Управляемые двухфазные (исполнительные) двигатели

Реферат

Управляемые двухфазные двигатели, называемые также двухфазными исполнительными двигателями (ДИД), находят широкое применение в системах автоматического регулирования, используются как элементы обратной связи вычислительной машины и как силовые исполнительные двигатели в робототехнических комплексах.

Двухфазный исполнительный двигатель — это асинхронный двигатель малой мощности (0,1—300 Вт) с двухфазной обмоткой статора и короткозамкнутым ротором (рис. 3.14.6).

Одна из фаз статора называется обмоткой возбуждения wK и постоянно находится под напряжением Цв , а вторая называется обмоткой управления ww и питается напряжением Uyi амплитуда (рис. 3.14.6, а) или фаза (рис. 3.14.6, б) которого изменяется в зависимости от управляющего сигнала. В первом случае управление называется амплитудным, а во втором — фазовым. В обоих случаях выполняются условия образования вращающегося магнитного ноля: пространственный сдвиг обмо;

ток и w обеспечен конструкцией статора, а временной сдвиг токов — конденсатором С (см. рис. 3.14.6, а) или фазовращателем (рис. 3.14.6, б). Поэтому подобно рассмотренному выше однофазному конденсаторному двигателю исполнительный двигатель способен создавать пусковой момент.

К электродвигателям, работающим в составе устройств автоматики и вычислительной техники, предъявляются специфические требования. Сформулируем некоторые, наиболее важные из них:

  • 1) отсутствие самохода — самоторможение при снятии электрического сигнала управления;
  • 2) широкий диапазон регулирования частоты вращения;
  • 3) возможность реверсирования;
  • 4) малая инерционность ротора — высокое быстродействие.

Рассмотрим, как сформулированные требования реализуются в конструкции двухфазного исполнительного двигателя для случая амплитудного управления (см. рис. 3.14.6, а).

При снятии электрического сигнала управления (напряжение и ток обмотки гс у стали равны нулю) двухфазную асинхронную машину можно рассматривать как однофазную, механическая характеристика которой рассмотрена выше (см. рис. 3.14.2) и представлена на рис. 3.14.7, а пунктиром. Такая механическая характеристика не обеспечивает самоторможения двигателя, так как при любой частоте вращения, отличной от нуля, двигатель развивает вращающий момент.

6 стр., 2765 слов

Сигналы оповещения об опасностях, порядок их доведения до населения ...

... средствам проводного, радио и телевизионного вещания. Тексты сообщений с указанием порядка действий населения по сигналам оповещения гражданской обороны, предварительно записанные и заложенные на рабочие места дикторов радио и телевизионных студий ...

а — обладающего свойством самоторможения; б — для прямого и обратного вращающихся магнитных полей и результирующая Механическая характеристика двигателя, обладающего свойством самоторможения (отсутствие самохода), должна иметь вид, показанный на рис. 3.14.7, а сплошной линией. При любой частоте вращения двигатель развивает тормозной момент, гак как момент и частота вращения имеют противоположные знаки, т. е. направлены навстречу друг другу.

Покажем, что для обеспечения нужного вида характеристики ротор двигателя должен обладать повышенным сопротивлением. На рис. 3.14.7, б пунктиром изображены механические характеристики двигателя для прямого и обратного вращающихся магнитных нолей в случае ротора с большим значением активного сопротивления (см. рис. 3.11.2, б).

Результирующая механическая характеристика двигателя п (М) = = п (М Щ) ) — л (Мобр ), изображенная на рис. 3.14.7, б сплошной линией, обладает требуемыми свойствами. Таким образом, для устранения самохода ротор исполнительного двигателя должен иметь повышенное сопротивление [22, https:// ].

Докажем возможность получения широкого диапазона регулирования частоты вращения путем изменения амплитуды напряжения на обмотке управления Uy . Для этого построим механические характеристики двигателя при нескольких значениях напряжения. Построение начнем со случая равенства амплитуд напряжений, подводимых к обмоткам возбуждения и управления. При этом будут равны амплитуды токов /в и /у , а также амплитуды пульсирующих магнитных потоков, создаваемых каждой из этих обмоток. Фазосдвигающий конденсатор С обеспечивает сдвиг по фазе между токами /у и /в , равный п/2, в соответствии с формулой (3.3.7), обратные волны бегущего поля будут полностью компенсироваться, а ротор будет находиться во вращающемся магнитном ноле. Механическая характеристика, представленная на рис. 3.14.8, а , соответствует механической характеристике трехфазного асинхронного двигателя для случая ротора с большим активным сопротивлением. При уменьшении напряжения Uy амплитуда пульсирующего магнитного потока обмотки управления уменьшится, соответственно уменьшится его прямая и обратная составляющие. При этом отсутствует полная компенсация обратных нолей и ротор находится в магнитном иоле, которое можно рассматривать как два поля, вращающиеся в разные стороны и имеющие разные амплитудные значения Фт 11р > Ф»,обр .

Результирующую механическую характеристику получим суммированием двух механических характеристик, построенных на рис. 3.14.8, а пунктиром. На рис. 3.14.8, 6 изображено семейство механических характеристик для разных значений токов управления.

Полученные характеристики показывают, что плавным изменением напряжения управления можно обеспечить плавное регулирование частоты вращения двигателя.

3 стр., 1148 слов

Система управления государственной и муниципальной собственностью: ...

... обеспечения функционирования системы управления государственной и муниципальной собственностью (рис. 2.3). В системе управления государственной и муниципальной собственностью важное значение имеют ее задачи , раскрывающие своим содержанием сущность системы управления государственной и муниципальной собственностью. На различных этапах управления государственной и муниципальной собственностью, к его ...

Реверсирование двухфазного двигателя можно осуществить (см. параграф 3.3) переключением выводов любой из обмоток статора, что соответствует изменению фазы тока на 180°.

Исполнительный двигатель может обеспечивать высокое быстродействие, если будет обладать малым моментом инерции, что обеспечивается конструкцией двигателя с полым немагнитным ротором (рис. 3.14.9).

Двигатель состоит из внешнего статора 1 и внутреннего статора — сердечника 2. Статоры набираются из листов электротехнической стали. В пазах внешнего статора располагаются обмотки управления и возбуждения 3 , сдвинутые в пространстве, а внутренний статор служит для уменьшения воздушного зазора на ну ги магнитного потока и крепится на внутреннем выступе подшипникового щита 4. Полый ротор 5, выполненный в виде стакана, обычно из алюминиевых сплавов, жестко укрепляется на валу 6. Толщина стенок ротора составляет доли миллиметра. Момент инерции тонкого и легкого стакана очень мал, что обеспечивает высокое быстродействие двигателя. Кроме того, активное сопротивление такого тонкостенного ротора велико и обеспечивает нужный вид механических характеристик двигателя.

Двухфазные исполнительные двигатели получили широкое распространение, в основном, за счет малой инерционности ротора, что в совокупности со значительным пусковым моментом обеспечивает высокое быстродействие. Такие двигатели имеют и недостатки, обусловленные большим воздушным зазором (двойной зазор), — низкий КПД и коэффициент мощности и, следовательно, большие габариты и массу, чем у асинхронных двигателей обычного исполнения.