Asynkrona exekutiva motorer

Asynkrona ställdonmotorer används i automatiska styrsystem för att styra och reglera olika enheter.

Asynkrona manövermotorer börjar arbeta när de får en elektrisk signal, som de omvandlar till en viss rotationsvinkel för axeln eller dess rotation. Avlägsnande av signalen resulterar i en omedelbar övergång av rotorn hos den körande motorn till ett stationärt tillstånd utan användning av bromsanordningar. Driften av sådana motorer fortsätter hela tiden under transienta förhållanden, vilket resulterar i att rotorns rotationsfrekvens ofta inte når ett stationärt värde med en kort signal. Täta starter, riktningsbyten och stopp bidrar också till detta.

Genom designen är exekutivmotorer asynkrona maskiner med en tvåfas statorlindning, gjorda så att de magnetiska axlarna för dess två faser förskjuts i rymden i förhållande till varandra och inte i en vinkel på 90 grader.

En av faserna i statorlindningen är fältlindningen och har ledningar till terminalerna märkta C1 och C2.Den andra, som fungerar som en kontrollspole, har ledningar anslutna till terminalerna märkta U1 och U2.

Båda faserna av statorlindningen matas med motsvarande växelspänningar med samma frekvens. Så magnetspolens krets är ansluten till matningsnätet med en konstant spänning U, och en signal tillförs styrspolens krets i form av en styrspänning Uy (fig. 1, a, b, c).

Ris. 1. Schema för inkoppling av asynkrona exekutiva motorer under styrning: a — amplitud, b — fas, c — amplitudfas.

Som ett resultat uppstår motsvarande strömmar i statorlindningens båda faser, vilka, på grund av de inkluderade fasförskjutningselementen i form av kondensatorer eller en fasregulator, förskjuts relativt varandra i tiden, vilket leder till excitering av ett elliptiskt roterande magnetfält, som inkluderar ekorrburens rotor.

Vid ändring av motorns driftlägen blir det elliptiska roterande magnetfältet i begränsande fall alternerande med en fast symmetriaxel eller cirkulär rotation, vilket påverkar motorns egenskaper.

Start, hastighetsreglering och stopp av exekutiva motorer bestäms av villkoren för bildandet av magnetfältet med hjälp av amplitud-, fas- och amplitud-faskontroll.

Vid amplitudstyrning hålls spänningen U vid excitationsspolens terminaler oförändrad och endast amplituden för spänningen Uy ändras. Fasskiftet mellan dessa spänningar, tack vare den frånkopplade kondensatorn, är 90 ° (Fig. 1, a).

Fasstyrning kännetecknas av det faktum att spänningarna U och Uy förblir oförändrade, och fasförskjutningen mellan dem justeras genom att rotera fasregulatorns rotor (fig. 1, b).

Med amplitud-faskontroll, även om endast amplituden för spänningen Uy regleras, men samtidigt, på grund av närvaron av en kondensator i exciteringskretsen och den elektromagnetiska interaktionen mellan faserna i statorlindningen, finns det en samtidig förändring i spänningens fas vid lindningsterminalerna för excitation och fasförskjutningen mellan denna spänning och spänningen från styrspolens terminaler (fig. 1, c).

Ibland, förutom kondensatorn i fältlindningskretsen, tillhandahålls en kondensator i styrlindningskretsen, som kompenserar för den reaktiva magnetiseringskraften, minskar energiförlusterna och förbättrar induktionsmotorns mekaniska egenskaper.

Vid amplitudreglering observeras ett cirkulärt roterande magnetfält vid en nominell signal oavsett rotorhastigheten och när det minskar blir det elliptiskt. Vid fasstyrning exciteras ett cirkulärt roterande magnetfält endast med en nominell signal och en fasförskjutning mellan spänningarna U och Uy, lika med 90° oberoende av rotorhastigheten, och med en annan fasförskjutning blir elliptisk. Vid amplitud-faskontroll existerar ett cirkulärt roterande magnetfält i endast ett läge - vid en nominell signal vid tidpunkten för start av motorn, och sedan, när rotorn accelererar, blir den elliptisk.

I alla styrmetoder styrs rotorns hastighet genom att ändra karaktären på det roterande magnetfältet, och rotorns rotationsriktning ändras genom att ändra fasen för spänningen som appliceras på styrspolens terminaler med 180 ° .

Specifika krav ställs på asynkrona exekutiva motorer när det gäller bristen på självgående kraft som ger ett brett utbud av rotorhastighetskontroll, hastighet, stor startmoment och låg kontrollkraft med relativ bevarande av linjäriteten hos deras egenskaper.

Självgående asynkrona exekutiva motorer manifesteras i form av spontan rotation av rotorn i frånvaro av en styrsignal. Det orsakas antingen av ett otillräckligt stort aktivt motstånd hos rotorlindningen - metodiskt självgående, eller av dålig prestanda hos själva motorn - tekniskt självgående.

Den första elimineras i konstruktionen av motorer, vilket ger produktion av en rotor med ökat lindningsmotstånd och kritisk slirning scr = 2 - 4, vilket dessutom ger ett brett stabilt område för rotorhastighetskontroll, och den andra - högkvalitativ produktion av magnetkretsar och maskinspolar med noggrann montering.

Eftersom asynkrona exekutiva motorer med en kortsluten rotor med ökat aktivt motstånd kännetecknas av ett lågt varvtal som kännetecknas av en elektromekanisk tidskonstant — tiden då rotorn tar upp varvtalet från noll till hälften av synkronhastigheten — Tm = 0,2 — 1,5 s , då i automatiska installationer företräde för styrning ges till exekutiva motorer med en ihålig icke-magnetisk rötor, i vilken den elektromekaniska tidskonstanten har ett lägre värde — Tm = 0,01 — 0,15 s.

Höghastighets ihåliga icke-magnetiska rotorinduktionsmotorer har både en extern stator med en magnetisk krets av konventionell konstruktion och en tvåfaslindning med faser som fungerar som exciterings- och kontrolllindningar, och en intern stator i form av en laminerad ferromagnetisk ihålighet cylindern monterad på motorns lagersköld.

Statorernas ytor är åtskilda av ett luftgap, som i radiell riktning har en storlek av 0,4 — 1,5 mm. I luftgapet finns ett aluminiumlegeringsglas med en väggtjocklek på 0,2 — 1 mm, fixerat på motoraxeln. Tomgångsströmmen för asynkronmotorer med en ihålig icke-magnetisk rötor är stor och når 0,9 Aznom, och den nominella verkningsgraden = 0,2 - 0,4.

I automations- och telemekaniska installationer används motorer med en ihålig ferromagnetisk rötor med en väggtjocklek på 0,5 — 3 mm. I dessa maskiner, som används som exekutiva motorer och hjälpmotorer, finns det ingen intern stator, och rotorn är monterad på en pressad eller två metallpluggar.

Luftgapet mellan statorns och rotorns ytor i radiell riktning är endast 0,2 — 0,3 mm.

De mekaniska egenskaperna hos motorer med en ihålig ferromagnetisk rötor är närmare linjära än egenskaperna hos motorer med en konventionell ekorrlindad rötor, såväl som med en rötor gjord i form av en ihålig icke-magnetisk cylinder.

Ibland är den yttre ytan av en ihålig ferromagnetisk rötor täckt med ett kopparskikt med en tjocklek på 0,05 - 0,10 mm, och dess ändytor med ett kopparskikt upp till 1 mm för att öka motorns märkeffekt och vridmoment, men dess effektivitet minskar något.

En betydande nackdel med motorer med en ihålig ferromagnetisk rötor är den ensidiga fastsättningen av rotorn till statorns magnetiska krets på grund av ojämnheten i luftgapet, vilket inte förekommer i maskiner med en ihålig icke-magnetisk rötor. Ihåliga ferromagnetiska rotormotorer är inte självgående; de arbetar stabilt över hastighetsområdet från noll till synkron rotorhastighet.

Asynkrona exekutiva motorer med en massiv ferromagnetisk rötor, gjorda i form av en stål- eller gjutjärnscylinder utan lindning, kännetecknas av sin enkelhet i design, hög hållfasthet, högt startmoment, driftstabilitet vid en given hastighet och kan vara används vid mycket höga varv på rotorn.

Det finns inverterade motorer med en massiv ferromagnetisk rötor, som är gjord i form av en extern roterande del.

Asynkrona exekutiva motorer produceras för märkeffekt från bråkdelar till flera hundra watt och är designade för effekt från variabla spänningskällor med en frekvens på 50 Hz, samt med ökade frekvenser upp till 1000 Hz och mer.
Läs också: Selsyns: syfte, anordning, handlingsprincip