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 36

Допустим, что в рассматриваемый момент времени максимум магнитного поля совпадает с точкой А на статоре (рис. 13.7, а). В этом случае под действием силы Qротор притягивается к точке А статора. Если результирующее магнитное поле повернется в пространстве на некоторый угол α, то сила магнитного притяжения Qсместится на тот же угол (рис. 13.7,б). Разложив силу Qна две составляющие: Q_xи Q_y, видим, что сила Q_x, притягивая ротор к статору, стремится повернул, его. Под действием этой силы ротор и его катки повернутся на угол α, в результате чего минимальный воздушный зазор окажется в точке В.

Таким образом, при вращении результирующего несимметричного ноля точка А минимального зазора перемещается с синхронной угловой скоростью ω₁. Ротор же на своих катках поворачивается вокруг своей оси с угловой скоростью ω, значительно меньшей ω₁ в направлении, противоположном вращению поля. При этом синхронно с полем, но с малой скоростью по окружности с центром в точке О перемещается и центр ротора О'.

Действительно, при повороте магнитного поля в пространстве на один оборот (на угол 2π)ротор, перемещаясь своими катками по каткам статора, повернется вокруг своей оси в обратную сторону на угол β (рад), равный разности длин окружности катков статора и ротора, деленной на радиус катка ротора:

                                                  (13.1)

где R_c,R_p-радиусы катков статора и ротора.

Так как угловые скорости пропорциональны углам поворота за одно и то же время: ω/ω₁ = β/(2π), то с учетом (13.1)

откуда где  n₁= 60f, так как р= 1.

Выражение поэтому  можно получить частоту вращения роторабез применения специальных редукторов, на пример при частоте сети 50 Гц n = 2  ÷ 200 об/мин.

В ДКР с гладкими поверхностями катков статора и ротора при большом нагрузочном моменте на валу качение происходит с проскальзыванием и двигатель работает как асинхронный. В синхронных ДКР поверхности катков выполняют зубчатыми, что устраняет проскальзывание.

Основными достоинствами синхронных двигателей с катящимся ротором являются: малые частоты вращения выходного вала; большой вращающий момент (номинальный и пусковой); малая инерционность;возможность работы на упор (при n = 0) без заметного увеличения то ков и мощности. К недостаткам таких двигателей относятся: необходимость двойного питания и специальных кинематических устройств для передачи вращения с вала катящегося ротора на выходной вал двигателя, а также значительные вибрации, обусловленные центробежными силами.

Наряду с двигателями с катящимися роторами в схемах автоматики применяют двигатели с гибкими волновыми роторами (волновые двигатели). Роторы таких двигателей могут деформироваться под действием электромагнитных сил.

Если в расточке статора с m-фазной обмоткой, создающей двухполюсное вращающееся магнитное поле, поместить тонкостенный (гибкий) полый ротор из ферромагнитного материала (рис. 13.7,в,г) то под действием электромагнитных сил в местах, соответствующих максимальной индукции поля, ротор, деформируясь, притягивается к статору. При вращении поля в пространстве вдоль расточки статора области де формации ротора перемешаются синхронно с магнитным полем. При этом происходит обкатывание статора ротором.

При повороте поля на один оборот в пространстве ротор повернется вокруг своей оси на угол, равный разности длин окружностей статора и ротора, деленной на радиус ротора (13.1), т. е, так же, как жесткий ротор в двигателе с катящимся ротором.

Медленное вращение ротора вокруг своей оси с помощью специальных устройств передается на вал двигателя. В волновых двигателях, как и в двигателях с катящимся ротором, применяют зубчатые или гладкие катки.

В отличие от двигателей с катящимся ротором двигатель с волновым ротором может работать не только в двухполюсном (рис. 13.7, в), но и в многополюсном поле (рис. 13.7, г). Этот двигатель по принципу действия аналогичен двигателю с катящимся ротором, но обладает некоторыми преимуществами: 1) отсутствие при четном числе областей (точек соприкосновения ротора со статором) неуравновешенных центробежных и центростремительных сил, что обеспечивает работу двигателя без вибраций и шума; 2) лучшее быстродействие вследствие меньшего момента инерции ротора.