Motoare executive asincrone

Motoarele de acționare asincrone sunt utilizate în sistemele automate de control pentru a controla și regla diferite dispozitive.

Motoarele de acționare asincrone încep să funcționeze atunci când li se dă un semnal electric, pe care îl transformă într-un anumit unghi de rotație al arborelui sau de rotație a acestuia. Îndepărtarea semnalului are ca rezultat trecerea imediată a rotorului motorului în funcțiune la o stare staționară, fără utilizarea dispozitivelor de frânare. Funcționarea unor astfel de motoare continuă tot timpul în condiții tranzitorii, drept urmare frecvența de rotație a rotorului adesea nu atinge o valoare staționară cu un semnal scurt. La aceasta contribuie și pornirile frecvente, schimbările de direcție și opririle.

Prin proiectare, motoarele executive sunt mașini asincrone cu o înfășurare a statorului în două faze, realizate astfel încât axele magnetice ale celor două faze ale sale să fie deplasate în spațiu unul față de celălalt, și nu la un unghi de 90 de grade.

Una dintre fazele înfășurării statorului este înfășurarea de câmp și are cabluri la bornele etichetate C1 și C2.Celălalt, acționând ca o bobină de control, are fire conectate la bornele etichetate U1 și U2.

Ambele faze ale înfășurării statorului sunt alimentate cu tensiuni alternative corespunzătoare de aceeași frecvență. Deci, circuitul bobinei de excitare este conectat la rețeaua de alimentare cu o tensiune constantă U și un semnal este furnizat circuitului bobinei de control sub forma unei tensiuni de control Uy (Fig. 1, a, b, c).

Orez. 1. Scheme de pornire a motoarelor executive asincrone în timpul controlului: a — amplitudine, b — fază, c — faza de amplitudine.

Ca urmare, în ambele faze ale înfășurării statorului apar curenți corespunzători, care, datorită elementelor de defazare incluse sub formă de condensatori sau un regulator de fază, sunt deplasați unul față de celălalt în timp, ceea ce duce la excitarea un câmp magnetic rotativ eliptic, care include rotorul cuștii de veveriță.

La schimbarea modurilor de funcționare ale motorului, câmpul magnetic rotativ eliptic în cazuri limită devine alternativ cu o axă fixă ​​de simetrie sau rotație circulară, ceea ce afectează proprietățile motorului.

Pornirea, reglarea vitezei și oprirea motoarelor executive sunt determinate de condițiile de formare a câmpului magnetic prin controlul în amplitudine, fază și amplitudine-fază.

În controlul amplitudinii, tensiunea U la bornele bobinei de excitație se menține neschimbată și se modifică doar amplitudinea tensiunii Uy. Defazajul dintre aceste tensiuni, datorită condensatorului deconectat, este de 90 ° (Fig. 1, a).

Controlul de fază se caracterizează prin faptul că tensiunile U și Uy rămân neschimbate, iar defazarea dintre ele este reglată prin rotirea rotorului regulatorului de fază (Fig. 1, b).

Cu controlul amplitudinii-fază, deși este reglată doar amplitudinea tensiunii Uy, dar, în același timp, datorită prezenței unui condensator în circuitul de excitare și a interacțiunii electromagnetice a fazelor înfășurării statorului, există o simultană modificarea fazei tensiunii la bornele înfășurării pentru excitare și defazarea dintre această tensiune și tensiunea de la bornele bobinei de control (Fig. 1, c).

Uneori, pe lângă condensatorul din circuitul de înfășurare de câmp, este prevăzut un condensator în circuitul de înfășurare de control, care compensează forța de magnetizare reactivă, reduce pierderile de energie și îmbunătățește caracteristicile mecanice ale motorului cu inducție.

În controlul amplitudinii se observă un câmp magnetic circular rotativ la un semnal nominal indiferent de turația rotorului, iar atunci când acesta scade, acesta devine eliptic.În cazul controlului de fază, un câmp magnetic rotativ circular este excitat doar cu un semnal nominal și o defazare între tensiunile U și Uy, egală cu 90 ° indiferent de turația rotorului, și cu o schimbare de fază diferită devine eliptică. În controlul amplitudinii-fază, un câmp magnetic rotativ circular există într-un singur mod - la un semnal nominal în momentul pornirii motorului și apoi, atunci când rotorul accelerează, acesta devine eliptic.

În toate metodele de control, viteza rotorului este controlată prin schimbarea naturii câmpului magnetic rotativ, iar direcția de rotație a rotorului este schimbată prin schimbarea fazei tensiunii aplicate la bornele bobinei de control cu ​​180 °. .

Pentru motoarele executive asincrone sunt impuse cerințe specifice în ceea ce privește lipsa puterii autopropulsate care oferă o gamă largă de control al vitezei rotorului, vitezei, mari cuplul de pornire și putere scăzută de control cu ​​păstrarea relativă a liniarității caracteristicilor lor.

Motoarele executive asincrone autopropulsate se manifestă sub formă de rotație spontană a rotorului în absența unui semnal de control. Este cauzată fie de o rezistență activă insuficient de mare a înfășurării rotorului - autopropulsată metodic, fie de performanța slabă a motorului în sine - autopropulsat tehnologic.

Primul este eliminat în proiectarea motoarelor, care prevede producerea unui rotor cu rezistență crescută la înfășurare și alunecare critică scr = 2 — 4, care, în plus, oferă o gamă largă stabilă de control al vitezei rotorului, iar al doilea - producție de înaltă calitate de circuite magnetice și bobine de mașină cu asamblare atentă.

Deoarece motoarele executive asincrone cu un rotor scurtcircuitat cu rezistență activă crescută se caracterizează printr-o viteză scăzută caracterizată printr-o constantă de timp electromecanică — timpul în care rotorul crește viteza de la zero la jumătate din viteza sincronă — Tm = 0,2 — 1,5 s. , apoi în instalaţiile automate se acordă preferinţă pentru control motoarele executive cu rotor gol nemagnetic, în care constanta de timp electromecanica are o valoare mai mică — Tm = 0,01 — 0,15 s.

Motoarele executive cu inducție cu rotor gol, de mare viteză, au atât un stator exterior cu un circuit magnetic de construcție convențională, cât și o înfășurare în două faze cu faze care acționează ca înfășurări de excitare și control, precum și un stator intern sub formă de goluri feromagnetice laminate. cilindru montat pe scutul rulmentului motorului.

Suprafețele statoarelor sunt separate printr-un spațiu de aer, care în direcția radială are o dimensiune de 0,4 - 1,5 mm. În spațiul de aer, există o sticlă din aliaj de aluminiu cu o grosime a peretelui de 0,2 - 1 mm, fixată pe arborele motorului. Curentul de repaus al motoarelor asincrone cu un rotor gol nemagnetic este mare și ajunge la 0,9 Aznom, iar randamentul nominal = 0,2 — 0,4.

În instalațiile de automatizare și telemecanică se folosesc motoare cu rotor feromagnetic gol cu ​​grosimea peretelui de 0,5 — 3 mm. În aceste mașini, folosite ca motoare executive și auxiliare, nu există un stator intern, iar rotorul este montat pe un dop metalic presat sau două capete.

Spațiul de aer dintre suprafețele statorului și rotor în direcția radială este de numai 0,2 - 0,3 mm.

Caracteristicile mecanice ale motoarelor cu rotor feromagnetic gol sunt mai aproape de liniare decât caracteristicile motoarelor cu rotor convențional bobinat în formă de veveriță, precum și cu un rotor realizat sub forma unui cilindru gol nemagnetic.

Uneori, suprafața exterioară a unui rotor feromagnetic gol este acoperită cu un strat de cupru cu o grosime de 0,05 - 0,10 mm, iar suprafețele sale de capăt cu un strat de cupru de până la 1 mm pentru a crește puterea nominală și cuplul motorului, dar eficiența acestuia scade oarecum.

Un dezavantaj semnificativ al motoarelor cu rotor feromagnetic gol este lipirea unilaterală a rotorului de circuitul magnetic al statorului din cauza neuniformității spațiului de aer, care nu apare la mașinile cu rotor nemagnetic gol. Motoarele cu rotor feromagnetic tubular nu sunt autopropulsate; ele funcționează stabil în intervalul de viteză de la zero la viteza rotorului sincron.

Motoarele executive asincrone cu un rotor feromagnetic masiv, realizate sub forma unui cilindru din oțel sau fontă fără înfășurare, se disting prin simplitatea designului, rezistența ridicată, cuplul mare de pornire, stabilitatea funcționării la o viteză dată și pot fi folosit la turații foarte mari pe rotor.

Există motoare inversate cu un rotor feromagnetic masiv, care este realizat sub forma unei piese rotative externe.

Motoarele executive asincrone sunt produse pentru puterea nominală de la fracțiuni la câteva sute de wați și sunt proiectate pentru alimentarea de la surse variabile de tensiune cu o frecvență de 50 Hz, precum și cu frecvențe crescute până la 1000 Hz și mai mult.
Citeste si: Selsyns: scop, dispozitiv, principiu de acțiune