2.4. Асинхронный исполнительный двигатель

Асинхронные исполнительные двигатели применяются в устройствах автоматики и предназначены для преобразования электрических сигналов в механическое перемещение.

На статоре этого двигателя имеются две обмотки: обмотка возбуждения, постоянно включенная в сеть переменного тока, и обмотка управления, на зажимы которой подводится сигнал U_c (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Схема включения асинхронного исполнительного двигателя

Оси этих обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 90°. В цепь обмотки возбуждения включается емкость, которая вызы­вает фазовый сдвиг между токами I_В и I_У. Все это обеспечивает создание в двигателе вращающегося магнитного поля. Если же на обмотку управления сигнал не подан, то в двигателе действует пульсирующее поле, которое не создает пускового момента.

Если же на обмотку управления сигнал был подан и двигатель начал вращаться, то после прекращения сигнала U_c двигатель может продолжать работать. Это явление, называемое самоходом, недопустимо в исполнительном двигателе, так как делает его неуправляемым. Для устранения самохода ротор исполнительного двигателя делают с повы­шенным активным сопротивлением.

Процесс устранения самохода поясним с помощью представленных на рис. 2.8 механических харак­теристик однофазного двигателя.

а б

Рис. 2.8. Устранение самохода в асинхронном исполнительном двигателе

При наличии сигнала U_c двигатель работает с вращающимся магнитным полем и его механическая характеристика имеет вид кривой на рис. 2.8, а. Допустим, что двигатель работает в режиме, соответствующем точке А. После прекращения сигнала U_c поле статора становится пульсирующим и механическая характеристика двигателя приобретает вид кривой

Новый режим работы двигателя определится точкой В, при этом элек­тромагнитный момент двигателя останется положительным и ротор двигателя продолжает вращаться.

Если увеличить активное сопротивле­ние ротора, то графики и изменятся (максимум момента сместится в область больших скольжений). Так же изменит свою форму и график ре­зультирующего момента (рис. 2.8, б). Теперь после прекращения сигнала U_c, т. е. при переходе исполнительного дви­гателя в однофазный режим, электромаг­нитный момент становится отрицательным (точка В) и оказывает на ротор двигателя тормозящее действие, устраняя самоход.

К исполнительному двигателю предъ­является также требование малоинерционности (быстродействия), т. е. чтобы с по­дачей сигнала на обмотку управления ро­тор двигателя как можно быстрее достигал установленной частоты вращения. Для удовлетворения этого требования ротор исполнительного двигателя делается облег­ченным, не имеющим сердечника и обмотки. Такой двигатель называется двигателем с полым немагнитным ротором (см. рис. 2.9). Вместо обмотки на роторе двигателя располагается тонкостенный алюминиевый стакан с малым моментом инерции ротора. Это обеспечивает двигателю повышенное активное сопротивление ротора, а, следовательно, устранение самохода.

Двигатель имеет два статора: внешний, с обмоткой, и внутренний, без обмотки, входящий внутрь полого ротора. Внутренний статор необходим для уменьшения магнитного сопротивления основному потоку.

Рис. 2.9. Конструкция асинхронного двигателя

с полым немагнитным ротором:

1 – внешний статор; 2 – стакан ротора; 3 – внутренний статор; 4 – обмотка статора;

5 – вал; 6 – втулка для крепления стакана ротора

В сравнении с асинхронными двигателями обычной конструкции двига­тели с полым немагнитным ротором имеют повышенные габариты и более низкий КПД. Объясняется это увеличенным воздушным зазором, который в этих двигателях складывается из зазора между внешним статором и ста­каном ротора, толщины стенки немагнитного стакана и зазора между стака­ном ротора и внутренним статором. Большой воздушный зазор ведет к увеличению намагничивающего тока и росту потерь.