Статические и динамические характеристики асинхронного двухфазного двигателя

 

В следящих системах применяются двухфазные асинхронные двигатели. Асинхронный двухфазный двигатель имеет две обмотки, оси магнитные которых сдвинуты на 90 градусов. Ротор выполняется либо в виде «беличьей клетки», либо полым немагнитным в виде тонкого стакана из алюминия. Недостатком АДД является большой воздушный зазор, требующий большего тока намагничивания. Достоинствами являются бесшумность работы, малый момент инерции и плавность хода.

Рис. 3.11. Асинхронный двухфазный двигатель

 

Для того чтобы обмотки создавали вращающееся магнитное поле, между напряжениями обмоток создается сдвиг фаз. Одна обмотка служит обмоткой возбуждения, вторая – обмоткой управления. На первую подается напряжение постоянной амплитуды, на вторую с переменными амплитудой и/или фазой.

Все способы управления делятся на симметричные, когда магнитное вращающееся поле остается круговым, и несимметричные, когда магнитное поле становится эллиптичным. Из-за сложности симметричных методов наибольшее применение нашли несимметричные. В них изменение поля происходит от кругового к эллиптическому до пульсирующего.

Несимметричное эллиптическое поле представляют в виде суммы двух круговых полей: прямого, создающего движущий момент, и обратного, создающего тормозной момент. Изменение соотношения этих полей изменяет эллиптичность результирующего поля, вследствие чего изменяется скорость вращения ротора.

В зависимости от способа изменения эллиптичности различают три способа управления:

1. Амплитудное. На обмотку управления подается сдвинутое на 90° напряжение переменной амплитуды; для смены направления вращения напряжение управления сдвигается на -90°.

2. Фазовое. На обмотку управления подается напряжение постоянной амплитуды, равной амплитуде напряжения возбуждения с переменной фазой. Направление вращения определяется знаком фазы.

3. Амплитудно-фазовое, или конденсаторное. В цепь обмотки возбуждения включается конденсатор. Изменение амплитуды управляющего напряжения ведет к изменению угловой скорости двигателя и изменению тока возбуждения. Как следствие, напряжение на конденсаторе изменяется как по величине, так и по фазе.

Наибольшее распространение получили амплитудный и амплитудно-фазовый способ.

 

Уравнения для одной из фаз в неподвижной системе координат ,  имеет вид:

                                (3.15)

где

; ; ; ,  – взаимоиндуктивность обмоток, ,  –индуктивности рассеяния статорной и роторной обмоток.

Учитывая, что токи фаз  и  сдвинуты относительно друг друга на 90°, получаем:

                                                                                   (3.16)

где , .

Схема замещения асинхронного двухфазного двигателя приведена на рис. 3.12, на котором  и  заменены на 1 и 2.

 

Рис. 3.12. Схема замещения асинхронного двухфазного двигателя

 

На схеме обозначено:  – сопротивление обмотки возбуждения. С учетом потерь в роторе схема приводится к виду, приведенному на рис. 3.13.

 

 

Рис. 3.13. Схема замещения асинхронного двухфазного двигателя

 

; ; ; ;  – сопротивление потерь.

 

Лекция №10

План

1. Механическая характеристика асинхронного двухфазного двигателя

2. Характеристики синхронного двигателя

 

Система (3.16) позволяет получить выражение для механической характеристики в установившемся режиме:

;                                                             (3.17)

.

, , ,  – активные и реактивные сопротивления статора и ротора.

Выражение (3.17) можно записать в виде:

,

,

или в более простом виде:

.

Асинхронные двухфазные двигатели выполняются с , в диапазоне 2…3. Это определяется требованием к устойчивости работы в диапазоне скоростей от 0 до , также такое скольжение позволяет устранить самоход. В этом случает механическую характеристику можно аппроксимировать прямой линией:

 

,                                                                                       (3.18)

 

где  – коэффициент пропорциональность между пусковым моментом  и напряжением на обмотке управления,  – жесткость механической характеристики.

 

Рис. 3.14. Механическая характеристика АДД                 

 

Передаточные функции асинхронного двухфазного двигателя аналогичны передаточным функциям двигателя постоянного тока:

; ,

.