2.4. Асинхронные исполнительные двигатели

Эти двигатели используются в устройствах автоматики, служат для преобразования подводимого к ним электрического сигнала в механическое перемещение вала. Исполнительные двигатели являются управляемыми двигателями. При заданном моменте нагрузки скорость двигателя должна строго соответствовать подводимому напряжению и меняться при изменении его величины и фазы. В качестве исполнительных двигателей применяются, главным образом, двухфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (рис. 2.19а).

а )

б)

в)

Рис. 2.19. Принципиальная схема асинхронного исполнительного двигателя (а)

и векторные диаграммы его напряжений при амплитудном (б) и фазовом (в)

методах управления.

Одна из обмоток статора B, называемая обмоткой возбуждения, подключается к сети переменного тока с постоянным действующим значением напряжения . Ко второй обмотке статора У, называемой обмоткой управления, подключается напряжение управления , от управляющего устройства УУ.

Различают три основных способа изменения напряжения на обмотке управления: амплитудное, фазовое и амплитудно-фазовое.

При амплитудном управлении изменяется лишь величина амплитуды напряжения управления или пропорциональное ей действующее значение этого напряжения (рис.2.19б). Величина напряжения управления может быть оценена коэффициентом сигнала .

Векторы напряжений управления и возбуждения при всех значениях коэффициента образуют угол .Фазовое управление характерно тем, что напряжение управления остается неизменным по величине, а регулирование скорости достигается изменением угла сдвига фаз между векторами управления и возбуждения (рис. 2.19в). В качестве коэффициента сигнала при фазовом управлении принимается величина, равная синусу угла сдвига фаз между векторами напряжений управления и возбуждения , т. е. .

При амплитудно-фазовом управлении изменяется как амплитуда напряжения управления, так и угол сдвига фаз между напряжениями и , подаваемыми на обмотки статора. Этот способ осуществляется практически путем включения в цепь обмотки возбуждения конденсатора, поэтому схема амплитудно-фазового управления часто называется конденсаторной.

При всех методах управления скорость асинхронного двигателя изменяется за счет создания несимметричного эллиптического магнитного поля.

2.4.1. Создание вращающегося магнитного поля

Индукция в воздушном зазоре электрической машины переменного тока определяется распределением НС вдоль окружности статора. Если пренебречь магнитным сопротивлением ферромагнитных участков магнитной цепи машины, то под кривой распределения НС можно понимать кривую распределения магнитного напряжения в зазоре машины. При равномерном воздушном зазоре такой же вид будет иметь и кривая распределения индукции в воздушном зазоре, называемая кривой поля машины.

2.4.2. Пульсирующее поле

П

а)

б)

ри питании синусоидальным током одной обмотки возникает магнитное поле, пульсирующее во времени с частотой . При синусоидальном распределении намагничивающей силы (рис. 2.20a).

Рис. 2.20. Диаграмма распределения НС в воздушном зазоре (а) и годографы пространственного вектора НС прямого и обратного поля (б).

в каждой точке воздушного зазора, расположенной на расстоянии от оси обмотки, будет действовать намагничивающая сила

, (2.26)

где

- намагничивающая сила, расположенная на оси обмотки.

Это выражение можно преобразовать к виду:

(2.27)

Каждый из членов этой суммы представляет собой вращающуюся или бегущую волну НС. В данном случае образуются две вращающиеся в противоположные стороны волны НС: прямая волна , вращающаяся по направлению вращения ротора электрической машины, и обратная волна , вращающаяся в противоположном направлении. Следовательно, пульсирующее поле можно представить в виде двух вращающихся в противоположные стороны полей, в каждом из которых максимальные значения результирующей НС и результирующей индукции в различные моменты времени остаются неизменными (рис. 2.20б). Если каждое из этих полей заменить пространственным вектором НС или индукции , то конец его будет описывать окружность, поворачиваясь на электрических градусов за один период изменения тока.