книги / Электротехнические устройства радиосистем

гии, вследствие чего резко уменьшается к. п. д. уста­ новки.

Регулирование скорости вращения якоря двигателя изменением магнитного потока производится изменением тока в обмотке возбуждения. В двигателях параллель­ ного и смешанного возбуждения для изменения тока воз­ буждения в цепь обмотки возбуждения включается ре­ гулировочный реостат. В двигателях последовательного возбуждения изменение тока в обмотке возбуждения достигается шунтированием этой обмотки каким-либо регулируемым сопротивлением.

Пусть двигатель длительно работал на неизменную нагрузку, так что имело место равновесие моментов, двигатель имел скорость nto и потреблял ток /*0 (рис. 3-29,6). Положим, что для изменения скорости двигателя в момент /0 уменьшили ток в обмотке воз­ буждения, т. е. уменьшили магнитный поток. Это вызо­

ного потока, вызывающее изменение тока, то вращаю­ щий момент увеличится и станет больше тормозного момента на валу. Поэтому скорость вращения начнет увеличиваться, постепенно приближаясь к новому уста­ новившемуся значению. При увеличении скорости ток в якоре уменьшается за счет возрастания противо-э. д. с. Изменение скорости вращения и тока в якоре будет про­ исходить до восстановления равновесия моментов. Этот способ регулирования скорости не создает дополнитель­ ных потерь энергии, т. е. является экономичным.

Г л а в а ч е т в е р т а я

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

4-1. ИНДУКЦИОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ И ПОВОРОТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Индукционный регулятор, являющийся асинхронной машиной с заторможенным ротором, позволяет равномерно регули­ ровать величину напряжения в широких пределах.

При неподвижном роторе асинхронная машина подобна .транс­ форматору, коэффициент трансформации которой определяется от-

Е1 _ 4,44fe,tt;,fi<£Maxc _ ktw,

фазная обмотка. Регулирование напряжения осуществляется пово­ ротом ротора относительно статора, вызывающим изменение сдви­ га фаз между э. д. с., индуктированной вращающимся магнитным полем в обмотках статора и ротора. Для поворота ротора и его фиксации служит червячная передача с самоторможением. Схема

приемника энергии. Недостатком такой схемы является наличие двух комплектов контактных колец. Для исключения скользящих контак­ тов обмотки ротора иногда соединяются гибкими проводниками с цепями приемника и источника энергии, а на роторе, устанавли­ вается ограничитель поворота.

Действие регулятора поясняет векторная диаграмма (рис. 4-2), построенная для одной фазы регулятора. При включении регулятора в сеть трехфазная система токов обмотки ротора создает вращаю­ щееся магнитное поле, которое индуктирует э. д. с. в фазах обмо­ ток статора £i и ротора £ 2.

Если пренебречь падением напряжения в активном и индуктив­ ном сопротивлении обмотки ротора, .то для приложенного напряже­ ния и э. д. с. ротора £ 2 можно записать следующее приближен­ ное равенство:

U1= - E 2,

справедливое для любого положения ротора.

Для удобства построения диаграммы будем считать, что э. д. с. фазы статора меньше э. д. с. фазы ротора (£ I< £ 2).

Если ротор занимает .такое положение, при котором оси кату­ шек статора и ротора совпадают, то и э. д. с., индуктируемые вра­ щающимся магнитным полем в обмотках статора и ротора, также совпадают по фазе, т. е. вектор Et совпадает с вектором Е2 и на­

правлен противоположно вектору Uj.

Если повернуть ротор ina какой-либо угол по направлению вра­ щения магнитного поля + « 1 , то магнитные линии вращающегося поля будут пересекать витки катушек статора раньше, чем -витки катушек ротора, и э. д. с. статора будет опережать по фазе э. д. с. ротора, т. е. вектор E'i, неизменный по величине, повернется на угол

э. д. с. статора будет отставать по фазе от э. д. с. ротора и на диаграмме вектор E"t изобразится повернутым на угол —ai в сто­ рону отставания относительно вектора Е2.

При повороте ротора будет изменяться угол между векторами фазных э. д. с. статора и ротора. Если непрерывно поворачивать ротор, то вектор э. д. с. статора будет изменять свое положение так, что конец этого вектора опишет окружность радиусом Еi из точки Л, являющейся концом вектора Ui.

Напряжение Uz зависит не только от приложенного напряжения Du но и от з. д. с. статора Еt и определяется как геометрическая

сумма U1 и Е1 , т. е.

U2= U 1 + E1.

Поэтому окружность, описанная концом вектора Ei при враще­ нии ротора, представляет собой гометрическое место точек концов векторов U2. Величина напряжения 1)2 определяется из следующего выражения:

При повороте ротора от 0 до 180° (эл. град.) может быть по­ лучено любое напряжение на выходе в пределах от U2мин до U2макс»

причем

U zm u^Ui—Ei (при а=0)

и

£^2мпкс = t/i + Ei ((при а —180°).

Продольная составляющая НС ротора Fd взаимодействует с НС статора, как и в трансформаторе, так что в результате взаимодей­ ствия НС статора Fi и продольной НС ротора Fd устанавливается

фазные обмотки. Обмотка статора включается в сеть переменного тока. Пульсирующее Поле статора индуктирует в обмотке ротора э. д. с., действующее значение которой зависит от положения рото­ ра. При повороте ротора э. д. с. его обмотки изменяется пропор­ ционально синусу или Косинусу угла поворота ротора а в зависимо­ сти от выбора его исходного положения.

Если обмотку ротора замкнуть на какое-либо сопротивление, то напряжение на выходе не будет пропорциональным синусу или косинусу угла поворота, что объясняется действием некомпенсиро­ ванного поперечного поля ротора Fq.

Если на роторе выполнить две обмотки, расположенные под углом 90° друг от друг'а, то при отсутствии нагрузки в этих обмот­

ках создаются э. д. с., Равные

El = ^Mai<c Sin а И Е2 = Ем а к с cos et.

При нагрузке НС этих двух обмоток имеют продольные и по­ перечные составляющие.

Продольные составляющие этих НС будут уравновешены воз­ росшей НС обмотки статора, а поперечные составляющие, направ­ ленные встречно, частично компенсируют друг друга. Таким обра­ зом, при двух обмотках на роторе поперечный магнитный поток ротора создается разностью поперечных составляющих НС двух об­ моток и будет меньше чем при одной обмотке на роторе. Следо­ вательно, точность работы трансформатора с двумя обмотками на

роторе выше, чем при одной обмотке. В случае, когда вторичные обмотки симметричны, поперечные составляющие НС двух роторных обмоток равны и результирующий поперечный магнитный поток ра­ вен нулю.

Для устранения погрешности поперечный магнитный поток ком­ пенсируют короткозамкнутой обмоткой, помещенной на статоре. Эта обмотка перпендикулярна обмотке возбуждения. Намагничивающая сила этой обмотки примерно равна и противоположна результирую­ щей поперечной составляющей НС ротора.

4-2. ОДНОФАЗНЫЕ КОЛЛЕКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Коллекторные двигатели переменного тока, характери­ стики которых подобны характеристикам двигателей постоянного тока, имеют хорошие регулировочные и пусковые свойства. Недо­ статками коллекторных двигателей являются их сравнительно вы­ сокая стоимость и ограниченная мощность, что объясняется труд­ ными условиями коммутации.

Однофазные коллекторные двигатели малой мощности находят применение в установках связи, автоматики и для бытовых целей.

'Принципиально любой двигатель постоянного тока может рабо­ тать от сети переменного тока, так как развиваемый двигателями вращающий момент, зависящий от тока в якоре и магнитного потока полюсов, не меняет направления при одновременном изме­ нении направления тока в якоре и .магнитного потока полюсов.

Для создания достаточно большого вращающего момента необ­ ходима одновременность изменения направления тока в якоре и магнитного потока полюсов, т. е. совпадение по фазе тока в якоре и потока полюсов.

Рис. 4-5. Схема однофазного коллекторного двигате­ ля с компенсационной обмоткой.

В двигателе параллельного возбуждения такого совпадения по фазе обеспечить нельзя, так как магнитный поток, создаваемый об­ моткой возбуждения, отстает от приложенного напряжения пример­ но на четверть периода и не совпадает по фазе с активной состав­ ляющей тока якоря.

В двигателе последовательного возбуждения ток в якоре явля­ ется одновременно и током возбуждения, так что ток в якоре и магнитный поток близки к совпадению по фазе.

iB конструктивном отношении коллекторные двигатели перемен­ ного тока имеют существенное отличие от машин постоянного тока. Магнитопровод статора коллекторного двигателя набирается из лис­ товой стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Поток реак­ ции якоря создает э. д. с. самоиндукции, которая в сильной степени

возбуждения значительно меньше, чем при ра­ боте от сети постоянного тока, так что коэффициент мощности ока

зывается сравнительно -высоким, несмотря на отсутствие компенса циониой обмотки.

4-3. ГИСТЕРЕЗИСНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

В гистерезисных двигателях вращающий момент соз­ дается вследствие явления гистерезиса. По устройству гистерезис­ ные двигатели подобны асинхронным. На статоре располагают трех­ фазную или двухфазную обмотку, токи которых возбуждают вра-

P r = or f 2B*Gc ,

где ог — коэффициент удельных потерь, зависящий от марки стали;

Следовательно, вращающий момент гистерезисного двигателя не зависит от частоты перемагничивания и от скорости вращения ро­ тора, т. е. при изменении скольжения от 1 до 0 вращающий момент остается неизменным (рис. 4-9). Если вращать ротор каким-либо двигателем со скоростью, большей синхронной, то угол между маг­ нитными полями статора и ротора изменит знак, т. е. момент будет тормозным и машина будет работать в режиме гистерезисного ге­ нератора.

Если зависимость тормозного момента М т нагрузки~[от скорости

вращения имеет вид кривых 1 или 2, т. е. при изменении скольжения от 1 до О М г > Л4Т, то двигатель будет устойчиво работать при син­

хронной скорости. Если же тормоз­ ной момент изменяется по кривой 5, то устойчивая работа наступит при скольжении, соответствующем точке а, и машина будет работать при асинхронной скорости, что неэконо­ мично.

в эксплуатации, простота устройства и пуска в ход, неизменность

Исполнительные двигатели предназначены для -преобра­ зования электрического сигнала .(напряжения управления) в меха­ ническое перемещение вала. Режим работы исполнительных двига­ телей Обычно существенно отличается от режима работы двигате­ лей привода. Приводные двигатели работают в установившемся ре­ жиме или повторно-кратковременном. Исполнительные же двигатели работают наиболее часто в режиме непрерывных случайных коле­ баний. Эти колебания обусловливаются совокупностью действующих на систему регулирования управляющих и возмущающих воздейст­ вий. Таким образом, работа исполнительных устройств протекает в основном в переходных режимах, что требует понижения инерци­ онных сил и моментов, действующих в них с целью улучшения ди­ намических свойств. В качестве исполнительных двигателей нахо­ дят применение машины как переменного, так и постоянного тока.

Исполнительные двигатели постоянного тока обладают рядом положительных качеств: небольшие габариты, быстродействие, отсут­ ствие самохода и др. Их недостатком является наличие скользящего контакта между коллектором и щетками, создающее коммутацион­ ное искрение и являющееся источником радиопомех.

В качестве исполнительных двигателей постоянного тока при­ меняются машины независимого возбуждения, управление которыми (изменение вращающего момента, скорости вращения и реверс) наи­ более часто осуществляется со стороны якоря путем изменения ве­ личины и направления тока в его обмотке. .Конструктивно такой двигатель подобен машине постоянного тока независимого возбуж­

включается в сеть источника с напряжением U B, и .ток возбуждения создает 'поток полюсов.

В обмотку якоря поступает сигнал управления £/у, под дейст­ вием которого возникает ток якоря / у. В результате взаимодейст­ вия тока в якоре с магнитным потоком полюсов создается вращаю­ щий момент. С изменением величины управляющего напряжения вращающий момент и скорость (при постоянной нагрузке на валу) также соответственно изменяются. Двигатель останавливается, когда управляющее напряжение равно нулю.

Со сменой полярности управляющего напряжения изменяется направление вращения ротора двигателя.

В качестве исполнительных двигателей переменного тока наи­ более широкое применение нашел асинхронный двигатель с полым ротором. Этот двигатель является двухфазным с короткозамкнутым ротором. Ротор выполняется в виде полого алюминиевого цилиндра.

на внешнем статоре, а внутренний статор служит лишь для умень­ шения магнитного сопротивления. Полый ротор укреплен на валу двигателя 6 и вращается в воздушном зазоре между внешним и внутренним статорами.