Колекторного двигуна змінного струму

Будова та основні засади роботи

1.1.1. Будовою колекторні двигуни змінного струму (КДЗС) малої потужності мало чим відрізняються від малопотужних двигунів постійного струму. Різниця полягає лише в тому, що магнітопровід станини і полюсів КДЗС, як правило, з цілком зрозумілих причин, виготовляють шихтованими: в КДЗС перемагнічується не тільки активне залізо ротора, але й магнітопровід станини і полюсів (рис. 1.1.). Зазвичай, малі колекторні двигуни виконують без додаткових полюсів.

Рис. 1.1. Активна частина КДЗС:

Ф_зб – робочий потік обмотки збудження;

Ф_σ1 – потік розсіювання обмотки збудження;

Ф₂ – поперечний потік обмотки якора

1.1.2. Класична електрична схема КДЗС показана на рис. 1.2.а. Ці двигуни, як правило, працюють за схемою двигуна з послідовним збудженням – паралельне збудження призводить до появи небажаного знакозмінного обертального моменту, про що мова дальше.

а
	б

Рис. 1.2. Електрична схема КДЗС:

D1-D2 – обмотка збудження; С – конденсатор для боротьби

з радіозавадами

На рис. 1.2.б показана схема КДЗС, в якого обмотка збудження розбита на дві частини; робиться це для полегшення боротьби з радіозавадами.

1.1.3. Заступну схему КДЗС побудуємо за таких допущень:

· намагнічувальна сила обмотки збудження і обмотки якоря є взаємно перпендикулярні, і між обмотками збудження і якоря відсутня взаємоіндуктивність;

· розмагнічувальним впливом потоку обмотки якоря на потік обмотки збудження знехтувано;

· оскільки магнітопровід є шихтованим, то наявністю незначних вихрових струмів у магнітопроводі знехтувано;

· не беруться до уваги втрати на перемагнічування ротора поперечним потоком за їх незначної величини;

· втрати на перемагнічування ротора при його обертанні в основному магнітному полі обмотки збудження віднесено до втрат неробочого ходу;

· впливом щіткового контакту знехтувано.

Враховуючи перелічені допущення, на рис. 1.3. показано заступну схему КДЗС.

Рис. 1.3. Заступна схема КДЗС:

U- діюче значення прикладеної змінної напруги;

І – діюче значення струму кола;

Е – діюче значення електрорушійної сили, яка наводиться в обмотці якоря за рахунок обертання якоря у магнітному полі обмотки збудження;

R₁, R₂ – активні опори відповідно обмотки збудження і якоря;

Х_σ1 – індуктивний опір розсіювання обмотки збудження;

Х₁ – індуктивний опір, що визначається робочим потокощепленням обмотки збудження;

R_П – активний опір, еквівалентний втратам на перемагнічування.

Х₂ – повний індуктивний опір обмотки якоря;

І_р– струм ланки Х₁;

І_а– струм ланки R_П;

U₁ – спад напруги між вузлами а-б.

Розглянемо фрагмент схеми між вузлами а-б. Побудуємо векторну діаграму струмів і напруг для цієї ланки схеми (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Векторна діаграма для ланки схеми між вузлами а-б:

α – кут зсуву між струмом двигуна І та намагнічу вальним струмом І_р;

Ф_зб – робочий потік обмотки збудження

Кут зсуву α в реальних двигунах є невеликим, він лежить у межах від трьох до п’яти градусів. Та все ж, це слід мати на увазі при визначенні обертального моменту двигуна.

1.1.4. Обертальний моментКДЗС є добутком миттєвих значень струму якоря і потоку збудження.

(1)

де – миттєве значення електромагнітного моменту;

– машинна стала;

– миттєве значення струму якоря;

– миттєве значення потоку збудження;

– максимальне значення струму якоря і потоку збудження відповідно.

Як відомо

На цій підставі

(2)

Як бачимо, електромагнітний момент КДЗС має дві складові:

постійну

та змінну

.

Постійна складова є не що інше як середнє значення змінного електромагнітного моменту, дійсно

.

На рис. 1.5. показано графік змінного струму та електромагнітного моменту в часі.

Рис. 1.5. Графік залежності електромагнітного моменту ,

потоку збудження та струму і

Як видно із графіку обертальний момент КДЗС m_e пульсує з постійною щодо струму частотою, а в окремі моменти за рахунок зсуву фази між струмом і потоком на кут він діє у протилежному до обертання напрямі.

Проте, наявність махових мас згладжує пульсації обертального моменту, та все ж КДЗС ніколи не будуються з паралельним збудженням саме через великий зсув по фазі між струмом якоря і потоком збудження.

1.1.5. Рівняння рівноваги напруг та векторна діаграма. Використавши заступну схему двигуна (рис. 1.3.), запишемо у символічній формі рівняння рівноваги напруг

.

Як видно з рис. 1.4. за незначного з достатньою для аналізу точністю можна прийняти, що , тоді

.

(3)

Побудуємо за рівняння (2) векторну діаграму (рис. 1.6.)

Рис. 1.6. Векторна діаграма напруг КДЗС

Поиск по сайту: