Асинхронные исполнительные (или управляемые) двигатели, страница 2

Круговое вращающееся поле при амплитудном управлении не­зависимо от режима работы двигателя имеет место при α е = 1, т. е. когда Uy=UB'=Uyo. Напряжение управления Uy0, со­ответствующее круговому полю, обычно принимается за номиналь­ное. При всех других напряжениях управления Uy не равное Uyo поле дви­гателя эллиптическое, при Uy =0 — пульсирующее. Реверс двига­теля при амплитудном управлении достигается путем изменения фазы напряжения управления на полпериода (180°).

При фазовом управлении (рис. 2, б) на обмотку воз­буждения, так же как и при амплитудном управлении, подается напряжение сети (UB = U1= const). На обмотку управления пода­ется постоянное по значению (амплитуде), равное приведенному напряжению возбуждения (UB'=UB/k) напряжение управления Uy=Uy0, которое в процессе регулирования изменяется по фазе (β=var). Величина сигнала управления обычно оценивается ко­эффициентом сигнала, за который здесь принимается sin β.

При сдвиге Uy и UB на четверть периода (90°), т. е. при sin β  = 1, в двигателе независимо от режима работы (частоты враще­ния) имеет место круговое вращающееся поле. При 0 <sin β < l поле эллиптическое; при sin β  = 0 — пульсирующее; при sin β <0 ротор двигателя изменяет направление вращения.

Амплитудно-фазовое управление асинхронным ис­полнительным двигателем в схемах автоматики осуществляется од­ним из двух способов: 1) в двигателях, у которых напряжение на обмотке возбуждения постоянно равно напряжению сети (Uв=U1= const), путем одновременного изменения, как по значению, так и по фазе напряжения управления Uу; 2) в двигателях, у кото­рых последовательно с обмоткой возбуждения включается фазосдвигающий конденсатор (в конденсаторных двигателях) путем из­менения напряжения управления Uу только по значению — ампли­туде (рис.2, в).

На первый взгляд, второй способ является не амплитудно-фазо­вым, а амплитудным, однако это не так. Дело в том, что при изме­нении напряжения Uу по амплитуде в конденсаторном двигателе одновременно как по значению, так и по фазе изменяется напряжение непосредственно на обмотке возбуждения.

Изменение (регулирование) частоты вращения исполнительных двигателей при всех рассмотренных выше способах управления происходит за счет изменения характе­ра—деформации вращающегося магнитного    поля.    Уменьшение частоты вращения  достигается путем    увеличения эллиптичности — возрастания обратно вращающегося поля, которое создает тормозящий момент. Недостатком такого регулирования является его неэкономичность. Наряду с рассмотренны­ми выше тремя основными способами регулирования частоты вращения асинхрон­ных исполнительных двига­телей на практике, хотя и значительно реже, находят применение и некоторые другие способы регулирования: 1) регули­рование пространственным сдвигом осей обмоток; 2) подмагничиванием постоянным током; 3) частотное регулирование; 4) им­пульсное регулирование и др.

С целью обеспечения устойчивой работы двигателя во всем диа­пазоне частот вращения от n=0 до n = nс, расширения зоны регу­лирования, а также устранения самохода асинхронные исполни­тельные двигатели изготовляются с роторами, имеющими большое активное сопротивление. Критическое скольжение асинхронных ис­полнительных двигателей в отличие от обычных асинхронных дви­гателей (у которых sK=0,1...0,5), всегда больше единицы. На рис. 3 представлены для сравнения механические характеристики обычного и исполнительного двигателей. Части характеристик, обе­спечивающие устойчивую работу, выделены жирными линиями.

Рис. 3 - Механические характеристики асин­хронных   двигателей   обычного — силового (1) и   исполнительного (2)

Увеличение активного сопротивления ротора, обеспечивая необ­ходимые исполнительному двигателю свойства, приводит к умень­шению механической мощности на валу и КПД. Номинальная мощ­ность исполнительного двигателя примерно в 2...3 раза меньше но­минальной мощности обычного двигателя того же габарита.

В настоящее время в качестве асинхронных исполнительных двигателей применяются исключительно двигатели с короткозамкнутыми роторами. В зависимости от конструкции ротора асинхрон­ные исполнительные двигатели можно разделить на двигатели с полым немагнитным ротором, на двигатели с обычным ротором, имеющим обмотку, выполненную в виде «беличьей клетки», и на двигатели с полым ферромагнитным ротором.

Самоход и пути его устранения.

Самоходом называется вращение ротора асинхронного испол­нительного двигателя при отсутствии сигнала управления е=0; sin p=0; a=0). На  практике  встречаются  два   вида   самохода:

1.  параметрический самоход, причиной которого  является непра­вильный выбор параметров двигателя   при его    проектировании;

2.  технологический самоход, появляющийся из-за технологических допусков и низкокачественного изготовления двигателя.

Параметрический самоход обычно проявляется при снятии сигнала управления у двигателя, работающего с малым моментом сопротивления на валу,— его ротор продолжает вращаться и после того, как с обмотки управления снят сигнал.

При снятии сигнала управления исполнительный двигатель практически становится однофазным. Известно, что если ротор обычного силового однофазного асинхронного двига­теля приведен во вращение с помощью пусковой обмотки, то он не остановится и после отключения этой обмотки (соответствующей у исполнительных двигателей обмотке управления) при условии, что момент сопротивления будет не больше момента, развиваемого двигателем. Такое явление — явление самохода — недопустимо в исполнительных двигателях, так как в этом случае двигатель ста­новится неуправляемым. Ротор исполнительного двигателя должен вращаться лишь при наличии сигнала (напряжения) на обмотке управления.

С целью устранения самохода асинхронные исполнительные двигатели изготовляют с повышенным активным сопротивлением ротора. Увеличение активного сопротивления ротора, как известно, смещает максимум механической характеристики в сторону мень­ших скоростей (больших скольжений s), в результате чего резуль­тирующий момент двигателя в однофазном режиме, являющийся суммой моментов от прямого и обратного полей, уменьшается а в том случае, когда критическое скольжение равно или больше единицы, становится даже отрицательным.