Asynchrónne výkonné motory

Asynchrónne akčné motory sa používajú v automatických riadiacich systémoch na ovládanie a reguláciu rôznych zariadení.

Asynchrónne servomotory začnú pracovať, keď dostanú elektrický signál, ktorý premenia na určitý uhol natočenia hriadeľa alebo jeho natočenia. Odstránenie signálu má za následok okamžitý prechod rotora bežiaceho motora do stacionárneho stavu bez použitia brzdových zariadení. Prevádzka takýchto motorov pokračuje po celý čas za prechodných podmienok, v dôsledku čoho frekvencia otáčania rotora často nedosahuje stacionárnu hodnotu s krátkym signálom. Prispievajú k tomu aj časté rozjazdy, zmeny smeru jazdy a zastavovania.

Výkonné motory sú asynchrónne stroje s dvojfázovým statorovým vinutím, ktoré sú vyrobené tak, že magnetické osi jeho dvoch fáz sú navzájom posunuté v priestore a nie pod uhlom 90 stupňov.

Jednou z fáz statorového vinutia je budiace vinutie a vedie ku svorkám označeným C1 a C2.Druhá, fungujúca ako riadiaca cievka, má vodiče pripojené na svorky označené U1 a U2.

Obe fázy statorového vinutia sú napájané zodpovedajúcimi striedavými napätiami rovnakej frekvencie. Takže obvod budiacej cievky je pripojený k napájacej sieti s konštantným napätím U a do obvodu riadiacej cievky je privádzaný signál vo forme riadiaceho napätia Uy (obr. 1, a, b, c).

Ryža. 1. Schémy zapínania asynchrónnych výkonných motorov počas riadenia: a — amplitúda, b — fáza, c — fáza amplitúdy.

V dôsledku toho vznikajú v oboch fázach statorového vinutia zodpovedajúce prúdy, ktoré sa v dôsledku zahrnutých prvkov fázového posunu vo forme kondenzátorov alebo fázového regulátora navzájom časovo posúvajú, čo vedie k budeniu eliptické rotačné magnetické pole, ktoré zahŕňa rotor klietky nakrátko.

Pri zmene prevádzkových režimov motora sa eliptické rotačné magnetické pole v obmedzujúcich prípadoch stáva striedavým s pevnou osou symetrie alebo kruhovým otáčaním, čo ovplyvňuje vlastnosti motora.

Spustenie, regulácia otáčok a zastavenie výkonných motorov sú určené podmienkami pre vznik magnetického poľa pomocou amplitúdového, fázového a amplitúdovo-fázového riadenia.

Pri amplitúdovom riadení sa napätie U na svorkách budiacej cievky udržiava nezmenené a mení sa len amplitúda napätia Uy. Fázový posun medzi týmito napätiami je vďaka odpojenému kondenzátoru 90 ° (obr. 1, a).

Fázová regulácia sa vyznačuje tým, že napätia U a Uy zostávajú nezmenené a fázový posun medzi nimi sa nastavuje otáčaním rotora fázového regulátora (obr. 1, b).

Pri amplitúdovo-fázovom riadení sa síce reguluje iba amplitúda napätia Uy, ale zároveň v dôsledku prítomnosti kondenzátora v budiacom obvode a elektromagnetickej interakcie fáz statorového vinutia dochádza súčasne k zmena fázy napätia na svorkách vinutia pre budenie a fázový posun medzi týmto napätím a napätím zo svoriek riadiacej cievky (obr. 1, c).

Niekedy je okrem kondenzátora v obvode vinutia poľa poskytnutý aj kondenzátor v obvode riadiaceho vinutia, ktorý kompenzuje reaktívnu magnetizačnú silu, znižuje straty energie a zlepšuje mechanické vlastnosti indukčného motora.

Pri amplitúdovom riadení sa pri nominálnom signále bez ohľadu na otáčky rotora pozoruje kruhové točivé magnetické pole a pri jeho znižovaní sa stáva eliptickým.V prípade fázového riadenia je kruhové točivé magnetické pole vybudené len nominálnym signálom a fázový posun medzi napätiami U a Uy rovný 90 ° bez ohľadu na rýchlosť rotora a s iným fázovým posunom sa stáva eliptickým. Pri amplitúdovom fázovom riadení existuje kruhové rotačné magnetické pole iba v jednom režime - pri nominálnom signáli v čase spustenia motora a potom, keď sa rotor zrýchľuje, stáva sa eliptickým.

Vo všetkých metódach riadenia sa rýchlosť rotora riadi zmenou charakteru rotujúceho magnetického poľa a smer otáčania rotora sa mení zmenou fázy napätia privedeného na svorky riadiacej cievky o 180 °. .

Na asynchrónne výkonné motory sú kladené špecifické požiadavky, pokiaľ ide o nedostatok výkonu s vlastným pohonom, ktorý poskytuje široký rozsah regulácie otáčok rotora, rýchlosti, veľkých štartovací moment a nízky riadiaci výkon pri relatívnom zachovaní linearity ich charakteristík.

Samohybné asynchrónne výkonné motory sa prejavujú vo forme samovoľného otáčania rotora pri absencii riadiaceho signálu. Je to spôsobené buď nedostatočne veľkým aktívnym odporom vinutia rotora - metodicky samohybný, alebo zlým výkonom samotného motora - technologicky samohybný.

Prvý je eliminovaný v konštrukcii motorov, ktorá zabezpečuje výrobu rotora so zvýšeným odporom vinutia a kritickým sklzom scr = 2 — 4, ktorý navyše poskytuje široký stabilný rozsah regulácie otáčok rotora, a druhý - kvalitná výroba magnetických obvodov a strojných cievok pri starostlivej montáži.

Keďže asynchrónne výkonné motory s rotorom nakrátko so zvýšeným aktívnym odporom sa vyznačujú nízkou rýchlosťou charakterizovanou elektromechanickou časovou konštantou — časom, kedy rotor naberie otáčky z nuly na polovicu synchrónnych otáčok — Tm = 0,2 — 1,5 s , potom sa v automatických inštaláciách dáva prednosť riadeniu výkonným motorom s dutým nemagnetickým rotorom, v ktorom má elektromechanická časová konštanta nižšiu hodnotu — Tm = 0,01 — 0,15 s.

Vysokorýchlostné duté indukčné motory s nemagnetickým rotorom majú ako vonkajší stator s magnetickým obvodom klasickej konštrukcie a dvojfázové vinutie s fázami pôsobiacimi ako budiace a riadiace vinutia, tak aj vnútorný stator vo forme vrstvenej feromagnetickej dutiny. valec namontovaný na štíte ložiska motora.

Plochy statorov sú oddelené vzduchovou medzerou, ktorá má v radiálnom smere veľkosť 0,4 — 1,5 mm. Vo vzduchovej medzere je na hriadeli motora upevnené sklo z hliníkovej zliatiny s hrúbkou steny 0,2 — 1 mm. Kľudový prúd asynchrónnych motorov s dutým nemagnetickým rotorom je veľký a dosahuje 0,9 Aznom a menovitá účinnosť = 0,2 - 0,4.

V automatizačných a telemechanických inštaláciách sa používajú motory s dutým feromagnetickým rotorom s hrúbkou steny 0,5 – 3 mm. V týchto strojoch, ktoré sa používajú ako výkonné a pomocné motory, nie je vnútorný stator a rotor je namontovaný na jednej lisovanej alebo dvoch koncových kovových zástrčkách.

Vzduchová medzera medzi plochami statora a rotora v radiálnom smere je len 0,2 — 0,3 mm.

Mechanické charakteristiky motorov s dutým feromagnetickým rotorom sú bližšie k lineárnemu ako charakteristiky motorov s konvenčným rotorom s vinutým rotorom, ako aj s rotorom vyrobeným vo forme dutého nemagnetického valca.

Niekedy je vonkajší povrch dutého feromagnetického rotora pokrytý vrstvou medi s hrúbkou 0,05 - 0,10 mm a jeho koncové povrchy vrstvou medi až do 1 mm, aby sa zvýšil menovitý výkon a krútiaci moment motora, ale jeho účinnosť mierne klesá.

Značnou nevýhodou motorov s dutým feromagnetickým rotorom je jednostranné prilepenie rotora k magnetickému obvodu statora z dôvodu nerovnomernosti vzduchovej medzery, čo sa pri strojoch s dutým nemagnetickým rotorom nevyskytuje. Duté feromagnetické rotorové motory nie sú samohybné; pracujú stabilne v rozsahu otáčok od nuly po synchrónne otáčky rotora.

Asynchrónne výkonné motory s masívnym feromagnetickým rotorom, vyrobené vo forme oceľového alebo liatinového valca bez vinutia, sa vyznačujú jednoduchosťou konštrukcie, vysokou pevnosťou, vysokým rozbehovým momentom, stabilitou prevádzky pri danej rýchlosti a môžu byť používa sa pri veľmi vysokých otáčkach rotora.

Existujú invertované motory s masívnym feromagnetickým rotorom, ktorý je vyrobený vo forme vonkajšej rotačnej časti.

Asynchrónne výkonné motory sa vyrábajú pre menovitý výkon od zlomkov po niekoľko stoviek wattov a sú určené pre napájanie zo zdrojov s premenlivým napätím s frekvenciou 50 Hz, ako aj so zvýšenými frekvenciami do 1000 Hz a viac.
Prečítajte si tiež: Selsyns: účel, zariadenie, princíp činnosti