Ασύγχρονοι εκτελεστικοί κινητήρες
Οι ασύγχρονοι κινητήρες ενεργοποιητή χρησιμοποιούνται σε συστήματα αυτόματου ελέγχου για τον έλεγχο και τη ρύθμιση διαφόρων συσκευών.
Οι ασύγχρονοι κινητήρες ενεργοποιητή αρχίζουν να λειτουργούν όταν τους δοθεί ένα ηλεκτρικό σήμα, το οποίο μετατρέπουν σε μια ορισμένη γωνία περιστροφής του άξονα ή περιστροφής του. Η αφαίρεση του σήματος έχει ως αποτέλεσμα την άμεση μετάβαση του ρότορα του κινητήρα που λειτουργεί σε ακίνητη κατάσταση χωρίς τη χρήση διατάξεων πέδησης. Η λειτουργία τέτοιων κινητήρων συνεχίζεται συνεχώς υπό μεταβατικές συνθήκες, με αποτέλεσμα η συχνότητα περιστροφής του ρότορα συχνά να μην φτάνει σε μια σταθερή τιμή με σύντομο σήμα. Σε αυτό συμβάλλουν και οι συχνές εκκινήσεις, οι αλλαγές κατεύθυνσης και οι στάσεις.
Από τη σχεδίασή τους, οι εκτελεστικοί κινητήρες είναι ασύγχρονες μηχανές με διφασική περιέλιξη στάτορα, κατασκευασμένες έτσι ώστε οι μαγνητικοί άξονες των δύο φάσεων του να μετατοπίζονται στο χώρο μεταξύ τους και όχι σε γωνία 90 μοιρών.
Μία από τις φάσεις της περιέλιξης του στάτορα είναι η περιέλιξη πεδίου και έχει αγωγούς στους ακροδέκτες με την ένδειξη C1 και C2.Το άλλο, που λειτουργεί ως πηνίο ελέγχου, έχει καλώδια συνδεδεμένα στους ακροδέκτες με την ένδειξη U1 και U2.
Και οι δύο φάσεις της περιέλιξης του στάτη τροφοδοτούνται με αντίστοιχες εναλλασσόμενες τάσεις της ίδιας συχνότητας. Έτσι, το κύκλωμα του πηνίου διέγερσης συνδέεται στο δίκτυο τροφοδοσίας με σταθερή τάση U και ένα σήμα παρέχεται στο κύκλωμα του πηνίου ελέγχου με τη μορφή τάσης ελέγχου Uy (Εικ. 1, a, b, c).
Ρύζι. 1. Σχέδια για την ενεργοποίηση ασύγχρονων εκτελεστικών κινητήρων κατά τον έλεγχο: α — πλάτος, β — φάση, γ — φάση πλάτους.
Ως αποτέλεσμα, αντίστοιχα ρεύματα προκύπτουν και στις δύο φάσεις της περιέλιξης του στάτορα, τα οποία, λόγω των περιλαμβανόμενων στοιχείων μετατόπισης φάσης με τη μορφή πυκνωτών ή ρυθμιστή φάσης, μετατοπίζονται χρονικά μεταξύ τους, γεγονός που οδηγεί στη διέγερση ένα ελλειπτικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο περιλαμβάνει τον ρότορα του κλωβού του σκίουρου.
Κατά την αλλαγή των τρόπων λειτουργίας του κινητήρα, το ελλειπτικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο σε περιοριστικές περιπτώσεις εναλλάσσεται με έναν σταθερό άξονα συμμετρίας ή κυκλικής περιστροφής, γεγονός που επηρεάζει τις ιδιότητες του κινητήρα.
Η εκκίνηση, η ρύθμιση της ταχύτητας και το σταμάτημα των εκτελεστικών κινητήρων καθορίζονται από τις συνθήκες σχηματισμού του μαγνητικού πεδίου μέσω ελέγχου πλάτους, φάσης και πλάτους-φάσης.
Στον έλεγχο πλάτους, η τάση U στους ακροδέκτες του πηνίου διέγερσης διατηρείται αμετάβλητη και μόνο το πλάτος της τάσης Uy αλλάζει. Η μετατόπιση φάσης μεταξύ αυτών των τάσεων, χάρη στον αποσυνδεδεμένο πυκνωτή, είναι 90 ° (Εικ. 1, α).
Ο έλεγχος φάσης χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι οι τάσεις U και Uy παραμένουν αμετάβλητες και η μετατόπιση φάσης μεταξύ τους ρυθμίζεται περιστρέφοντας τον ρότορα του ρυθμιστή φάσης (Εικ. 1, β).
Με τον έλεγχο πλάτους-φάσης, αν και ρυθμίζεται μόνο το πλάτος της τάσης Uy, αλλά ταυτόχρονα, λόγω της παρουσίας πυκνωτή στο κύκλωμα διέγερσης και της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης των φάσεων της περιέλιξης του στάτη, υπάρχει ταυτόχρονη αλλαγή στη φάση της τάσης στους ακροδέκτες περιέλιξης για διέγερση και τη μετατόπιση φάσης μεταξύ αυτής της τάσης και της τάσης από τους ακροδέκτες του πηνίου ελέγχου (Εικ. 1, γ).
Μερικές φορές, εκτός από τον πυκνωτή στο κύκλωμα περιέλιξης πεδίου, παρέχεται ένας πυκνωτής στο κύκλωμα περιέλιξης ελέγχου, ο οποίος αντισταθμίζει την αντιδραστική δύναμη μαγνήτισης, μειώνει τις απώλειες ενέργειας και βελτιώνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα επαγωγής.
Στον έλεγχο πλάτους, παρατηρείται ένα κυκλικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο σε ένα ονομαστικό σήμα ανεξάρτητα από την ταχύτητα του ρότορα και όταν μειώνεται γίνεται ελλειπτικό. Στην περίπτωση ελέγχου φάσης, ένα κυκλικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο διεγείρεται μόνο με ένα ονομαστικό σήμα και μια μετατόπιση φάσης μεταξύ των τάσεων U και Uy, ίση με 90 ° ανεξάρτητα από την ταχύτητα του ρότορα, και με διαφορετική μετατόπιση φάσης γίνεται ελλειπτική. Στον έλεγχο πλάτους φάσης, ένα κυκλικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο υπάρχει μόνο σε έναν τρόπο λειτουργίας — σε ένα ονομαστικό σήμα τη στιγμή της εκκίνησης του κινητήρα και στη συνέχεια, όταν ο ρότορας επιταχύνει, γίνεται ελλειπτικός.
Σε όλες τις μεθόδους ελέγχου, η ταχύτητα του ρότορα ελέγχεται αλλάζοντας τη φύση του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και η κατεύθυνση περιστροφής του ρότορα αλλάζει αλλάζοντας τη φάση της τάσης που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες του πηνίου ελέγχου κατά 180 ° .
Ειδικές απαιτήσεις επιβάλλονται στους ασύγχρονους εκτελεστικούς κινητήρες όσον αφορά την έλλειψη αυτοκινούμενης ισχύος παρέχοντας ένα ευρύ φάσμα ελέγχου ταχύτητας ρότορα, ταχύτητα, μεγάλη ροπή εκκίνησης και χαμηλή ισχύ ελέγχου με σχετική διατήρηση της γραμμικότητας των χαρακτηριστικών τους.
Οι αυτοκινούμενοι ασύγχρονοι εκτελεστικοί κινητήρες εκδηλώνονται με τη μορφή αυθόρμητης περιστροφής του ρότορα απουσία σήματος ελέγχου. Προκαλείται είτε από ανεπαρκώς μεγάλη ενεργό αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα-μεθοδικά αυτοκινούμενο, είτε από κακή απόδοση του ίδιου του κινητήρα-τεχνολογικά αυτοκινούμενου.
Το πρώτο εξαλείφεται στο σχεδιασμό των κινητήρων, το οποίο προβλέπει την παραγωγή ενός ρότορα με αυξημένη αντίσταση περιέλιξης και κρίσιμη ολίσθηση scr = 2 — 4, ο οποίος, επιπλέον, παρέχει ένα ευρύ σταθερό εύρος ελέγχου ταχύτητας ρότορα, και το δεύτερο - υψηλής ποιότητας παραγωγή μαγνητικών κυκλωμάτων και πηνίων μηχανής με προσεκτική συναρμολόγηση.
Δεδομένου ότι οι ασύγχρονοι εκτελεστικοί κινητήρες με βραχυκυκλωμένο ρότορα με αυξημένη ενεργή αντίσταση χαρακτηρίζονται από χαμηλή ταχύτητα που χαρακτηρίζεται από ηλεκτρομηχανική χρονική σταθερά — ο χρόνος που ο ρότορας ανεβάζει ταχύτητα από το μηδέν στο μισό της σύγχρονης ταχύτητας — Tm = 0,2 — 1,5 s , τότε στις αυτόματες εγκαταστάσεις προτιμάται έλεγχος σε εκτελεστικούς κινητήρες με κοίλο μη μαγνητικό ρότορα, στους οποίους η ηλεκτρομηχανική σταθερά χρόνου έχει μικρότερη τιμή — Tm = 0,01 — 0,15 s.
Οι υψηλής ταχύτητας κοίλοι μη μαγνητικοί κινητήρες επαγωγής ρότορα διαθέτουν εξωτερικό στάτορα με μαγνητικό κύκλωμα συμβατικής κατασκευής και διφασικό τύλιγμα με φάσεις που λειτουργούν ως περιελίξεις διέγερσης και ελέγχου και εσωτερικό στάτορα με τη μορφή πολυστρωματικής σιδηρομαγνητικής κοιλότητας κύλινδρος τοποθετημένος στη θωράκιση του ρουλεμάν του κινητήρα.
Οι επιφάνειες των στάτη χωρίζονται από ένα διάκενο αέρα, το οποίο στην ακτινική κατεύθυνση έχει μέγεθος 0,4 — 1,5 mm. Στο διάκενο αέρα, υπάρχει ένα γυαλί από κράμα αλουμινίου με πάχος τοιχώματος 0,2 — 1 mm, στερεωμένο στον άξονα του κινητήρα. Το ρεύμα ρελαντί των ασύγχρονων κινητήρων με κοίλο μη μαγνητικό ρότορα είναι μεγάλο και φτάνει το 0,9 Aznom και η ονομαστική απόδοση = 0,2 — 0,4.
Σε εγκαταστάσεις αυτοματισμού και τηλεμηχανικής, χρησιμοποιούνται κινητήρες με κοίλο σιδηρομαγνητικό ρότορα με πάχος τοιχώματος 0,5-3 mm. Σε αυτές τις μηχανές, που χρησιμοποιούνται ως εκτελεστικοί και βοηθητικοί κινητήρες, δεν υπάρχει εσωτερικός στάτορας και ο ρότορας είναι τοποθετημένος σε ένα συμπιεσμένο ή δύο άκρα μεταλλικά βύσματα.
Το διάκενο αέρα μεταξύ των επιφανειών του στάτη και του ρότορα στην ακτινική κατεύθυνση είναι μόνο 0,2 - 0,3 mm.
Τα μηχανικά χαρακτηριστικά των κινητήρων με κοίλο σιδηρομαγνητικό ρότορα είναι πιο κοντά σε γραμμικά από τα χαρακτηριστικά των κινητήρων με συμβατικό ρότορα με περιέλιξη σκίουρου, καθώς και με ρότορα κατασκευασμένο με τη μορφή κοίλου μη μαγνητικού κυλίνδρου.
Μερικές φορές η εξωτερική επιφάνεια ενός κοίλου σιδηρομαγνητικού ρότορα καλύπτεται με ένα στρώμα χαλκού πάχους 0,05 - 0,10 mm και οι ακραίες επιφάνειές του με ένα στρώμα χαλκού έως 1 mm για να αυξηθεί η ονομαστική ισχύς και η ροπή του κινητήρα, αλλά η αποτελεσματικότητά του μειώνεται κάπως.
Ένα σημαντικό μειονέκτημα των κινητήρων με κοίλο σιδηρομαγνητικό ρότορα είναι η μονόπλευρη προσκόλληση του ρότορα στο μαγνητικό κύκλωμα του στάτορα λόγω της ανομοιομορφίας του διακένου αέρα, κάτι που δεν συμβαίνει σε μηχανές με κοίλο μη μαγνητικό ρότορα. Οι κοίλοι κινητήρες σιδηρομαγνητικού ρότορα δεν είναι αυτοκινούμενοι. λειτουργούν σταθερά στο εύρος στροφών από το μηδέν έως τη σύγχρονη ταχύτητα του ρότορα.
Οι ασύγχρονοι εκτελεστικοί κινητήρες με τεράστιο σιδηρομαγνητικό ρότορα, κατασκευασμένοι με τη μορφή κυλίνδρου από χάλυβα ή χυτοσίδηρο χωρίς περιέλιξη, διακρίνονται από την απλότητα σχεδιασμού, την υψηλή αντοχή, την υψηλή ροπή εκκίνησης, τη σταθερότητα λειτουργίας σε μια δεδομένη ταχύτητα και μπορούν να χρησιμοποιείται σε πολύ υψηλές στροφές στον ρότορα.
Υπάρχουν ανεστραμμένοι κινητήρες με τεράστιο σιδηρομαγνητικό ρότορα, ο οποίος είναι κατασκευασμένος με τη μορφή εξωτερικού περιστρεφόμενου τμήματος.
Οι ασύγχρονοι εκτελεστικοί κινητήρες παράγονται για ονομαστική ισχύ από κλάσματα έως αρκετές εκατοντάδες watt και έχουν σχεδιαστεί για ισχύ από πηγές μεταβλητής τάσης με συχνότητα 50 Hz, καθώς και με αυξημένες συχνότητες έως και 1000 Hz και άνω.
Διαβάστε επίσης: Selsyns: σκοπός, συσκευή, αρχή δράσης