Бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели летательных аппаратов, страница 9

Индуктивные датчики с подмагничиванием могут вы­полняться очень малых размеров, с практически любым выходные сопротивлением, что облегчает их согласова­ние с элементами коммутирующих устройств, и имеют высокую надежность.

Для индуктивных датчиков с переменным рабочим зазором и с подмагничиванием магнитной цепи необходимо применение генераторов повышенной часто­ты. Частота генератора должна быть на порядок выше частоты коммутации. Повышение частоты питания позволяет уменьшить размеры датчиков, но увеличивает потери и мощность генератора повышенной частоты.

В применяемых бесконтактных двигателях постоян­ного тока частота генератора равна 10—100 кГц. Частота генератора повышенной частоты должна быть достаточ­но стабильной, так как при ее изменении меняется вели­чина выходных сигналов датчиков, что может нарушать работу коммутирующих устройств.

2.5 Инверторы с использованием полупроводниковых элементов

Инверторы для бесконтактных двигателей постоянного тока могут выполняться с применением транзисторов или управляемых диодов.

Устройство инвертора с использованием транзисторов с однополупериодным преобразованием (рисунок 20а) предусматривает включение последовательно с секцией силового транзистора, управ­ление которым производится непосредственно от датчика положения или через усили­тель. Усилитель в свою оче­редь может состоять из одного или нескольких тран­зисторов в зависимости от типа силового транзистора и мощности, посту­пающей от датчика. Практически наиболее выгодно применять датчики положения небольшой мощности, так как в этом случае возможно выполнение двигателя с более высоким к.п.д. и меньшими габаритами. При применении двухполупериодного. Преобра­зования секции обмотки якоря включаются, (рисунок 20б) по мостовой схеме при помощи четырех транзисторов, которые также управляются непосредственно датчиками положе­ния или через усилители. Из сравнения схем, представленных на рисунках 20 а) и б) видно, что при двухполупериодном преобразовании значи­тельно увеличивается число полупроводниковых элементов, усложняется схема и снижается ее надежность. Поэтому применение двухполупериодного преобразования может быть рациональным только для двигателей средней и большой мощности.

Рисунок 20 – Схемы инверторов на транзисторах: а – однополупериодного; б – двухполупериодного

Для надежной работы транзисторов и повышения к.п.д. инвертора транзисторы должны работать в режиме ключа. Поэтому сигналы от датчиков или предварительных усилителей должны иметь крутой фронт и величину, достаточную для насыщения транзисторов.

При выполнении инвер­тора с применением управ­ляемых диодов требования к сигналам от датчиков положения снижаются, так как после открытия диода сигналы датчика не ока­зывают влияния на его работу. Для управления диодом необходима значительно меньшая величина сигнала, чем для триода той же мощ­ности, и в инверторах для двигателей небольшой мощ­ности промежуточных усили­телей можно не применять. При этом схема значитель­но упрощается, а ее надеж­ность возрастает. Для га­шения управляемых диодов обычно используются кон­денсаторы, которые обеспечи­вают автоматическое гашение при включении противопо­ложной секции. Для снижения числа конденсаторов и повышения надежности схемы инверторов с управляемы­ми диодами желательно выполнять двигатели с четным числом секций.

2.6 Устройства для стабилизации скорости, регулирование скорости двигателей

В качестве устройств для стабилизации скорости мо­гут применяться центробежные регуляторы, тахометрические генераторы или просто дополнительные обмотки. При использовании центробежного регулятора возможно совмещение функций датчиков положения рото­ра, генератора повышенной частоты и регулятора скоро­сти в одном устройстве (рисунок 21а).

Рисунок 21 – Устройства для стабилизации скорости: а – система с центробежным регулятором; 1 – неподвижный магнитопровод; 2 – катушка генератора повышенной частоты; 3 – катушки управления; 4 – обмотка центро­бежного регулятора; 5 – вращающийся магнитопровод; 6 – центробежный регулятор; б – тахогенератор с когтеобразным якорем: 1 – магнитопровод якоря; 2 – обмотка якоря; 3 – индуктор.

На неподвижном ферритовом магнитопроводе специальной формы размещается основная катушка генератора повышенной ча­стоты и катушки, управляющие включением коммутирующих элементов. На подвижной части магнитопровода, расположенной на ро­торе и выполненной в виде сектора, находится многовитковая катушка и центробежный регулятор, замыкающий ее концы при превышении заданной скорости.

Для обеспечения надежной работы контактов регу­лятора в течение длительного времени желательно вы­полнять их на основе платины или золота. При необхо­димости центробежный регулятор может иметь герме­тичное исполнение.

Недостатком такой системы, как отмечалось, являет­ся неустойчивая работа регулятора при значительных вибрациях и ускорениях.

Тахометрические генераторы выполняются обычно магнитоэлектрическими с вращающимся цилиндриче­ским или звездообразным магнитом; для получения по­вышенной частоты генератор выполняют многополюс­ным. Конструкция якоря генератора может быть обыч­ной или когтеобразной. Когтеобразный якорь позволяет при любом числе полюсов иметь одну диско­вую обмотку, что значительно упрощает технологию ее изготовления.

Недостатком регуляторов с тахометрическим генера­тором является увеличение габаритов двигателя.

Для тахогенератора возмож­но использование магнитной цепи двигателя. В этом случае в пазах якоря укладывается дополнительная тахометрическая обмотка. Однако при этом возникает необходимость увеличения размеров пазов и следует учитывать влияние реакции якоря двигателя на напря­жение тахогенератора.