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.

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

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 ...

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.