Что такое двигатель пост тока

Принцип работы двигателя постоянного тока (ДТП). Способы возбуждения. Пуск.

Двигатель постоянного тока — электродвигатель, питание которого осуществляется постоянным током. Двигатель состоит из якорной обмотки, статора, щёточного узла. ДПТ являются обратимыми электрическими машинами, то есть в определенных условиях способны работать как генераторы. Главное назначение ДПТ — создание магнитного потока.

На статоре ДПТ располагаются в зависимости от конструкции:

— обмотки возбуждения — катушки, наводящие магнитный поток возбуждения

Ротор любого ДПТ состоит из многих катушек, на одну из которых подаётся питание в зависимости от угла поворота ротора относительно статора.

Щёточный узелнеобходим для подвода электроэнергии к катушкам на вращающемся роторе.

Принцип работы:

Магнитное поле, создаваемое статором перпендикулярно магнитному полю ротора. Суммарное магнитное поле статора и ротора и создает вращающий момент ротора.

Достоинства:простота устройства и управления; практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя.

Недостатки: необходимость обслуживания коллекторно-щёточных узлов; ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

Способы возбуждения двигателей постоянного тока:

— параллельный, последовательный, смешанный, независимый друг от друга.

Двигатели с параллельным возбуждением:

Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно. Обмотка возбуждения имеет большее количество витков, чем обмотка якоря, поэтому ток обмотки возбуждения в большинстве случаев составляет несколько процентов от тока якоря.

Двигатель с независимым возбуждением:

Если обмотку возбуждения подключить к другому источнику постоянного напряжения, то получим двигатель с независимым возбуждением. Такими же свойствами обладают электродвигатели с постоянным магнитом.

Двигатель с последовательным возбуждением:

У такого двигателя ток якоря является одновременно и током возбуждения, т.к. обмотка возбуждения включена последовательно с якорем. По этой причине магнитный поток двигателя изменяется с изменением нагрузки.

Двигатель со смешанным возбуждением.

На каждом полюсе такого двигателя имеются две обмотки – параллельная и последовательная. Их можно включить так, чтобы магнитные потоки складывались или вычитались.

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока надо изменить направление тока либо в обмотке возбуждения, либо в обмотке якоря.

Пуск двигателей постоянного тока:

В начальный момент пуска, якорь двигателя неподви­жен и э. д. с. равна нулю (E = 0). При непосредственном включении двигателя в сеть в обмотке якоря будет протекать чрез­мерно большой ток: I_пуск = U_а / R_а

Поэтому непосредственное включение в сеть допускается толь­ко для двигателей очень малой мощности, у которых падение на­пряжения в якоре представляет относительно большую величину.

В машинах постоянного тока большой мощности падение на­пряжения в обмотке якоря при полной нагрузке составляет не­сколько процентов от номинального напряжения:

IR=0,02 0,1

Следовательно, пусковой ток в случае вклю­чения двигателя в сеть с номинальным напря­жением во много раз превышает номинальный (Iпуск).

Большой пусковой ток является опасным как для машины. При большом токе нагревается обмотка якоря машины и образуется интенсивное искре­ние под щетками, вследствие которого коллек­тор может выйти из строя. На валу двигателя создаются механические удары, так как при большом токе вращающий момент будет также большим.

Для ограничения пускового тока исполь­зуют пусковые реостаты, включаемые последо­вательно с якорем двигателя при пуске в ход.

1.Понятие электрического поля и его характеристики.

2. Понятие электрического тока.

3. Понятие напряжения.

4. Понятие сопротивления.

5. Элементы электрических цепей.

7. Первый закон Кирхгофа. Второй закон Кирхгофа.

8. Мостовые цепи.

9.Получение синусоидальной ЭДС. Действующие значения синусоидальных токов и напряжений.

10. Последовательное и параллельное соединение элементов.

11. Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

12.Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

13.Цепь переменного тока с индуктивностью и активным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

14. Цепь переменного тока с емкостным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

15. Цепь переменного тока с емкостью и активным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

16. Последовательная цепь переменного тока. Резонанс напряжений.

17. Мощность переменного тока.

18. Принцип построения трехфазной системы

19. Трехфазная цепь при соединении приемников звездой. Соотношение между фазными и линейными напряжениями.

20. Трехфазная цепь при соединении приемников треугольником. Соотношение между фазными и линейными напряжениями.

21.Мощность трехфазных цепей.

22.Измерение активной мощности в трехфазных и однофазных цепях.

23.Назначение и область применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.

24.Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

25.Потери энергии и КПД транформатора.
26.Трехфазные трансформаторы.

28. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

29.Способы измерений и виды приборов. Погрешности электроизмерительных приборов.

30.Расширение пределов измерений измерительных приборов с помошью шунтов и добавочных резистров.

31. Электрические аппараты. Классификация, утсройство, принцип действия. ЭА ручного действия. ЭА дистанционного действия. ЭА защиты.

32. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (АД). Получение вращающегося магнитного поля.

33.Механические и рабочие характеристики АД

34.Пуск АД с короткозамкнутым и фазным ротором

35.Схемы пуска и реверса АД

36.Принцип действия синхронного генератора.(СГ)

37.Принцип работы трёхфазного синхронного двигателя(СД).Пуск.

38.Устройство машин постоянного тока. Понятие о генераторах постоянного тока

41.Принцип работы двигателя постоянного тока (ДТП). Способы возбуждения. Пуск.

Что такое двигатель пост тока

Электрические машины постоянного тока, как и машины переменного тока, обратимы, т. е. они могут работать как генераторы и как двигатели. Переход генератора в режим работы двигателя можно пояснить следующим образом.

Если генератор включить в сеть постоянного тока, то в обмотках якоря и электромагнитов установится ток, при этом электромагниты создадут постоянное магнитное поле и на каждый проводник обмотки якоря с током начнет действовать сила, стремящаяся повернуть якорь в сторону действия силы (рис. 6-12, а). Таким образом, взаимодействие магнитного поля якоря с полем обмотки возбуждения приводит якорь во вращение.

Применяя правило левой руки, можно легко заметить, что при изменении направления тока только в якоре (рис. 6-12, б) или только в обмотке возбуждения (рис. 6-12, в) направление вращения якоря изменяется на противоположное, а одновременное изменение направления тока в обеих обмотках не изменяет направления вращения якоря (рис. 6-12, г.)

Электродвигатели конструктивно не отличаются от генераторов постоянного тока, т. е. они имеют точно такое же устройство (за исключением немногих типов двигателей специального назначения).

Рассмотрим некоторые особенности двигателей. Если двигатель постоянного тока с сопротивлением обмотки якоря включить в сеть с напряжением U, то в момент пуска в якоре установится ток значение которого может быть определено по закону Ома:

Так как сопротивление обмотки якоря мощных двигателей составляет лишь десятые и сотые доли ома, а рабочее напряжение — порядка сотен вольт, то пусковой ток может составить сотни и тысячи ампер, превышая номинальное значение тока для данного двигателя в 10—30 раз. Такой ток не только не желателен, но и опасен для двигателя, так как может разрушиться коллектор и сгореть обмотка двигателя. Очевидно, что ограничение пускового тока можно осуществить включением пускового реостата в цепь якоря. Тогда пусковой ток уменьшится и будет равен

Сопротивление пускового реостата выбирают таким, чтобы пусковой ток не превышал номинальный более чем в 1,1-1,5 раза.

В результате взаимодействия якоря с полем полюсов якорь придет во вращение, обмотка его будет вращаться в магнитном поле и в ней индуцируется ЭДС самоиндукции S, полярность которой противоположна полярности напряжения сети. Эта ЭДС

вызывает ослабление тока в якоре, а ее значение пропорционально скорости вращения якоря, т. е. по мере разгона двигателя ток будет уменьшаться и пусковой реостат можно выводить.

Иначе говоря, у нормально вращающегося двигателя основная часть подводимого напряжения уравновешивается ЭДС самоиндукции. Ток в якоре при выведенном пусковом реостате можно выразить уравнением

Для выяснения роли ЭДС самоиндукции в преобразовании электрической энергии в механическую в двигателе постоянного тока уравнение (6.19) представим в следующем виде:

Получили уравнение электрического равновесия, согласно которому приложенное к зажимам двигателя напряжение сети U уравновешивается суммой ЭДС самоиндукции 8 и падением напряжения на сопротивлении якоря

Умножив обе части уравнения (6.20) на получим:

В этом новом уравнении (6.21) левая часть представляет собой не что иное, как электрическую мощность, потребляемую двигателем из сети, а последний член правой части мощность, поглощаемую сопротивлением якоря (электрические потери в якоре). Очевидно, что член представляет собой электрическую мощность, преобразуемую в другой вид энергии. Следовательно, и есть та часть потребляемой из сети электрической мощности» которая преобразуется в механическую (включая механические потери).

Таким образом, ЭДС самоиндукции в двигателе постоянного тока влияет на преобразование потребляемой из сети электрической энергии в механическую. При неподвижном якоре преобразование (полезное) отсутствует хотя потребляемая из сети мощность максимальна. Наоборот, при номинальном режиме работы двигателя потребляемая из сети мощность уменьшается, а преобразованная мощность становится отличной от нуля

Для получения формулы скорости двигателя подставим в уравнение (6.19) значение ЭДС из соотношения (6.7). После преобразования получим:

Учитывая, что падение напряжения на сопротивлении якоря значительно меньше напряжения сети U, можно считать, что скорость вращения двигателя практически прямо пропорциональна

подводимому напряжению U и обратно пропорциональна магнитному потоку Ф. Отсюда следует, что регулирование скорости вращения двигателя можно осуществлять изменением сопротивления цепи якоря (при постоянном напряжении сети) либо изменением магнитного потока. На первый взгляд может показаться странным, что увеличение магнитного потока двигателя снижает скорость его вращения (и наоборот).

Действительно, если при установившемся токе в якоре и скорости вращения уменьшить магнитный поток, то ЭДС самоиндукции уменьшится и электрическое равновесие (6.20) нарушится. Для восстановления этого равновесия при меньшем магнитном потоке якорь будет вращаться быстрее, так как ЭДС самоиндукции пропорциональна его скорости вращения. Значение вращающего момента двигателя может быть выражено той же формулой, что и для генератора (6.13).

Потребляя электрическую энергию из сети, двигатель постоянного тока развивает вращающий момент, который при установившемся режиме всегда уравновешен тормозным моментом, создаваемым нагрузкой, поэтому при увеличении механической нагрузки на валу двигателя вращающий момент оказывается меньше тормозного. Двигатель уменьшает скорость вращения, а это приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции и увеличению потребляемого тока. При неизменном магнитном потоке ток нагрузки увеличивается до тех пор, пока не восстановится равенство вращающего и тормозного моментов.

В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения к якорю двигатели, как и генераторы постоянного тока, различают независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Что такое ток остановки и свободный ток двигателей?

Каковы срыв и свободные токи электрического двигателя? Например, этот двигатель Vex перечисляет свои задержки и свободные токи в нижней части страницы.

Я думаю, что понимаю общую идею, но подробное описание было бы полезно.

Краткий ответ

Ток останова — это максимальный ток, потребляемый 1 , когда двигатель прикладывает свой максимальный крутящий момент, либо потому, что он не может двигаться полностью, либо потому, что он больше не может ускоряться, учитывая нагрузку, под которой он находится.

Свободный ток — это ток, потребляемый, когда двигатель свободно вращается на максимальной скорости, без нагрузки 2, кроме сил трения и противо-ЭДС в самом двигателе.

Длинный ответ

Течение сваливания

Крутящий момент — это крутящий момент, который создается устройством, когда выходная скорость вращения равна нулю. Это также может означать моментную нагрузку, которая приводит к тому, что выходная частота вращения устройства становится равной нулю, то есть вызывает останов . Задержка — это состояние, когда двигатель перестает вращаться. Это условие возникает, когда крутящий момент нагрузки больше, чем крутящий момент на валу двигателя, т.е. В этом состоянии двигатель потребляет максимальный ток, но двигатель не вращается. Ток называется током останова.

Электродвигатели

Электродвигатели продолжают обеспечивать крутящий момент в остановленном состоянии. Однако электродвигатели, оставленные в остановленном состоянии, подвержены перегреву и возможному повреждению, поскольку протекающий ток максимален в этих условиях.

Максимальный крутящий момент, который электродвигатель может создать в долгосрочной перспективе при остановке, не причиняя ущерба, называется максимальным непрерывным моментом останова .

Таким образом, из спецификации этого двигателя

мы можем видеть, что если требуется, чтобы двигатель прикладывал крутящий момент более 8,6 фунт-силы, двигатель прекращает движение (или ускоряется при работе против трения) и потребляет максимум 2,6А тока.

Хотя он не говорит, что это за двигатель, я ожидал, что это будет электродвигатель с щеткой постоянного тока, учитывая его двухпроводный интерфейс.

Когда электродвигатель постоянного тока без нагрузки вращается, он генерирует электродвижущую силу в обратном направлении, которая противостоит току, приложенному к двигателю. Ток, проходящий через двигатель, падает с увеличением скорости вращения, и у двигателя с вращающимся свободным током ток очень мал. Только когда нагрузка на двигатель замедляет ротор, ток, протекающий через двигатель, увеличивается.

Со страницы Википедии «Противоэлектродвижущая сила» :

В управлении двигателем и робототехнике термин «обратная ЭДС» часто относится к использованию напряжения, генерируемого вращающимся двигателем, для определения скорости вращения двигателя.

Обратите внимание, что, как объясняет DrFriedParts , это только часть истории. Максимальный непрерывный пусковой момент может быть значительно ниже , чем максимальный крутящий момент и , следовательно , тока. Например, если вы переключаетесь с полного крутящего момента в одном направлении на полный крутящий момент в другом. В этом случае потребляемый ток может быть удвоенным непрерывным током срыва. Делайте это достаточно часто, превышая рабочий цикл двигателя, и вы можете перегореть.

Свободный ток

Опять же, глядя на спецификации:

Поэтому, когда он работает свободно, без нагрузки, он быстро разгоняется до 100 оборотов в минуту, где он набирает всего 180 мА, чтобы поддерживать эту скорость с учетом трения и противо-ЭДС.

Однако, как объясняет DrFriedParts , это тоже только часть истории. Если двигатель приводится в действие внешней силой (фактически нагрузкой), и, таким образом, двигатель превращается в генератор, потребляемый ток может быть нейтрализован током, создаваемым внешней силой.

Ток останова — это то, сколько будет тянуть двигатель, когда он застрял, то есть остановился . Свободный ток — это то, сколько тока он потребляет, когда двигатель не имеет нагрузки, то есть свободно вращается . Как и следовало ожидать, чем больше нагрузка на двигатель, тем больше он будет тянуть, чтобы двигаться; Ток останова и свободный ток являются максимальными и минимальными соответственно.

При постоянном пуске двигатель сначала будет тянуться где-то близко к току останова, а затем падает до тока, необходимого для поддержания любой скорости, на которой он работает.

@Ian и @Mark предлагают потрясающие (и правильные) ответы. Я добавлю еще одно очко для полноты .

Кажется, среди менее опытных разработчиков существует тенденция полагать, что ток торможения и свободный ток равняются максимальному и минимальному току, с которыми может столкнуться двигатель.

Они являются эффективными номинальными значениями. Вы можете превысить эти ограничения при относительно общих обстоятельствах, если не будете осторожны.

Превышение минимума

Как отметили @Ian и @Mark. Двигатель может превратиться в генератор (google «рекуперативное торможение»), когда внешний источник или событие заставляет двигатель двигаться быстрее, чем приложенный ток / напряжение. Например, Ян спускается с холма или кто-то провернул мотор.

Ток в этих ситуациях может быть не только меньше, чем свободный ток, но и фактически отрицательным (идти в противоположном направлении — действует как источник, а не нагрузка).

Если вы думаете об этом с точки зрения работы (энергии), скажем, вы толкаете коробку с одеждой по коридору. Для этого не нужно много усилий, но если ваш приятель начинает давить на вас, сколь бы малыми усилиями вы не занимались, он уменьшается. Это тот случай, когда мотор падает на небольшую уклон.

Превышение максимума

Вторичным следствием функции генерации двигателя является то, что, как только он приобретает импульс, он продолжает преобразовывать эту энергию в электродвижущую силу (напряжение), когда мощность больше не подается.

Интересный случай, когда вы меняете направление. Если вы поворачиваете двигатель вперед, а затем сразу переключаете направления, напряжение на катушке двигателя на мгновение примерно вдвое превышает предыдущее напряжение питания, поскольку противо-ЭДС двигателя теперь последовательно с источником питания. Это приводит, как и ожидалось от закона Ома, к току, превышающему ток срыва.

Практическое решение

По этим причинам практические двунаправленные схемы управления двигателем включают в себя диоды с «свободным ходом» (D1-D4) на рисунке, чтобы обеспечить обратный путь для токов, связанных с обратной ЭДС, и тем самым ограничить напряжение внутри питающих шин + / — прямое диодное напряжение. Если вы строите свой собственный моторный контроль, вы должны включить их.

Все очень хорошие ответы, но как учитель физики я обеспокоен некоторыми неправильными эквивалентностями, которые могут привести только к путанице.

Одна форма [энергии] [1], например, [потенциальная химическая энергия] [2], может быть преобразована в другие виды энергии (например, [потенциальная электрическая энергия] [3], [кинетическая энергия] [4], [звуковая энергия] ] [5], [тепловая энергия] [6]). В [системе СИ] [7], которая является наиболее простой для понимания и наиболее последовательной, энергия представляет собой скалярную физическую величину, которая измеряется в [Джоулях] [8]. [Напряжение] [9] не то же самое, что энергия. Напряжение измеряется в [вольт] [10]. Один вольт определяется как один джоул на [кулон] [11]. Следовательно, энергия (измеряется в джоулях) никогда не может быть преобразована в вольт (измеряется в джоулях на кулон).

[Электродвижущие силы] [12] (ЭДС) в любой электромеханической системе (одним из примеров которой является электродвигатель) измеряются в вольтах. [Электрические токи] [13] измеряются в [амперах] [14]. [Электрический заряд] [15] измеряется в кулонах. Один кулон — это одна ампера секунда, то есть заряд, который течет через точку с током в один ампер в течение одной секунды.

Что нужно знать для любой электромеханической системы — это [электрический импеданс] [16] электрической части системы и [инерция] [17] или [момент инерции] [18] механической части системы , Также необходимо знать чистый внешний [крутящий момент] [19], приводящий в движение всю систему в любой момент. (Когда крутящего момента как такового нет (поскольку нет [момента] [20]), тогда нужно знать только чистую внешнюю [силу] [21], действующую через [центр масс] [22]).

В любой момент электрический импеданс Z любой электрической системы является корнем квадратным из квадрата [электрического реактивного сопротивления] системы [23], X плюс квадрат [электрического сопротивления] системы [24], R. Электрическое реактивное сопротивление системы — это разница между [индуктивным сопротивлением] [25], X (L) и [емкостным сопротивлением] [26], X (C), где X = X (L) — X (C)

(NB, изначально я пытался Wikilink каждый из 26 ключевых понятий в моем ответе, но система сообщила мне, что мне не разрешено включать более двух ссылок, пока у меня не будет хотя бы десять баллов.)

Исполнительный двигатель постоянного тока

Исполнительный двигатель постоянного тока независимого возбуждения, схема которого показана на рис. 12-2, получает питание от двух различных источников. К обмотке возбуждения 1 подводится напряжение U_B, которое обычно остается неизменным. К обмотке якоря подводится сигнал — напряжение управления U _у, изменением которого по величине и направлению управляют двигателем.

Каждый исполнительный двигатель должен обладать следующими качествами. Он должен быстро пускаться при появлении сигнала и быстро останавливаться, когда сигнал снят.

Он не должен обладать самоходом, т. е. способностью продолжать вращение при исчезновении сигнала. Скорость вращения двигателя должна плавно и в широких пределах регулироваться, а направление вращения быстро меняться, при изменении полярности или фазы сигнала,

Рис. 12-2. Исполнительный двигатель постоянного тока.

Всем этим условиям удовлетворяет исполнительный двигатель независимого возбуждения.

Одной из важнейших характеристик всякого электродвигателя является механическая характеристика (рис. 10-24). Эта характеристика, т. е. n = f (М) при U_B — const и U_y = const для данного двигателя, показана на рис. 42-3. По оси абсцисс отложено M% = (M/M_п)100%, где М— вращающий момент, а M_п пусковой момент — величина для двигателя постоянная.

В машинах постоянного тока М = с Ф I_я а так как при U_в = const, I_в и Ф = const, тo М = с_мI_я . Момент М = М_п наступает при скорости п = 0, а обращается момент в нуль, когда I_я = 0.

Рис. 12 -3. Механические характеристики исполнительного двигателя.

Так как U_y ≠ 0 и r_я ≠ ∞, то I_я обращается в нуль при U_y = Е. Противо-э. д. с. может быть равна напряжению только при некоторой теоретической скорости n₀, при полном отсутствии тормозного момента М_т. Эта скорость называется скоростью идеального холостого хода и подобна синхронной скорости п ₁ для асинхронного двигателя. Отношение реальной скорости п к п ₀,

т.е n% = (n/n₀)100%, отложено на рис. 12-3 по оси ординат.

называется коэффициентом управления. На рис. 12-3 кривая а построена для α = 1, а кривые би в соответственно для α = 0,75 и α = 0,5. Механические ха рактеристики оказываются прямыми линиями. Пропорциональность скорости вращения п моменту на валу М при неизменных напряжениях возбуждения и якоря является обязательным условием возможности применения исполнительного двигателя в автоматических устройствах.

Двигатель с прямолинейной механической характеристикой обеспечивает устойчивости работы двигателя при всех скоростях вращения, так как всякое понижение скорости п сопровождается пропорциональным увеличением вращающего момента и равнове сие. Это условие также обязательно для исполнительного двигателя. На рис. 12-4 показана регулировочная характеристика

n = f(U_у) или n = f(α)

При U_в = со nst И М = со nst.

Она также должна быть прямой линией, чтобы скорость вращения была пропорциональной величине поданного к яко рю сигнала. Она может быть построена по механической ха рактеристике следующим образом.

Рис. 12-4. Регулировочные характеристики исполнительного двигателя.

Моменту М_т = 0 (идеаль ный случай) при α = 1, 0,75 и 0,5 соответствуют точки 1, 2, 3 на рис. 12-3. Эти точки можно построить ма рис. 12-4 соответственно для α = 1, 0,75 и 0,5 и получить идеальную регулировочную характеристику для М_т = 0. Взяв на рис. 12-3 точки 4, 5, 6 для α = 1, 0,75 и 0,5, но соответствующие М_т = 40%, можно получить на рис 12-4 вторую характеристику для тех же значений а, но при М _т = 40%. Пересечение последней характеристики с осью абсцисс указывает величину напряжения управления U_у, при которой двигатель трогается с места, развивая момент М = 40%.

Исполнительный двигатель постоянного тока независимого возбуждения является лучшим из всех двигателей подобного типа и применяется при автоматическом регулировании и особенно в следящих системах.

ДВУХФАЗНЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Из всех выпускаемых промышленностью микродвигателей около 90% приходится на долю двигателей переменного тока.

Наибольшее применение из двигателей переменного тока в системах автоматики и счетно-решающей техники получил двухфазный асинхронный двигатель с немагнитным полым ротором. Эти двигатели работают как от сети промышленной частоты (f = 50 гц)_у так и при частотах (330, 400, 500, 800 и 1 000 гц), вращаясь со скоростями от 1 500 до 30 000 об/мин. К этим двигателям предъявляются те же самые требования. Однако в полной мере выполнить их не удается, как. будет показано ниже.

Рис. 12-5. Двухфазный исполнительный двигатель переменного тока.

На рис. 12-5 представлена схема включения двухфазного двигателя. Обмотка возбуждения 1, соединенная последовательно с конденсатором, подключается к сети с напряжением U_c и напряжение U_B обмотки остается неизменным. Сигнал U _у подается к обмотке 2, называемой обмоткой управления. Токи в обмотках оказываются сдвинутыми по фазе на 90° благодаря конденсатору. Короткозамкнутый ротор 3 приходит во вращение, когда подается напряжение U _у, и должен остановиться в момент исчезновения этого напряжения.

Двигатель имеет особую конструкцию, показанную на рис. 12-6. Неподвижный статор состоит из двух частей: внешней 1, где помещаются обе обмотки, и внутренней 2 — для уменьшения магнитного сопротивления системы. Ротор 4 для уменьшения массы, а следовательно и для увеличения быстродействия выполняется в виде тонкостенного стакана из алюминиевого сплава и укреплен на оси 3.

Рис. 12-6. Конструкция двигателя с немагнитным полым ротором.

Ось пропускается сквозь внутренний статор 2 и вращается в подшипниках торцовых крышек двигателя. Такие двигатели исполняются мощностью 4—70 вт; при мощностях 0,1—1,5 вт они имеют конструкцию, показанную на рис 12-7. Внешняя часть статора 1 служит для уменьшения магнитного сопротивления, а на внутренней части статора 2 помещены обмотки. Ротор 3 представляет собой, как и в предыдущем двигателе, тонкостенный стакан из алюминиевого сплава.

Двухфазный асинхронный двигатель переменного тока нормального исполнения обладает одним недостатком, который необходимо устранить для применения двигателя в автоматических устройствах.

Рис. 12-7. Конструкция двигателя с немагнитным полым ротором и обмоткой на внутреннем статоре.

Недостаток заключается в том, что двигатель, вращающийся под воздействием полей двух обмоток, не останавливается при выключении одной из них — обмотки управления, т. е. имеет самоход.

Отсутствие самохода в двигателях приведенных выше конструкций (рис. 12-6, 12-7) обеспечивается применением полого немагнитного ротора, имеющего большое активное сопротивление r₂ по сравнению с реактивным х₂. В этом случае диаграмма, представленная на рис. 10-35, изменится так, как показано на рис. 12-8. Благодаря малому значению х₂ цо сравнению с r₂ оно, даже увеличившись при двойной частоте (при s = 2), не будет иметь особого значения.

Рис. 12-8. Диаграмма для двухфазного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором, объясняющая отсутствие самохода.

Поэтому ток I _2обр созданный э. д. с. E _2обр, отстает от нее по фазе на значительно меньший угол Ψ_2обр, чем показано на рис. 10-35. Следовательно, н. с. F _2обр не компенсирует н. с. F _обр и во вращающемся двигателе имеет место обратный поток Ф _обр создающий I _2обр тормозной момент М_т. Этот момент оказывается большим, чем вращающий момент, созданный прямым потоком Ф_пр, по той причине, что ток I₂, созданный прямой э. д. с. E₂, мал благодаря большой величине r₂. Торможение в этом случае получается более быстрым, чем при снятии обоих напряжений U_y и U_B так как в последнем случае никаких потоков нет и ротор может вращаться по инерции.

Кроме того, при r₂ ≥ х₂ с увеличением скольжения s вращающий момент непрерывно растет и двигатель работает при любой нагрузке устойчиво, что показано кривой 1 на рис. 10-23.

Механические характеристики для этого двигателя, показанные на рис. 12-9, могут считаться прямолинейными, как у двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Рис. 12-9. Механические характеристики двухфазного асинхронного исполнительного двигателя.

Наоборот, регулировочные характеристики (рис. 12-10) могут приближенно считаться прямыми только до α = 30—50%. Поэтому за номинальную скорость двигателя принимается величина, примерно равная половине скорости при холостом ходе.

В тех случаях, когда быстродействие системы, приводи мой двигателем, не играет особой роли, асинхронный дви гатель с полым немагнитным ротором с успехом заменяется

Рис. 12 -10. Регулировочные характеристики двухфазного асинхронного исполнительного двигателя.

асинхронным двигателем с обычным короткозамкнутым ротором. Благодаря меньшему воздушному зазору ток намагничивания и, следовательно, потери в обмотке статора у этого двигателя меньше, что приводит к повышению к. п. д. и cos φ. Так как устойчивость работы должна обеспечиваться от холостого хода до остановки двигателя (s = 0 ÷ 1), активное сопротивление ротора r₂ должно быть сделано значительно больше реактивного х₂. Мощность таких двигателей — от долей ваттам до нескольких ватт.

Статья на тему Исполнительный двигатель постоянного тока