Исполнительные асинхронные двигатели с полым немагнитным ротором. Электрическое вращающееся магнитное поле.

АДПР специально разработаны как исполнительные устройства автоматики. Из-за большого активного сопротивления ротора максимум момента механической характеристики смещен в область отрицательных скоростей, поэтому механическая характеристика однозначна.

Для управления используется не общее напряжение обмоток, а напряжение одной из обмоток. Подавляющее большинство этих двигателей – двухфазные, т.е. имеют две обмотки, на которые подаются сдвинутые на синусоидальные напряжения.

При равенстве индукций обмоток статора результирующий вектор имеет постоянную скорость. Такое вращающееся поле называется круговым. Если каким-либо образом симметрия нарушена, например при неравенстве индукций обмоток или при угле, отличном от круговое поле переходит в эллиптическое.

Средняя скорость вращения поля статора остается равной синхронной скорости, однако в течение оборота мгновенная скорость меняется максимально при минимуме вектора индукции и минимально при максимуме. Ротор в силу механической инерции вращается с примерно постоянной скоростью. Магнитное поле или обгоняет его, создавая вращающий момент, или отстает, создавая тормозящий момент. В результате скорость ротора уменьшается по мере увеличения эллиптичности поля и, когда эллипс вырождается в прямую линию, ротор останавливается.

Существуют различные метода аналитического анализа машин переменного тока. Один из них основан на представлении несимметричной системы векторов несколькими симметричными.

Тогда эллиптическое поле представить в виде 2х круговых вращающихся в разные стороны.

В этом случае механическую характеристику двигателя можно представить в виде суммы 2х характеристик.

Когда эллипс вырождается в прямую, будет 2 одинаковых, но противоположных вращающихся магнитных поля.

Управление машины сводится к управлению эллиптичностью, меняя либо амплитуду одного из векторов (амплитудное управление), либо фазу между одинаковыми векторами (фазовое управление), либо то и другое (амплитудно-фазовое управление).

Амплитудное управление более экономично, т.к. потребление энергии меньше, однако зависимость момента от амплитуды не линейна.

При фазовом управлении семейство параллельных линий (почти прямых).

Преимущества фазового управления:

Лучшая динамика двигателя
Постоянная времени не изменяется при изменении сигнала управления

В современная автоматике реализация алгоритмов управления осуществляется контроллерами.

Передаточная функция асинхронного двигателя с полым немагнитным ротором

В общем случае уравнение движения АМ нелинейно. Для двигателей с коротко замкнутым ротором механическая характеристика в области двигательного режима неоднозначна, поэтому передаточная функция этих машин рассматривается для некоторых частных случаев в пределах небольших участков, т.е. в узком диапазоне изменения режимов. Для двигателей с полым немагнитным ротором, специально предназначенного для управления механическая характеристика предназначена при фазовом управлении близка к линейной. В частности, если при фазовом управлении под сигналом управления понимать ( – угол м/у векторами), то все семейство механических характеристик линейно.

В этом случае передаточная функция легко находится ч/з механические характеристики. Пусковой момент , где - конструктивный коэффициент момента, константа для данной машины.

Выберем произвольно некоторую точку, соответствующую текущим значениям момента и скорости. Введем коэффициент скорости . Т.к. наклон с x-управлением не меняется, то это тоже константа. Из геометрических соображений следует, что . Электромагнитный момента при отсутствии внешних нагрузок уравновешивается только моментом инерции ротора двигателя.