3 Асинхронні виконавчі двигуни

Асинхронні виконавчі двигуни - машини невеликої потужності, використовувані в системах автоматичного керування і призначені для перетворення електричного сигналу в заданий кут повороту вала або його обертання. Усунення сигналу приводить до негайного переходу ротора виконавчого двигуна в нерухомий стан без використання яких-небудь гальмових пристроїв. Ро­бота таких двигунів протікає увесь час в умовах перехідних режимів, у результаті чого кутова швидкість ротора найчастіше при короткочасному сигналі не досягає сталого значення. Цьому сприяють також часті пуски, зміни напрямку обертання й зупинки.

За конструктивним оформленням виконавчі двигуни являють собою асинхронні машини з дво­фазною обмоткою статора, виконаною так, що магнітні осі її двох фаз зсунуті в просторі відно­сно одна одної на 90 електричних градусів. Одна з фаз обмотки статора є обмоткою збудження і має виводи до затискачів з позначеннями С1 і С2. Інша, що виконує роль обмотки керування, мас виводи, приєднані до затискачів У1 і У2. До обох фаз обмотки статора підводять відповідні змінні напруги однакової частоти. Так, коло обмотки збудження приєднують до живильної мережі з незмінною напругою U, а в коло обмотки керування подають сигнал у вигляді напруги керуван­ня Uк (рис. 7 а, б, в). У результаті цього в обох фазах обмотки статора виникають відповідні струми, котрі завдяки включеним фазозсуваючим елементам у вигляді конденсаторів чи фазо­регулятора зсунуті по фазі відносно один одного в часі. Це приводить до збудження еліптичного обертаючого магнітного поля, яке втягує короткозамкнений ротор в обертання. При зміні режи­мів роботи двигуна еліптичне обертове магнітне поле в граничних випадках переходить у змінне з нерухомою віссю симетрії або в кругове обертове, що позначається на властивостях двигуна.

Пуск, регулювання кутової швидкості й зупинка виконавчих двигунів визначаються умовами формування магнітного поля шляхом амплітудного, фазового й амплітудно-фазового керування.

При амплітудному керуванні напругу U на затискачах обмотки збудження підтримують не­змінною, а змінюють тільки амплітуду напруги керування Uк. Зсув фаз між цими напругами, завдяки включеному конденсатору С, дорівнює 90° (рис. 7, а). Фазове керування характерне тим, що напруги U і Uк залишаються незмінними, а зсув фаз між ними регулюють поворотом ротора фазорегулятора (рис, 7, б). При амплітудно-фазовому керуванні хоча й регулюють тільки амплітуду напруги Uк, але при цьому, внаслідок наявності конденсатора в колі збудження й електромагнітної взаємодії фаз обмотки статора, відбувається одночасна зміна фази напруги на затискачах обмотки збудження і зсув фаз між цією напругою і напругою на затисках обмотки керування (рис. 7, в). Іноді крім конденсатора в колі обмотки збудження передбачають ще конденсатор у колі обмотки керування, що компенсує реактивну намагнічуючу потужність, зни­жує втрати енергії і поліпшує механічні характеристики двигуна.

При амплітудному керуванні кругове обертове магнітне поле має місце при номінальному сигналі незалежно від кутової швидкості ротора, а при зменшенні його воно стає еліптичним. У випадку фазового керування кругове обертове магнітне поле збуджується тільки при номіналь­ному сигналі й зсуві фаз між напругами U і Uк, рівному 90° незалежно від кутової швидкості ротора, а при інакшому зсуві фаз воно стає еліптичним. При амплітудно-фазовому керуванні кругове обертове магнітне поле існує тільки при одному режимі - при номінальному сигналі в момент пуску двигуна, а потім у міру розгону ротора воно переходить в еліптичне.

Рисунок 7 – Схеми включення асинхронних виконавчих двигунів при керуванні:

а) амплітудному; б) фазовому; в) амплітудно-фазововому