Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (стр. 4 из 6)

Амплитудно-фазовое управление реализуется с помощью схемы, показанной на рисунке 3. Для обеспечения сдвига фаз между

и в цепь обмотки возбуждения включается конденсатор . Величина его ёмкости рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя. Изменение управляющего напряжения с помощью потенциометра изменяет также и угол . Это объясняется тем, что , а ток возбуждения меняется при изменении Недостаток всех трёх методов управления АИД - малая экономичность, так как из-за наличия обратного поля в статоре и роторе возникают значительные электрические потери.

7. Явление самохода и способы его устранения

Двигатель имеет самоход, если его ротор вращается при отсутствии сигнала управления. Практически, этот режим может возникнуть, когда подано только напряжение возбуждения – это технологический самоход, или когда снимается поданное ранее напряжение управления - методический (параметрический) самоход.

Причиной технологического самохода является появление слабого эллиптического поля, порождённого паразитными токами. Причиной появления последних может служить либо замыкание между листами стали магнитопровода статора, либо наличие короткозамкнутых витков в обмотках, либо разная магнитная проводимость машины в различных радиальных направлениях, либо изменение толщины стенок ротора по его окружности и прочее. Устранить этот вид самохода можно при тщательном контроле за технологией изготовления двигателя.

Методический самоход может возникнуть когда сигнал управления снимается, а нагрузка на валу двигателя незначительна. Анализ явления показывает, что причина заключается в малом активном сопротивлении ротора. Для устранения этого вида самохода активное сопротивление ротора делают весьма значительным, выполняя стакан из алюминиевых сплавов с относительно низкой проводимостью. К сожалению, это одновременно ухудшает энергетические параметры двигателя: снижается к.п.д., уменьшается выходная мощность на валу, падает пусковой момент. Именно поэтому номинальная мощность исполнительных двигателей в два- три раза ниже номинальной мощности силовых асинхронных двигателей (для которых характерно малое

) тех же габаритов.

8. Статические свойства АИД

О статических свойствах АИД судят по его характеристикам, которые для универсальности, то есть для возможности сравнения свойств двигателей разных мощностей, скоростей вращения и т.п., строят в относительных единицах. При этом за базовые (единичные) величины принимают постоянные для любого двигателя параметры: пусковой момент

при круговом вращающемся поле; синхронную скорость вращения ; мощность , потребляемую двигателем при пуске при круговом поле; номинальное напряжение управления , при котором получается круговое вращающееся поле при пуске. Вращающий момент , скорость вращения , мощность на выходе , напряжение управления, или иначе, коэффициент сигнала в относительных единицах находятся как отношение действительных величин к соответствующим базовым величинам:

(16)

Кроме того, для отображения разных способов управления вводят ещёследующие относительные единицы:

-эффективный коэффициент сигнала

(17)

где

-коэффициент приведения обмоток статора.

-коэффициент сигнала при фазовом управлении -

,

где

- угол сдвига фазы между напряжениями управления и возбуждения .

-номинальный коэффициент сигнала

; (18)

где

- напряжение питающей двигатель сети – рисунок 3.

Как и у любого устройства автоматики основными статическими характеристиками АИД являются:

1)Характеристика преобразования вход-выход которая для двигателей называется регулировочной. Она представляет собой зависимость скорости вращения от величины или фазы сигнала управления при постоянном моменте сопротивлении на валу. Семейства этих характеристик для различных способов управления представлены на рисунке 6. Зависимость

является регулировочной характеристикой для амплитудного управления; - для фазового управления; - для амплитудно-фазового управления.

Эти характеристики нелинейны, наиболее линейные участки лежат в области малых

, то есть в начальной части графиков. Поэтому на практике стараются работать в зоне малых , для чего применяют двигатели, рассчитанные на повышенные частоты переменного тока, так как

. (19)

Рисунок 6 - Регулировачные характеристики асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором

Регулировочные характеристики показывают также, что напряжение трогания двигателя, то есть минимальное

, при котором ротор, имея определённую нагрузку на валу, трогается с места, пропорционально моменту нагрузки в действительных величинах, а в относительных величинах равно моменту нагрузки , или , или для соответствующих способов управления.

2)Характеристика нагрузочная, которая у двигателей называется механической, представляет собой зависимость вращающего момента от скорости вращения при постоянном сигнале управления:

(20)

Из механических характеристик видно, что вращающий момент и скорость вращения достигают своих максимальных значений при единичном коэффициенте сигнала. Механические характеристики при всех способах управления носят нелинейный характер. Меньше всего нелинейность

Рисунок 7 - Механические характеристики асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором для разных способов управления

проявляется при фазовом управлении, а больше всего при амплитудно-фазовом. Однако при амплитудно-фазовом управлении двигатель развивает больший момент на средних скоростях вращения, так как в этом случае

возрастает с увеличением , а не остаётся постоянным как при других способах управления. При амплитудно-фазовом управлении наблюдается также наименьшая скорость холостого хода, так как при этом типе управления в магнитопроводе машины всегда имеется обратное вращающееся поле, кроме случая пускового режима при и .