателей с полым и дисковым якорем, почти такой же, как КПД микродвигателя постоянного тока с барабанным якорем (0,3...0,45).

13.2.6. В исполнительных микродвигателях постоянного тока

обмотка возбуждения не присоединяется к обмотке якоря, и микромашины используют как дви­гатели постоянного тока независимого воз­буждения. Поэтому регулировать скорость вращения вала можно таким путем: изменением напряжения управления на об­мотке якоря (якорное управление, рис. 13.2); изменением напряжения управления на об­мотке возбуждения (полюсное управление, рис. 13.3).

В соответствии с законом регулирования обычных двигателей постоянного тока с независимым возбуждением при якорном управлении механическая характеристика двигателя не меняет линейности характера (рис. 13.4). Якорное управление устраняет возникновение самохода двигателя. Полюсное управление микродвигате­лем вызывает как изменение скорости вра­щения вала, так и наклон кривых механи­ческой характеристики (рис. 13.5). При полюсном управлении (сравнительно с якорным) потребляется меньшая мощность управления, но изменяется жесткость ме­ханической характеристики.

13.2.7. Ряд микромашин выполняют без обмотки якоря, с постоянными магнитами. В этом случае в пустоты полого якоря (рис. 13.1) вместо сердечника 4 размеща­ют постоянный магнит, а ротор выполня­ют без обмотки. При этом можно приме­нять только полюсное управление.

13.2.8. Тахогенератором называют электрическую машину, которая преобра­зует энергию вращения вала в электрический сигнал.

Конструкция тахогенератора постоянного тока не отличается от кон­струкции микродвигателя постоянного тока. Якорь может быть обыч­ным барабанным, или полым, или дисковым с печатной обмоткой. Тахогенератор может иметь постоянные магниты или независимое возбуждение. Ток возбуждения поддерживается постоянным.

Основной является выходная характеристика тахогенератора — за­висимость напряжения на нагрузке от скорости вращения вала.

Обычно ЭДС генератора постоянного тока л инейна относительно скорости вращения вала. На рис. 13.6 приведена выходная харак­теристика тахогенератора постоянного тока. Характеристика линейна, наклон зависит от сопротивления нагрузки. Для повышения линейности выходной характеристики це­лесообразно нагружать тахогенератор на большое внешнее сопротивление.