Исполнительные асинхронные двигатели. Схемы замещения и параметры двухфазных исполнительных асинхронных двигателей. Вращающий момент двухфазного исполнительного асинхронного двигателя. Характеристики исполнительных асинхронных двигателей. Вращающиеся трансформаторы. Универсальные коллекторные двигатели и преобразователи. Синхронные машины общего применения. Синхронные двигатели для систем автоматики, страница 2

На статоре двигателя уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 эл.град (рис. 9.8,а). Одна из них - обмотка возбуждения 0В- включается в сеть, на другую - обмотку управления ОУ- подается сигнал управления .

Сдвиг фаз между напряжениями  и , необходимый для получения вращающегося поля, создают включением в цепь обмоток конденсаторов.

Иногда такие двигатели включают по мостовой схеме (рис. 9.8,б), когда на статоре уложены электрически связанные между собой двухслойные обмотки с одинаковым числом витков.

Регулирование частоты вращения двигателей осуществляют путем изменения напряжения  при постоянстве его фазы (амплитудное управление) или изменения фазы постоянного напряжения (фазовое управление). Часто применяют амплитудно-фазовое управление двигателем при одновременном изменении значения и фазы напряжения управления относительно напряжения возбуждения.

Направление вращения ротора исполнительного двигателя зависит от того, какое из напряжений ( или ) является опережающим по фазе.

Одно из основных требований, предъявляемых к исполнительному двигателю, заключается в том, что при снятии сигнала ротор должен остановиться без применения каких-либо тормозящих устройств, т. е. должен отсутствовать самоход. Для того чтобы это требование выполнялось, необходимо повысить активное сопротивление ротора до такого значения, при котором критическое скольжение по отношению к прямому полю имеет значение не меньше единицы.

На рис. 9.9 показаны зависимости вращающего момента от скольжения для прямого [M_I = f(s)] и обратного [M_II =f(s)] полей, а также результирующего момента M = f(s) при U_y = 0 и различных активных сопротивлениях ротора (наименьшее сопротивление соответствует рис. 9.9,а, наибольшее - рис. 9.9, в)

На рис. 9.9,а критическое скольжение по отношению к прямому полю s_m = 0,2 и результирующий момент пересекает при двигательном ре-жиме (0 ≤ s ≤1) ось абсцисс дважды: при s =1 и s = 0,02, т. е. при п = 0 и n = 0,98n₁. Таким образом, если двигатель работал при U_y0, а затем сигнал был снят (U_y = 0), то ротор не остановится в случае, когда момент сопротивления M_c меньше максимального результирующего момента M_max. Это свойство называют самоходом. Если двигатель работает вхолостую, т. е. M= 0, то он продолжает вращаться с частотой n = 0,98n₁.

При s_m = 0,7, U_y = 0 (рис. 9.9,6) ротор будет продолжать вращаться, если M<M_max. Отметим, что максимальный результирующий момент имеет значительно меньшее значение, чем в предыдущем случае. Частота вращения холостого хода п₀ = 0,9п₁.

При s_m = 1 (рис. 9.9, в) кривая результирующего момента пересекает ось абсцисс только в одной точке. В пределах 0 ≤ s_m ≤ 1 (двигательный режим) момент M отрицателен, т. е. является тормозящим. Поэтому при U_y = 0 ротор остановится. Очевидно, что и при s_m  1, U_y = 0 ротор вращаться не сможет, т. е. самоход будет отсутствовать.

Обычно считают, что критическое скольжение однофазного двигателя имеет то же значение, что и для трехфазной (симметричной) асинхронной машины:

Критерием отсутствия самохода является выражение

Практически, учитывая требования не только отсутствия самохода, но и линейности характеристик, параметры исполнительного двигателя выбирают так, чтобы s_m = 2 ÷ 5.

Помимо самохода, вызванного малым значением критического скольжения, может возникнуть еще самоход иного рода. При этом ротор начнет вращаться при включении только обмотки возбуждения. Причиной этого явления служит возникновение слабо эллиптического поля, обусловленного «эффектом короткозамкнутого витка». Таким витком может быть действительно случайно замкнутый на себя виток статорной обмотки, однако тот же эффект может получиться и при замыкании между собой листов статорного пакета, а также при плохой изоляции между листами и стягивающими их шпильками. Кроме того, неодинаковая магнитная проводимость листов статорного пакета по различным радиальным направлениям также может привести к этому явлению.