ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ При анализе динамики

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ При анализе динамики исполнительных асинхронных микродвигателей следует иметь в виду, что время протекания электромагнитных переходных процессов значительно меньше времени электромеханических переходных процессов и в большинстве случаев ими можно пренебречь. Характеристикой быстродействия исполнительных асинхронных микродвигателей служит электромеханическая постоянная времени Тм. При линеаризованной механической характеристике или где J – момент инерции ротора; ωоα и Mпα – угловая скорость холостого хода ротора и пусковой момент при заданном сигнале α; kд – коэффициент внутреннего демпфирования.

Значение Тм в исполнительных асинхронных микродвигателях в общем случае зависит от коэффициента сигнала. При амплитудном и амплитудно фазовом (конденсаторном) способах управле ния с уменьшением сигнала снижается жесткость механических характеристик, т. е. возрастает отношение ωо/Mп и уменьшается коэффициент внутреннего демпфирования kд. Следовательно, возрастает Тм. Для определения Тм (при 0 < αе ≤ 1) можно пользоваться формулой При фазовом управлении жесткость механических характеристик практически не зависит от сигнала и Тм можно определить по формуле

Электромеханическая постоянная времени Тм реальных микродвигателей может быть несколько меньше, чем рассчитанная по (2. 21) и (2. 22). Это объясняется нелинейностью механической характеристики, в результате чего значение вращающего момента при одинаковой угловой скорости больше, чем при линейной характеристике. К основным мерам по уменьшению Тм и увеличению быстродействия исполнительных асинхронных микродвигателей относят: 1) снижение момента инерции ротора (например, применение полого немагнитного ротора); 2) увеличение пускового момента за счет совершенствования конструкции, уменьшения воздушного зазора.

МИКРОДВИГАТЕЛИ С РАСЩЕПЛЕННЫМИ ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ Наиболее простыми однофазными двигателями переменного тока являются микродвигатели с расщепленными экранированными полюсами (рис. 2. 19, а) в асинхронном исполнении.

Статор 1 такого двигателя явнополюсный и состоит из двух пакетов электротехнической стали. На статоре имеется однофазная обмотка возбуждения 2. На каждом из полюсов 3 находится продольный паз, в котором размещается одна из сторон короткозамкнутых витков 4, охватывающих и экранирующих часть (от 1/5 до ½ полюсной дуги) полюса. В расточке полюсов помещается ротор 5 двигателя. Конструкция ротора зависит от типа микродвигателя. В двигателях асинхронного исполнения ротор типа «беличья клетка» , полый немагнитный или ферромагнитный. При синхронном варианте ротор может быть с постоянным магнитным (активный), из магнитотвердого материала (гистерезисный) или с перемен ным вдоль окружности магнитным сопротивлением (реактивный).

Магнитные потоки Ф» и Фэ, сдвинутые относительно друга в пространстве и во времени, создают результирующее вращающееся магнитное поле. Так как углы сдвига магнитных потоков Ф» и Фэ во времени и пространстве обычно меньше 90°, а значения потоков не равны, магнитное поле будет не круговым, а эллиптическим. Вращающееся магнитное поле взаимодействует с ротором двигателя и создает вращающий момент, природа которого зависит от типа ротора. Существенным преимуществом однофазных микродвигателей с расщепленными полюсами кроме простоты конструкции и небольшой стоимости является их надежная работа при частых пусках и остановах под напряжением. Это объясняется тем, что основными потерями в двигателе являются электрические потери в короткозамкнутых витках.

потери в двигателе практически не меняются от режима холостого хода до короткого замыкания (остановки ротора при напряжении на зажимах обмотки возбуждения) и не происходит недопустимого перегрева обмотки возбуждения. Один из основных недостатков описываемых микродвигателей состоит в том, что вследствие существенной эллиптичности магнитного поля они развивают незначительный пусковой момент. Некоторого улучшения энергетических и пусковых характеристик можно достигнуть, выполняя двигатель с неравномерным воздушным зазором или с магнитными шунтами. Примером может служить микродвигатель с составным статором, изображенный на рис. 2. 20. Статор состоит из цилиндра 1 и крестовины 2. Крестовина образует полюсы двигателя и магнитные шунты МШ между ними.

Магнитные шунты имеют малое сечение, и основная часть потока полюсов проходит через зазор в ротор. При такой конструкции магнитопровода ослабляется эллиптичность вращающегося поля, уменьшаются потери и паразитные моменты от высших гармоник поля.

Такие микродвигатели относятся к нереверсивным. Однофазный микродвигатель с расщепленными экранированными полюсами, позволяющий осуществлять реверсирование, отличается от микро двигателя, представленного на рис. 2. 20, только тем, что короткозамкнутые витки заменены катушками с выведенными концами. Четыре катушки расположены на обеих частях полюсов, охваты вая каждую половину полюса. Замыкая то одну, то другую пару катушек, можно экранировать то одну, то другую часть полюсов, изменяя таким образом направление вращения магнитного поля и ротора на противоположное.