7.1.8. Асинхронний лінійний двигун (лад).

Лінійний електродвигун винайшов в 1902 р. англійський інженер Трамбета. В ЛАД електроенергія перетворюється безпосередньо в механічну енергію прямолінійного переміщення робочого органу машин і механізмів. В цих агрегатах відсутня громіздка проміжна механічна ланка, що перетворює обертовий рух в поступовий. Крім того, ці двигуни бесконтактні, тобто без механічних зв’язків між статором і вторинним елементом двигуна.

ЛАД використовуються в крнвейєрних лініях, в виконавчих елементах автоматики, у високошвидкісному надземному електротранспорті (швидкість понад 400–500 км/год.) в тому числі поїздів монорейкових естакадних шляхів на повітряній подушці або магнітній підвісці. (Один з випробувальних полігонів вагонів таких поїздів був розташований на березі Київського водосховища.

Л АД має такі ж конструктивні елементи як і звичайний асинхронний двигун, але дещо видозмінені. Поперечний перетин внутрішньої поверхні статора такого двигуна – прямолінійний, а не круговий. Такий статор можна уявити, якщо подумки розрізати статор звичайного асинхронного двигуна по радіусу і розгорнути на площині. В пазах такого статора розміщується трифазна обмотка. Вторинний елемент – також «пласка» конструкція (уявно отримана з розгорнутого ротора асинхронного двигуна) (рис. 7.13).

При підключенні обмотки статора до мережі трифазної напруги трифазна система струмів утворює магнітний потік, який рухається вздовж статора. Цей магнітний потік, що рухається, індукує в обмотці вторинного елемента ЕРС, під дією якої в ній виникає струм. Взаємодія струму з магнітним потоком, що рухається, утворює силу, яка випрямована в бік руху магнітного потоку і діє на вторинний елемент. Під дією цієї сили вторинний елемент почне переміщуватись в сторону розповсюдження магнітного потоку з деяким відставанням (ковзанням) від нього.

7.1.9. Однофазний асинхронний двигун.

На статорі однофазного асинхронного двигуна розташована одна обмотка. Ротор двигуна має короткозамкнуту обмотку. Протікаючий по обмотці статора змінний струм утворює пульсуючий магнітний потік, що змінює свій напрямок з частотою напруги мережі. Напрямок цього потоку постійний в часі і його значення в часі змінюється за синусоїдальним законом.

Пульсуючий магнітний потік можна уявити як результат складання двох рівних за величиною потоків, що обертаються з однаковою частотою, але в протилежних напрямках. Для кожного моменту часу векторна сума потоків, що обертаються, дорівнює пульсуючому магнітному потоку (рис. 7.14).

При нерухомому роторі ці потоки (Ф_І і Ф_ІІ) утворюють обертові моменти, напрямки яких, як вже нам відомо, співпадають з напрямком обертання магнітних потоків. Тобто потоки Ф_І і Ф_ІІ утворюють рівні, але протилежні за напрямком обертові моменти, в результаті чого ротор не може зрушити з місця. Якщо ротор обертати зовнішнім зусиллям в напрямку обертання потоку Ф_І, то потік Ф_І буде прямим, а потік Ф_ІІ зворотним до ротора. При цьому ковзання ротора по відношенню до потоків Ф_І і Ф_ІІ стає різним. Ковзання по відношенню до прямого потоку s_I = (n_I – n₂) / n_I = (n₁ – n₂) / n₁, а ковзання по відношенню до зворотного потоку s_IІ = (n_IІ + n₂) / n_IІ = (n₁ + n₂) / n₁ = [n₁ + n₁(1 – S_I)] / n₁ = 2 – s_I.

n_I = n_II = n₁ – оберти магнітних потоків; n₂ – оберти ротора.

Рис. 7.14.

П ри пуску двигуна s_І = 1 і s_ІІ = 1. Якщо s_І = 0, то s_ІІ = 2, а якщо s_І = 2, то s_ІІ = 0.

За залежностями М_І(s_I) i M_II(s_II) можна побудувати сумарний обертовий момент M(s) (рис.7.15). З цієї залежності можна побачити, що при s_І = s_ІІ = 1 обертовий момент М = 0. При зменшенні ковзання s_І двигун розвиває обертовий момент, направлений в сторону обертання потоку Ф₁; при зменшенні ковзання s_ІІ (s_ІІ < 1) – в сторону обертання потоку Ф_ІІ: отже, якщо якось привести ротор до обертання, то виникає момент М > 0, який буде підтримувати це обертання.

Д ля утворення початкового обертового моменту (для пуску двигуна) використовують спеціальну пускову обмотку (ПО), розташовану на статорі під кутом 90 до робочої (рис. 7.16). Послідовно з пусковою обмоткою включений конденсатор С, завдяки якому струм в цій обмотці випереджує за фазою напругу в мережі на деякий кут. Використання пускової обмотки забезпечує виконання двох необхідних умов отримання обертового магнітного потоку (зсув обмоток статора в просторі і зсув струмів в обмотках на деякий кут). Після розгону пускова обмотка відключається.