Asynchrone uitvoerende motoren

Asynchrone actuatormotoren worden gebruikt in automatische besturingssystemen om verschillende apparaten te besturen en te regelen.

Asynchrone actuatormotoren gaan werken wanneer ze een elektrisch signaal krijgen, dat ze omzetten in een bepaalde draaihoek van de as of de rotatie ervan. Verwijdering van het signaal resulteert in een onmiddellijke overgang van de rotor van de draaiende motor naar een stationaire toestand zonder het gebruik van reminrichtingen. De werking van dergelijke motoren gaat de hele tijd door onder tijdelijke omstandigheden, waardoor de rotatiefrequentie van de rotor vaak geen stationaire waarde bereikt met een kort signaal. Frequente starts, richtingsveranderingen en stops dragen hier ook aan bij.

Door hun ontwerp zijn uitvoerende motoren asynchrone machines met een tweefasige statorwikkeling, zo gemaakt dat de magnetische assen van de twee fasen in de ruimte ten opzichte van elkaar worden verplaatst, en niet onder een hoek van 90 graden.

Een van de fasen van de statorwikkeling is de veldwikkeling en leidt naar de klemmen C1 en C2.De andere, die als stuurspoel fungeert, heeft draden die zijn aangesloten op de klemmen met het label U1 en U2.

Beide fasen van de statorwikkeling worden gevoed met overeenkomstige wisselspanningen met dezelfde frequentie. Het bekrachtigingsspoelcircuit wordt dus met een constante spanning U op het voedingsnet aangesloten en aan het stuurspoelcircuit wordt een signaal toegevoerd in de vorm van een stuurspanning Uy (fig. 1, a, b, c).

Rijst. 1. Schema's voor het inschakelen van asynchrone uitvoerende motoren tijdens de besturing: a - amplitude, b - fase, c - amplitudefase.

Hierdoor ontstaan ​​in beide fasen van de statorwikkeling overeenkomstige stromen, die door de aanwezige faseverschuivende elementen in de vorm van condensatoren of een faseregelaar in de tijd ten opzichte van elkaar worden verschoven, wat leidt tot excitatie van een elliptisch roterend magnetisch veld, waaronder de rotor van de eekhoornkooi.

Bij het wijzigen van de bedrijfsmodi van de motor wordt het elliptisch roterende magnetische veld in grensgevallen afgewisseld met een vaste symmetrieas of cirkelvormig roterend, wat de eigenschappen van de motor beïnvloedt.

Het starten, toerentalregeling en stoppen van de uitvoerende motoren wordt bepaald door de voorwaarden voor de vorming van het magnetische veld door middel van amplitude-, fase- en amplitude-faseregeling.

Bij amplituderegeling wordt de spanning U aan de klemmen van de bekrachtigingsspoel ongewijzigd gehouden en verandert alleen de amplitude van de spanning Uy. De faseverschuiving tussen deze spanningen, dankzij de losgekoppelde condensator, is 90 ° (Fig. 1, a).

Fasecontrole wordt gekenmerkt door het feit dat de spanningen U en Uy ongewijzigd blijven en de faseverschuiving daartussen wordt aangepast door de rotor van de faseregelaar te draaien (Fig. 1, b).

Met amplitude-faseregeling, hoewel alleen de amplitude van de spanning Uy wordt geregeld, maar tegelijkertijd, vanwege de aanwezigheid van een condensator in het excitatiecircuit en de elektromagnetische interactie van de fasen van de statorwikkeling, is er een gelijktijdige verandering in de fase van de spanning aan de wikkelklemmen voor excitatie en de faseverschuiving tussen deze spanning en de spanning van de klemmen van de stuurspoel (Fig. 1, c).

Soms is naast de condensator in het veldwikkelcircuit een condensator in het regelwikkelcircuit aanwezig, die de reactieve magnetiseringskracht compenseert, energieverliezen vermindert en de mechanische eigenschappen van de inductiemotor verbetert.

Bij amplituderegeling wordt een cirkelvormig roterend magnetisch veld waargenomen bij een nominaal signaal, ongeacht de rotorsnelheid, en wanneer het afneemt, wordt het elliptisch.In het geval van faseregeling wordt een cirkelvormig roterend magnetisch veld alleen opgewekt met een nominaal signaal en een faseverschuiving tussen spanningen U en Uy, gelijk aan 90 ° ongeacht de rotorsnelheid, en met een andere faseverschuiving wordt elliptisch. Bij amplitude-faseregeling bestaat een cirkelvormig roterend magnetisch veld in slechts één modus - bij een nominaal signaal op het moment dat de motor wordt gestart, en vervolgens, wanneer de rotor versnelt, wordt het elliptisch.

Bij alle besturingsmethoden wordt de snelheid van de rotor geregeld door de aard van het roterende magnetische veld te veranderen en wordt de draairichting van de rotor gewijzigd door de fase van de spanning die op de klemmen van de stuurspoel wordt toegepast met 180 ° te veranderen .

Er worden specifieke eisen gesteld aan asynchrone uitvoerende motoren in termen van het ontbreken van zelfrijdend vermogen, waardoor een breed scala aan rotorsnelheidsregeling, snelheid, grote start koppel en een laag controlevermogen met relatief behoud van de lineariteit van hun kenmerken.

Zelfrijdende asynchrone uitvoerende motoren manifesteren zich in de vorm van spontane rotatie van de rotor bij afwezigheid van een stuursignaal. Het wordt veroorzaakt door een onvoldoende grote actieve weerstand van de rotorwikkeling - methodisch zelfaangedreven, of door slechte prestaties van de motor zelf - technologisch zelfaangedreven.

De eerste wordt geëlimineerd in het ontwerp van motoren, wat zorgt voor de productie van een rotor met verhoogde wikkelweerstand en kritische slip scr = 2 - 4, wat bovendien een breed stabiel bereik van rotorsnelheidsregeling biedt, en de tweede - hoogwaardige productie van magnetische schakelingen en machinespoelen met zorgvuldige montage.

Omdat asynchrone uitvoerende motoren met een kortgesloten rotor met verhoogde actieve weerstand worden gekenmerkt door een lage snelheid die wordt gekenmerkt door een elektromechanische tijdconstante - de tijd waarin de rotor snelheid oppikt van nul tot de helft van de synchrone snelheid - Tm = 0,2 - 1,5 s , dan wordt in automatische installaties de voorkeur gegeven aan besturing van uitvoerende motoren met een holle niet-magnetische rotor, waarbij de elektromechanische tijdconstante een lagere waarde heeft - Tm = 0,01 - 0,15 s.

Hoge snelheid holle niet-magnetische rotorinductie uitvoerende motoren hebben zowel een externe stator met een magnetisch circuit van conventionele constructie en een tweefasige wikkeling met fasen die werken als excitatie- en regelwikkelingen, en een interne stator in de vorm van een gelamineerde ferromagnetische holle cilinder gemonteerd op het motorlagerschild.

De oppervlakken van de stators zijn gescheiden door een luchtspleet, die in radiale richting een afmeting heeft van 0,4 - 1,5 mm. In de luchtspleet bevindt zich een glas van aluminiumlegering met een wanddikte van 0,2 - 1 mm, bevestigd op de motoras. De stationaire stroom van asynchrone motoren met een holle niet-magnetische rotor is groot en bereikt 0,9 Aznom, en het nominale rendement = 0,2 - 0,4.

In automatiserings- en telemechanica-installaties worden motoren met een holle ferromagnetische rotor met een wanddikte van 0,5 - 3 mm gebruikt. In deze machines, die worden gebruikt als uitvoerende en hulpmotoren, is er geen interne stator en is de rotor gemonteerd op één geperste of twee metalen eindpluggen.

De luchtspleet tussen de oppervlakken van de stator en de rotor in radiale richting is slechts 0,2 - 0,3 mm.

De mechanische kenmerken van motoren met een holle ferromagnetische rotor zijn dichter bij lineair dan de kenmerken van motoren met een conventionele eekhoorngewonden rotor, evenals met een rotor gemaakt in de vorm van een holle niet-magnetische cilinder.

Soms is het buitenoppervlak van een holle ferromagnetische rotor bedekt met een laag koper met een dikte van 0,05 - 0,10 mm, en zijn eindoppervlakken met een laag koper tot 1 mm om het nominale vermogen en koppel van de motor te verhogen, maar de efficiëntie neemt iets af.

Een belangrijk nadeel van motoren met een holle ferromagnetische rotor is het eenzijdig kleven van de rotor aan het magnetische circuit van de stator door de oneffenheid van de luchtspleet, wat niet voorkomt bij machines met een holle niet-magnetische rotor. Holle ferromagnetische rotormotoren zijn niet zelfrijdend; ze werken stabiel over het snelheidsbereik van nul tot synchrone rotorsnelheid.

Asynchrone uitvoerende motoren met een massieve ferromagnetische rotor, gemaakt in de vorm van een stalen of gietijzeren cilinder zonder wikkeling, onderscheiden zich door hun eenvoud van ontwerp, hoge sterkte, hoog startkoppel, stabiliteit van de werking bij een bepaalde snelheid, en kunnen worden gebruikt bij zeer hoge toerentallen op de rotor.

Er zijn omgekeerde motoren met een massieve ferromagnetische rotor, die is gemaakt in de vorm van een extern roterend onderdeel.

Asynchrone uitvoerende motoren worden geproduceerd voor nominaal vermogen van fracties tot enkele honderden watt en zijn ontworpen voor vermogen van variabele spanningsbronnen met een frequentie van 50 Hz, evenals met verhoogde frequenties tot 1000 Hz en meer.
Lees ook: Selsyns: doel, apparaat, werkingsprincipe