Асинхрони извршни мотори

Асинхрони мотори са актуаторима се користе у системима аутоматског управљања за контролу и регулацију различитих уређаја.

Асинхрони актуаторски мотори почињу да раде када им се да електрични сигнал, који претварају у одређени угао ротације вратила или његову ротацију. Уклањање сигнала доводи до моменталног преласка ротора мотора који ради у стационарно стање без употребе уређаја за кочење. Рад таквих мотора наставља се све време у прелазним условима, услед чега фреквенција ротације ротора често не достиже стационарну вредност кратким сигналом. Томе доприносе и честа стартовања, промене правца и заустављања.

По дизајну, извршни мотори су асинхроне машине са двофазним намотајем статора, направљене тако да су магнетне осе његове две фазе померене у простору једна у односу на другу, а не под углом од 90 степени.

Једна од фаза намотаја статора је намотај поља и има изводе до терминала означених Ц1 и Ц2.Други, који делује као контролни калем, има жице повезане са терминалима означеним У1 и У2.

Обе фазе намотаја статора се напајају одговарајућим наизменичним напонима исте фреквенције. Дакле, коло побудног намотаја је прикључено на напојну мрежу са константним напоном У, а на коло контролног намотаја се доводи сигнал у облику управљачког напона Уи (сл. 1, а, б, ц).

Пиринач. 1. Шеме за укључивање асинхроних извршних мотора при управљању: а — амплитуда, б — фаза, в — амплитуда фаза.

Као резултат, у обе фазе намотаја статора настају одговарајуће струје, које се, због укључених елемената за померање фаза у виду кондензатора или фазног регулатора, померају једна у односу на другу у времену, што доводи до побуђивања елиптично ротирајуће магнетно поље, које укључује кавезни ротор.

Приликом промене режима рада мотора, елиптично ротационо магнетно поље у ограниченим случајевима постаје наизменично са фиксном осом симетрије или кружно ротирајуће, што утиче на својства мотора.

Покретање, регулација брзине и заустављање извршних мотора одређују се условима за формирање магнетног поља помоћу амплитудног, фазног и амплитудско-фазног управљања.

У контроли амплитуде, напон У на прикључцима побудног намотаја остаје непромењен и мења се само амплитуда напона Уи. Фазни помак између ових напона, захваљујући искљученом кондензатору, износи 90 ° (слика 1, а).

Контролу фазе карактерише чињеница да напони У и Уи остају непромењени, а фазни помак између њих се подешава ротацијом ротора фазног регулатора (слика 1, б).

Код амплитудно-фазне контроле, иако се регулише само амплитуда напона Уи, али истовремено, због присуства кондензатора у побудном колу и електромагнетне интеракције фаза намотаја статора, долази до истовременог промена фазе напона на стезаљкама намотаја за побуду и фазни помак између овог напона и напона са прикључака контролног намотаја (сл. 1, ц).

Понекад, поред кондензатора у колу намотаја поља, обезбеђен је и кондензатор у колу контролног намотаја, који компензује реактивну силу магнетизирања, смањује губитке енергије и побољшава механичке карактеристике индукционог мотора.

У контроли амплитуде кружно ротирајуће магнетно поље се посматра при номиналном сигналу без обзира на брзину ротора, а када се смањује постаје елиптично.У случају контроле фазе, кружно ротационо магнетно поље се побуђује само номиналним сигналом и фазни помак између напона У и Уи, једнак 90 ° без обзира на брзину ротора, а са другачијим фазним помаком постаје елиптичан. Код амплитудско-фазне контроле, кружно ротирајуће магнетно поље постоји само у једном режиму — на номинални сигнал у тренутку покретања мотора, а затим, када ротор убрзава, постаје елиптично.

У свим методама управљања, брзина ротора се контролише променом природе ротирајућег магнетног поља, а смер ротације ротора се мења променом фазе напона примењеног на терминале контролног намотаја за 180°. .

Специфични захтеви намећу се асинхроним извршним моторима у смислу недостатка самоходне снаге која обезбеђује широк опсег контроле брзине ротора, брзине, великих почетни обртни момент и ниске управљачке снаге уз релативну очуваност линеарности њихових карактеристика.

Самоходни асинхрони извршни мотори се манифестују у виду спонтане ротације ротора у одсуству контролног сигнала. То је узроковано или недовољно великим активним отпором намотаја ротора – методички самоходни, или лошим перформансама самог мотора – технолошки самоходног.

Први је елиминисан у дизајну мотора, који предвиђа производњу ротора са повећаним отпором намотаја и критичним клизањем сцр = 2 — 4, што, поред тога, обезбеђује широк стабилан опсег контроле брзине ротора, а други - висококвалитетна производња магнетних кола и машинских намотаја уз пажљиву монтажу.

Пошто се асинхрони извршни мотори са краткоспојним ротором са повећаним активним отпором одликују малом брзином коју карактерише електромеханичка временска константа — време када ротор постиже брзину од нуле до половине синхроне брзине — Тм = 0,2 — 1,5 с , онда у аутоматским инсталацијама предност за управљање имају извршни мотори са шупљим немагнетним ротором, код којих електромеханичка временска константа има нижу вредност — Тм = 0,01 — 0,15 с.

Индукциони мотори са шупљим немагнетним ротором велике брзине имају и спољашњи статор са магнетним колом конвенционалне конструкције и двофазни намотај са фазама које делују као побудни и контролни намотаји, и унутрашњи статор у облику ламиниране феромагнетне шупљине цилиндар постављен на штитник лежаја мотора.

Површине статора су одвојене ваздушним распором, који у радијалном правцу има величину од 0,4 — 1,5 мм. У ваздушном зазору налази се стакло од легуре алуминијума са дебљином зида од 0,2 — 1 мм, причвршћено на осовину мотора. Струја празног хода асинхроних мотора са шупљим немагнетним ротором је велика и достиже 0,9 Азном, а номинална ефикасност = 0,2 — 0,4.

У инсталацијама аутоматике и телемеханике користе се мотори са шупљим феромагнетним ротором са дебљином зида од 0,5 — 3 мм. У овим машинама, које се користе као извршни и помоћни мотори, нема унутрашњег статора, а ротор је монтиран на једном пресованом или два крајња метална чепа.

Ваздушни зазор између површина статора и ротора у радијалном правцу је само 0,2 — 0,3 мм.

Механичке карактеристике мотора са шупљим феромагнетним ротором су ближе линеарним од карактеристикама мотора са конвенционалним ротором на веверицу, као и са ротором направљеним у облику шупљег немагнетног цилиндра.

Понекад је спољна површина шупљег феромагнетног ротора прекривена слојем бакра дебљине 0,05 - 0,10 мм, а његове крајње површине слојем бакра до 1 мм да би се повећала називна снага и обртни момент мотора, али његова ефикасност се донекле смањује.

Значајан недостатак мотора са шупљим феромагнетним ротором је једнострано лепљење ротора за магнетно коло статора због неравномерности ваздушног зазора, што се не јавља код машина са шупљим немагнетним ротором. Мотори са шупљим феромагнетним ротором нису самоходни; стабилно раде у опсегу брзине од нулте до синхроне брзине ротора.

Асинхрони извршни мотори са масивним феромагнетним ротором, направљени у облику челичног или ливеног гвожђа цилиндра без намотаја, одликују се једноставношћу дизајна, великом чврстоћом, великим стартним моментом, стабилношћу рада при датој брзини и могу се користи се при веома високим обртајима на ротору.

Постоје обрнути мотори са масивним феромагнетним ротором, који је направљен у облику спољног ротирајућег дела.

Асинхрони извршни мотори се производе за називну снагу од фракција до неколико стотина вати и пројектовани су за напајање из извора променљивог напона са фреквенцијом од 50 Хз, као и са повећаним фреквенцијама до 1000 Хз и више.
Прочитајте такође: Селсинс: сврха, уређај, принцип деловања