Бесконтактные электрические машины, страница 3

Существуют так же ДПР на основе магнитодиодов, резко изменяющих своё сопротивление при наложении магнитного поля.

Оптические ДПР, в которых может использоваться система отражающих зеркал на роторе и система фотодатчиков и фотоприёмников на статоре. Другой вариант фотоэлектрического ДПР содержит закреплённые на статоре фотодатчики и фортоприёмники (например светодиоды), а на роторе вращающуюся фотоширму с прорезями.

     Разрабатываются датчики и комутаторы, связанные в единое комутирующее устройство.

     Если требуется глубокое регулирование частоты , применяют ДПР типа бесконтактного сельсина. Такой датчик содержит на статоре первичную распределённую трёхфазную обмотку, питающуюся током повышенной частоты (5…10 кГц) и выходную обмотку катушечного типа. К обеим обмоткам примыкает стальной осесимметричный магнитопровод. На роторе несимметричный стальной сердечник. При вращении поле, созданное 3-фазной обмоткой искажается за счёт несимметрии сердечника ротора. И во вторичной обмотке наводится напряжение с частотой, зависящей от частоты вращения ротора. Такой ДПР фиксирует не только положение ротора, но и частоту с которой он вращается, а блок управления получается простым и лёгким.

     Датчики, фиксирующие положение амплитуды полного магнитного потока двигателя могут реализоваться на базе датчиков Холла, либо реагировать на насыщение магнитноой цепи. В машинах значительной мощности заметно проявляется реакция якоря и амплитуда полного потока будет сдвигаться. Поэтому датчики первого типа будут регистрировать положение ротора, а второго положение полного потока. В машинах малой мощности, где не так сильно сказывается реакция якоря различия между показаниями датчиков будут менее значительными.

6.Машины с электромагнитным возбуждением.

Это машины, возбуждение которых происходит от обмоток возбуждения.

Индукторной называется машина, у которой магнитная индукция в каждой точке рабочего зазора изменяется только по величине, а её направление остаётся постоянным. Т.о. индукция имеет пульсирующий характер, и содержит переменную (рабочую) и постоянную (нерабочую) составляющие. Якорная обмотка и обмотка возбуждения находятся на статоре, а изменение магнитного потока, сцеплённого с обмоткой якоря происходит за счёт периодического изменения магнитного сопротивления на пути рабочего потока при вращении зубчатого ротора.

Достоинствами является простота конструкции, высокая надёжность, хорошее регулирование, работоспособность в сложных окружающих условиях и агрессивных средах.

Главный недостаток – наличие постоянной нерабочей составляющей магнитного потока, который загружает магнитопровод и требует существенного увеличения его объёма.

Индукторные машины делятся на одноимённополюсные и разноимённополюсные.

В одноимённополюсных к якорю примыкают полюсы только одной полярности.

Рис 11 только а (б-3.18)

На статоре шихтованный пакет якоря 1 с якорной обмоткой 2 и кольцевая обмотка возбуждения 4. Ротор состоит из магнитомягкой втулки 5 и пакета 6 с выступами (зубцами). Ротор по отношению с статору имеет магнитную несимметрию, характеризующуюся различием минимального и максимального воздушного зазоров. Шаг ОЯ такой, что одна сторона секции ОЯ располагается под минимальным, а другая под максимальным зазорами.

Рис 12  (1   П1)

Макет изготовлен на базе пакета статора от серийного асинхронного двигателя с 36 пазами полузакрытого типа. Станина от машины постоянного тока. Кольцевая трёхфазная распределённая ОВ, уложенная в пазы пакета статора. Ротор из массивной стальной болванки.

     Предусмотренны меры, позволяющие работать машине от инвертора тока с естественной комутацией при высоких скоростях вращения: 1)Снижение сопротивлений пазового и лобового рассеяния за счёт применения проволочных пазовых и массивных лобовых демферов; 2)снижение сверхпереходных индуктивных сопротивлений за счёт применения короткозамкнутой демферной обмотки из алюминия; 3)увеличение интенсивности охлаждения.

Недостаток – уменьшение перегрузочной способности инвертора по току.

Недостатком такой машины является наличие дополнительного зазора, его можно устранить в двухпакетной ИМ.

Рис 13  (1    П3)

В такой конструкции активные зоны с ОЯ и зубчатым ротором размещаются по обоим сторонам от ОВ, а принцип действия тот же.

По сравнению с примером, рассмотренным выше имеет следующие достоинства: 1)отсутствуют паразитические воздушные зазоры, что ведёт к снижению МДС ОВ; 2)подшипниковые щиты имеют меньшую массу и могут быть выполнены из немагнитных матерьялов; 3)отсутствует влияние рабочего магнитного потока на рвботу подшипников.

В результате применения демферной обмотки повышается кратность перегрузки по току и моменту. Весьма эфективно применение песпазовой обмотки. Это выводит эти машины на уровень классических машин по использованию активных материалов, ведёт к гладкости фазной и линейной ЭДС ОЯ и к устранению зубчатых потерь.ъ

Но у беспазовой конструкции есть недостаток – увеличенное значение МДС ОВ из-за повышенной величины немагнитного зазора между сердечниками ротора и статора.

К недостаткам относится увеличенная длинна пазовой части обмотки якоря примерно 15…20%, что увеличивает индуктивное сопротивление пазового рассеяния, активное сопротивление и массу меди обмотки якоря.

Симметричная конструкция одноимённополюсной ИМ может быть реализованна в однопакетной машине с двухсторонним возбуждением, как на рисунке.

Рис.  14   (Б-3.19)

Обмотки возбуждения 4 с встречным направлением тока располагаются по обе стороны от якоря 1 и пакетаротора 6, создавая в активной зоне униполярный магнитный поток.

Принципы, заложенные в этой машине можно реализовать в пребедущей машине, если обмотки возбуждения включить не согласно, а встречно.

Все рассмотренные одноимённополюсные машины являются машинами с радиально-осевым потоком и имеют жёсткое ограничение на геометрический фактор.

В разноимённополюсных к якорю примыкают полюсы с различной полярностью.

Рис15  (Б-3.20)

На внутреней поверхности шихтованного пакета 1 располагается несколько крупных пазов с ОВ 2 из рамочных катушек со сторонами параллельными оси. Соседние катушки имеют встречное по контуру направление тока возбуждения. Между крупными мелкие пазы, в них уложена якорная обмотка 3. Ротор машины выполняется шихтованным.