Asynkroniset toimeenpanomoottorit

Asynkronisia toimimoottoreita käytetään automaattisissa ohjausjärjestelmissä erilaisten laitteiden ohjaamiseen ja säätelyyn.

Asynkroniset toimimoottorit alkavat toimia, kun niille annetaan sähköinen signaali, jonka ne muuntavat tietyksi akselin tai sen pyörimiskulmaksi. Signaalin poistaminen johtaa käynnissä olevan moottorin roottorin välittömään siirtymiseen paikallaan olevaan tilaan ilman jarrulaitteiden käyttöä. Tällaisten moottoreiden toiminta jatkuu koko ajan transienttiolosuhteissa, minkä seurauksena roottorin pyörimistaajuus ei usein saavuta kiinteää arvoa lyhyellä signaalilla. Myös säännölliset käynnistykset, suunnanvaihdot ja pysähdykset vaikuttavat tähän.

Suunnittelun mukaan toimeenpanomoottorit ovat asynkronisia koneita, joissa on kaksivaiheinen staattorikäämi, joka on valmistettu siten, että sen kahden vaiheen magneettiset akselit ovat siirtyneet avaruudessa suhteessa toisiinsa, eivät 90 asteen kulmaan.

Yksi staattorikäämityksen vaiheista on kenttäkäämi, ja siinä on johdot liittimiin, jotka on merkitty C1 ja C2.Toisessa, joka toimii ohjauskelana, on johdot kytketty liittimiin U1 ja U2.

Staattorikäämin molempiin vaiheisiin syötetään vastaavat saman taajuuden vaihtojännitteet. Joten virityskelapiiri on kytketty syöttöverkkoon vakiojännitteellä U ja ohjauskelapiiriin syötetään signaali ohjausjännitteen Uy muodossa (kuva 1, a, b, c).

Riisi. 1. Kaaviot asynkronisten toimeenpanomoottorien päälle kytkemiseksi ohjauksen aikana: a — amplitudi, b — vaihe, c — amplitudivaihe.

Tämän seurauksena staattorikäämin molemmissa vaiheissa syntyy vastaavia virtoja, jotka mukana olevien kondensaattoreiden tai vaihesäätimen muodossa olevien vaiheensiirtoelementtien ansiosta siirtyvät ajallisesti suhteessa toisiinsa, mikä johtaa elliptinen pyörivä magneettikenttä, joka sisältää oravanhäkin roottorin.

Vaihdettaessa moottorin toimintatapoja elliptinen pyörivä magneettikenttä muuttuu rajoitetuissa tapauksissa vuorotellen kiinteän symmetria-akselin tai ympyrän pyörimisen kanssa, mikä vaikuttaa moottorin ominaisuuksiin.

Toimimoottorien käynnistys, nopeuden säätö ja pysäytys määräytyvät magneettikentän muodostumisen olosuhteiden mukaan amplitudi-, vaihe- ja amplitudi-vaihesäädön avulla.

Amplitudisäädössä jännite U virityskelan navoissa pidetään muuttumattomana ja vain jännitteen Uy amplitudi muuttuu. Näiden jännitteiden välinen vaihesiirto on irrotetun kondensaattorin ansiosta 90 ° (kuva 1, a).

Vaiheohjaukselle on ominaista, että jännitteet U ja Uy pysyvät ennallaan ja niiden välistä vaihesiirtoa säädetään pyörittämällä vaihesäätimen roottoria (kuva 1, b).

Amplitudi-vaiheohjauksella, vaikka vain jännitteen Uy amplitudia säädetään, mutta samaan aikaan, johtuen kondensaattorin läsnäolosta magnetointipiirissä ja staattorikäämin vaiheiden sähkömagneettisesta vuorovaikutuksesta, tapahtuu samanaikaisesti jännitteen vaiheen muutos käämin navoissa viritystä varten ja vaihesiirto tämän jännitteen ja ohjauskäämin navoista tulevan jännitteen välillä (kuva 1, c).

Joskus kenttäkäämipiirissä olevan kondensaattorin lisäksi ohjauskäämipiirissä on kondensaattori, joka kompensoi reaktiivista magnetointivoimaa, vähentää energiahäviöitä ja parantaa oikosulkumoottorin mekaanisia ominaisuuksia.

Amplitudisäädössä pyöreä pyörivä magneettikenttä havaitaan nimellissignaalilla roottorin nopeudesta riippumatta, ja sen pienentyessä se muuttuu elliptiseksi Vaihesäädössä pyörivä magneettikenttä viritetään vain nimellissignaalilla ja jännitteiden U ja Uy välinen vaihesiirto, joka on yhtä suuri kuin 90 ° roottorin nopeudesta riippumatta, ja eri vaihesiirrolla muuttuu elliptiseksi. Amplitudivaiheohjauksessa pyöreä pyörivä magneettikenttä on olemassa vain yhdessä tilassa - nimellissignaalilla moottorin käynnistyshetkellä, ja sitten, kun roottori kiihtyy, se muuttuu elliptiseksi.

Kaikissa ohjausmenetelmissä roottorin nopeutta ohjataan muuttamalla pyörivän magneettikentän luonnetta, ja roottorin pyörimissuuntaa muutetaan muuttamalla ohjauskäämin napoihin syötetyn jännitteen vaihetta 180 °. .

Asynkronisille käyttömoottoreille asetetaan erityisiä vaatimuksia, jotka koskevat itseliikkuvan tehon puutetta, mikä tarjoaa laajan valikoiman roottorin nopeuden säätöjä, nopeutta, suuria käynnistysmomentti ja alhainen ohjausteho ja niiden ominaisuuksien lineaarisuuden suhteellinen säilyminen.

Itseliikkuvat asynkroniset toimeenpanomoottorit ilmenevät roottorin spontaanin pyörimisen muodossa ohjaussignaalin puuttuessa. Se johtuu joko menetelmällisesti itsekulkevan roottorin käämin riittämättömästä aktiivisesta resistanssista tai itse moottorin huonosta suorituskyvystä - teknisesti omalla käyttövoimalla.

Ensimmäinen on eliminoitu moottoreiden suunnittelussa, mikä mahdollistaa roottorin valmistuksen, jolla on lisääntynyt käämitysvastus ja kriittinen luisto scr = 2 - 4, mikä lisäksi tarjoaa laajan vakaan roottorin nopeuden säätöalueen, ja toinen - korkealaatuista magneettipiirien ja konekäämien tuotantoa huolellisella kokoonpanolla.

Koska asynkronisille johtaville moottoreille, joissa on oikosuljettu roottori, jolla on lisääntynyt aktiivinen vastus, on ominaista alhainen nopeus, jolle on ominaista sähkömekaaninen aikavakio - aika, jolloin roottori nostaa nopeuden nollasta puoleen synkronisesta nopeudesta - Tm = 0,2 - 1,5 s , niin automaattisissa asennuksissa ohjauksen etusija annetaan ontto ei-magneettisella roottorilla varustetuille moottoreille, joissa sähkömekaanisella aikavakiolla on pienempi arvo - Tm = 0,01 - 0,15 s.

Suurinopeuksisissa ontoissa ei-magneettisissa roottorin induktiomoottorissa on sekä ulkoinen staattori, jossa on tavanomaisen rakenteen magneettipiiri ja kaksivaiheinen käämitys, jonka vaiheet toimivat viritys- ja ohjauskäämeinä, että sisäinen staattori laminoidun ferromagneettisen onton muodossa sylinteri asennettuna moottorin laakerin kilveen.

Staattorien pinnat on erotettu toisistaan ​​ilmaraolla, joka säteen suunnassa on kooltaan 0,4 - 1,5 mm. Ilmavälissä on moottorin akseliin kiinnitetty alumiiniseoslasi, jonka seinämän paksuus on 0,2 - 1 mm. Asynkronisten moottoreiden, joissa on ontto ei-magneettinen roottori, joutokäyntivirta on suuri ja saavuttaa 0,9 Aznom, ja nimellishyötysuhde = 0,2 - 0,4.

Automaatio- ja telemekaniikkaasennuksissa käytetään moottoreita, joissa on ontto ferromagneettinen roottori, jonka seinämän paksuus on 0,5–3 mm. Näissä toimeenpano- ja apumoottoreina käytetyissä koneissa ei ole sisäistä staattoria ja roottori on asennettu yhteen puristettuun tai kahteen päätyyn metallitulppaan.

Staattorin ja roottorin pintojen välinen ilmarako säteen suunnassa on vain 0,2 - 0,3 mm.

Ontolla ferromagneettisella roottorilla varustettujen moottoreiden mekaaniset ominaisuudet ovat lähempänä lineaarisia kuin tavanomaisella oravakierteisellä roottorilla sekä onton ei-magneettisen sylinterin muotoisen roottorin ominaisuudet.

Joskus onton ferromagneettisen roottorin ulkopinta peitetään kuparikerroksella, jonka paksuus on 0,05 - 0,10 mm, ja sen päätypinnat jopa 1 mm kuparikerroksella moottorin nimellistehon ja vääntömomentin lisäämiseksi, mutta sen tehokkuus laskee jonkin verran.

Ontolla ferromagneettisella roottorilla varustettujen moottoreiden merkittävä haitta on roottorin yksipuolinen tarttuminen staattorin magneettipiiriin ilmavälin epätasaisuuden vuoksi, mitä ei esiinny koneissa, joissa on ontto ei-magneettinen roottori. Ontot ferromagneettiset roottorimoottorit eivät ole itseliikkuvia; ne toimivat vakaasti nopeusalueella nollasta synkroniseen roottorin nopeuteen.

Massiivisella ferromagneettisella roottorilla varustetut asynkroniset moottorit, jotka on valmistettu teräs- tai valurautasylinteristä ilman käämiä, erottuvat suunnittelun yksinkertaisuudesta, suuresta lujuudesta, suuresta käynnistysmomentista, toiminnan vakaudesta tietyllä nopeudella ja ne voidaan käytetään erittäin suurilla roottorin kierrosluvuilla.

On käänteisiä moottoreita, joissa on massiivinen ferromagneettinen roottori, joka on valmistettu ulkoisen pyörivän osan muodossa.

Asynkronisia toimeenpanomoottoreita valmistetaan nimellisteholle murto-osista useisiin satoihin watteihin, ja ne on suunniteltu teholle vaihtelevista jännitelähteistä 50 Hz:n taajuudella sekä korotetuilla taajuuksilla aina 1000 Hz:iin ja enemmän.
Lue myös: Selsyns: tarkoitus, laite, toimintaperiaate