Внутренний статор 5 набирается из листов электротехнической стали на цилиндрическом выступе одного из подшипниковых щитов. Он служит для уменьшения магнитного сопротивления на пути основного (рабочего) магнитного потока, проходящего через воздушный зазор. Полый ротор двигателя 2 изготовляется в виде тонкостенного стакана из немагнитного материала — чаще всего из сплавов алюминия. Своим дном ротор жестко укрепляется на оси 7, которая свободно вращается в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитах. Толщина стенок ротора зависит от мощности двигателя и колеблется в пределах А=0,1 ... 1 мм. Вследствие весьма малой массы ротор обладает незначительным моментом инерции, что является очень ценным свойством двигателя с полым немагнитным ротором, способствующим его широкому распространению. Между стенками ротора и статорами имеются воздушные зазоры δ1 и δ2, величина которых обычно не превосходит δ1 =δ2 =0,15... 0,25 мм.
Вследствие большого немагнитного промежутка δ=δ1+δ2+∆ двигатели с полым немагнитным ротором имеют большой намагничивающий ток (0,8... 0,9 от Iн) и низкий коэффициент мощности (cos φ). Большая сила намагничивающего тока приводит к большим электрическим потерям в обмотках двигателя и значительно снижает его КПД. С целью уменьшения электрических потерь двигатели с полым немагнитным ротором обычно конструируются так, что до 70% площади поперечного сечения статора у них занимают пазы с обмотками.
Принцип действия двигателя с полым немагнитным ротором состоит в следующем: переменный ток, протекая по обмоткам статора, создает вращающееся (в общем случае эллиптическое) магнитное поле, которое, пересекая полый ротор, наводит в нем вихревые токи; в результате взаимодействия этих токов с вращающимся магнитным полем двигателя возникает момент, который, действуя на ротор, увлекает его в сторону поля.
К положительным свойствам двигателей относятся:
· Малый момент инерции ротора, что в совокупности со значительным пусковым моментом обеспечивает хорошее быстродействие.
Электромеханические постоянные времени Тм подавляющего большинства современных двигателей не превышают 60 м*с даже у двигателей на 400... 500 Гц с большими скоростями вращения.
· Сравнительно хорошую линейность механических и регулировочных характеристик. У большинства двигателей нелинейность μ0,5 лежит в пределах от 0,05 до 0,15, что обеспечивает устойчивую работу двигателя почти при всех частотах вращения двигательного режима и кратность регулирования nmax/nmin= 100 ...200.
· Высокую чувствительность — малую величину сигнала трогания, что обеспечивается малым моментом инерции ротора, малой его массой, большим пусковым моментом и отсутствием радиальных сил притяжения ротора к статору. Последнее объясняется тем, что ротор немагнитный. Он не испытывает сил магнитного притяжения (которые часто приводят к залипанию ферромагнитных роторов) даже при большой неравномерности воздушного зазора.
· Плавность и бесшумность хода, постоянство пускового момента в любом положении ротора, что обеспечивается отсутствием пазов на роторе и вызываемых ими высших зубцовых гармоник поля.
К недостаткам двигателей относят:
· Низкий КПД, не превосходящий у большинства двигателей даже в номинальном режиме ηн = 0,2... 0,4 и значительно уменьшающийся при регулировании. Низкий КПД объясняется большими электрическими потерями в обмотке статора вследствие большого намагничивающего тока и в полом роторе вследствие его большого активного сопротивления.
· Низкий коэффициент мощности cos φ=0,2... 0,4 вследствие большого немагнитного промежутка между наружным и внутренним статорами.
· Большие габариты и масса, обусловленные первыми двумя недостатками. По габаритам и массе двигатель с полым немагнитным ротором больше обычных (силовых) асинхронных двигателей и исполнительных двигателей постоянного тока одной и той же номинальной мощности примерно в 2... 4 раза.
Асинхронные исполнительные двигатели с обычным короткозамкнутым ротором.
По конструктивному исполнению и свойствам асинхронные исполнительные двигатели с обычным ротором, имеющим короткозамкнутую обмотку, выполненную в виде беличьей клетки, можно разделить на две группы: 1) двигатели обычной конструкции, у которых механическая обработка всех деталей производится до сборки двигателя; 2) двигатели «сквозной» конструкции, у которых посадочные места под подшипники и внутренняя поверхность статора обрабатываются в полусобранном состоянии. Первые из этих двигателей имеют обычный для электрических микромашин воздушный зазор 0,15... 0,25 мм; вторые — уменьшенный зазор до 0,03 ...0,07 мм.
Двигатели обычной конструкции применяются чаще всего в обычной промышленной автоматике, где быстродействие системы не играет существенной роли и нет необходимости в исполнительных двигателях с малым моментом инерции ротора. Они имеют невысокую стоимость.
Момент инерции ротора обычного типа, состоящего из пакета листов электротехнической стали и обмотки, выполненной в виде беличьей клетки, во много раз больше момента инерции полого немагнитного ротора, поэтому в отношении быстродействия (T=0,2...1,5 с) двигатели с ротором обычной конструкции (с зазором 0,15...0,25 мм) значительно уступают двигателю с полым немагнитным ротором. Однако по некоторым свойствам они выгодно отличаются от последнего.
Двигатель с обмоткой в виде беличьей клетки на роторе может быть выполнен со значительно меньшим, чем у двигателя с полым ротором, магнитным сопротивлением на пути рабочего потока, что позволяет снизить намагничивающий ток, электрические потери от него в обмотке статора, а следовательно, повысить cosqp и КПД. Однако большого увеличения КПД у двигателей с ротором обычной конструкции (η=0,15...0,25) не наблюдается. Объясняется это тем, что одновременно с уменьшением электрических потерь в обмотке статора (за счет меньшего Iμ) здесь наблюдается увеличение электрических потерь в обмотке ротора. Дело в том, что индуктивное сопротивление рассеяния обычного ротора xR, стержни обмотки которого располагаются в пазах и окружены сталью, во много раз больше индуктивного сопротивления рассеяния полого немагнитного ротора, окруженного с двух сторон воздухом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.