Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЯМИ ПОВЫШЕННОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ



При выполнении многих производственных операций требуется высокое быстродействие исполнительных органов рабочих машин. Для этого приводные двигатели должны обладать небольшой механической и электромагнитной инерцией и развивать значительный вращающий момент. К таким двигателям относятся ДПТ с гладким якорем и двигатели постоянного и переменного тока с малоинерционными якорями (роторами). По принципу своего действия и характеристикам они не отличаются от двигателей обычного исполнения, однако специальная конструкция их движущейся части (якоря или ротора) обеспечивает высокое быстродействие, позволяющее повысить производительность рабочих машин и качество выполнения технологических и производственных операций.

а) Двигатели с гладким якорем

Двигатели с гладким якорем по принципу действия аналогичны обычным ДПТ, но имеют следующую конструктивную особенность: проводники якорной обмотки не располагаются в пазах магнитопровода (сердечника) якоря, как у обычных двигателей, а крепятся непосредственно на поверхности гладкого (без пазов) якоря, откуда и произошло их название. Расположение проводников якорной обмотки в воздушном зазоре двигателя позволяет увеличить ток в обмотке якоря и вращающийся момент двигателя, что объясняется следующим.

Для обычного ДПТ ток в проводниках якорной обмотки не может даже кратковременно превышать номинальный более чем в 2–2,5 раза. Ограничение связано главным образом с условием нормальной работы коллектора ДПТ, при нарушении которого начинается сильное искренне на коллекторе, быстрое его обгорание, в результате чего ДПТ выходит из строя. При расположении проводников обмотки на поверхности якоря условия коммутации тока коллектором улучшаются из-за снижения индуктивности якорной обмотки, вследствие чего можно увеличить ток в обмотке, а также вращающий момент двигателя.

Еще одно ограничение для тока в обмотке якоря вызвано условиями ее нагрева и охлаждения. Если сопоставить их для проводников, находящихся в пазах и на поверхности якоря, то оказывается, что проводники на поверхности якоря охлаждаются более интенсивно. Это дает возможность повысить ток в двигателе с гладким якорем.

Таким образом, улучшение условий работы коллектора и охлаждения обмотки двигателя с гладким якорем позволяет значительно увеличить ток, вращающий момент и быстродействие электропривода в переходных режимах. Так, допустимые пусковые токи этих двигателей в 8–10 раз превышают номинальные, а пусковые моменты – в 6,5–7 раз, что в 3–4 раза больше допустимых значений тока и момента обычных ДПТ.

Дополнительное повышение быстродействия двигателей е гладким якорем достигается благодаря использованию удлиненного якоря с уменьшенным внешним диаметром, что снижает его момент инерции.

Вследствие всех указанных особенностей конструкции быстродействие двигателей с гладким якорем значительно выше быстродействия обычных ДПТ. Например, если время разбега двигателя е гладким якорем не превышает нескольких сотых долей секунды (до 0,04 с для двигателя мощностью 9 кВт), то для обычных ДПТ той же мощности и скорости оно более чем на порядок выше.

В настоящее время разработано несколько серий двигателей постоянного тока с гладким якорем. Двигатели серии ПГ (Т) выпускаются на мощности от 0,25 до 12 кВт с номинальной скоростью 314 рад/с. Двигатели мощностью от 1 кВт и выше выпускаются с обмоткой возбуждения и имеют независимое охлаждение с помощью внешнего вентилятора–наездника. Они также имеют встроенный датчик скорости (тахогенератор) мощностью 36 Вт, что облегчает создание замкнутых систем электропривода.

Двигатели серди МИГ имеют возбуждение от постоянных магнитов и выпускаются на номинальные мощности от 10 до 4000 Вт и скорости от 43,7 до 628 рад/с.

б) Двигатели с малоинерционным якорем (ротором)

Повышение быстродействия двигателя может быть достигнуто за счет уменьшения массы их вращающейся части – якоря или ротора. Эта возможность реализуется на основании того, что момент двигателя создается за счет взаимодействия его магнитного поля и проводников с током, находящихся в пазах или на поверхности якоря (ротора). Сердечник же якоря (ротора), который и составляет основную инерционную массу вращающейся части двигателя, не участвует в создании момента, а служит только для размещения (крепления) обмотки и проведения магнитного потока. Поэтому можно оставить во вращении только обмотку якоря (ротора) и вал двигателя, а сердечник сделать неподвижным. Это и отражено в конструкции двигателей с малоинерционным якорем или ротором.

Малоинерционные двигатели постоянного тока выпускают с цилиндрическим полым или дисковым якорем.

Двигатели с полым цилиндрическим якорем могут иметь возбуждение от постоянных магнитов или обычную обмотку возбуждения. В первом случае постоянные магниты располагаются на статоре двигателя или неподвижном сердечнике внутри якоря. Якорь в обоих случаях выполняют в виде тонкостенного стакана из немагнитного материала, на поверхности которого размещена обмотка.

В современных конструкциях двигателей этого типа можно изготовлять якоря с печатной обмоткой, которая представляет собой систему из плоских медных проводников небольшой толщины, расположенных на поверхности полого цилиндра, выполненного из изоляционного материала. Проводники наносятся на поверхность якоря специальным фотохимическим способом, отсюда и произошло название печатной обмотки. Изоляцией между проводниками обмотки служат воздух и материал якоря. Концы обмотки подводятся к коллектору, как и в обычном ДПТ. Иногда в качестве коллектора используют неизолированный участок обмотки.

Особенностью двигателя с малоинерционным дисковым якорем является исполнение его якоря в виде плоского немагнитного диска, на котором располагается обмотка. Якорь помещен в зазор магнитной системы двигателя, образованной полюсами электромагнита (или постоянного магнита) и ферромагнитными кольцами. Диск с обмоткой укреплен на валу, который вращается в подшипниках двигателя. Дисковый якорь обычно выполняют из текстолита, алюминия или керамики с печатной обмоткой, наносимой на диск фотохимическим способом. Проводники обмотки якоря располагаются радиально по обе стороны диска и соединяются через его отверстия.

Коллектором в таких двигателях чаще всего служат неизолированные участки проводников обмотки якоря, по которым скользят щетки. Иногда применяется и обычный коллектор. Для увеличения мощности двигателей разработана конструкция многодискового якоря.

В электроприводе наряду с малоинерционными ДПТ распространение получили и малоинерционные АД, которые также могут иметь полый цилиндрический или дисковый ротор. Последний тип двигателя применяется пока редко.

Асинхронные двигатели с полым цилиндрическим ротором могут иметь немагнитный или ферромагнитный ротор. Чаще используются АД с полым немагнитным ротором, устройство которого аналогично устройству полого якоря малоинерционного двигателя постоянного тока.

Основная особенность АД с ферромагнитным ротором заключается в исполнении его ротора, представляющего собой полый ферромагнитный цилиндр с толщиной стенок от 0,5 до 3 мм, который крепится на валу АД с помощью одной или двух специальных шайб (пробок). Внутренний сердечник в таких АД отсутствует, так как магнитный по ток, пройдя через воздушный зазор, замыкается по ферромагнитному ротору, играющему роль части магнитопровода.

Двигатели с малоинерционным якорем или ротором в настоящее время выпускаются на мощности от долей ватта до нескольких киловатт и применяются в маломощных электроприводах станков, различных автоматических устройств, испытательных установках и т. д. Конструкции малоинерционных двигателей рассмотрены в [1, 14, 40].




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.