60) Синхронные двигатели автоматических устройств. Шаговые двигатели. Асинхронный шаговый двигатель


60) Синхронные двигатели автоматических устройств. Шаговые двигатели

Конструкция синхронного двигателя такая же, как и у синхронного генератора. При подаче тока в трехфазную обмотку статора в нем возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения его определяется формулой:

где f - частота тока питающей сети, р - число пар полюсов на статоре. Ротор, являющийся часто электромагнитом, будет строго следовать за вращаю-щимся магнитным полем, т.е. его частота вращения n2= n1. Рассмотрим принцип действия синхронного двигателя на следующей условной модели (рис. 6.3.1.). Пусть магнитное поле статора будет смоделировано системой вращающихся магнитных полюсов N - S.

Ротор двигателя тоже представляет собой систему электромагнитов S - N, кото-рые "сцеплены" с полюсами на статоре. Если нагрузка на двигателе отсутствует, то оси полюсов статора будут совпадать с осями полюсов ротора ( = 0). Если же к ротору подключена механическая нагрузка, то оси полюсов статора и ротора могут расходиться на некоторый угол. Однако "магнитное сцепление" ротора со статором будет продолжаться, и частота вращения ротора будет равна синхронной частоте статора (n2= n1). При больших значениях ротор может выйти из "сцепления" и двигатель остановится. Главное преимущество синхронного двигателя перед асинхронным - это обеспечение синхронной скорости вращения ротора при значительных колебаниях нагрузки.

      1. Система пуска синхронного двигателя

Как мы показали выше, синхронное вращение ротора обеспечивается "магнитным сцеплением" полюсов ротора с вращающимся магнитным полем статора. В первый момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле статора возникает практически мгновенно. Ротор же, обладая значительной инерционной массой, прийти в синхронное вращение сразу не сможет. Его надо "разогнать" до подсинхронной скорости каким-то дополнительным устройством. Долгое время роль разгонного двигателя играл обычный асинхронный двигатель, механически соединенный с синхронным. Ротор синхронного двигателя приводится во вращение до подсинхронной скорости. Далее двигатель сам втягивается в синхронизм. Обычно мощность пускового двигателя составляет 5-15 % от мощности синхронного двигателя. Это позволяет пускать в ход синхронный двигатель только вхолостую или при малой нагрузке на валу. Применение пускового двигателя мощностью, достаточной для пуска синхронного двигателя под нагрузкой делает такую установку громоздкой и дорогой. В последнее время используется так называемая система асинхронного пускасинхронных двигателей. С этой целью в полюсные наконечники забивают стержни, напоминающие собою короткозамкнутую обмотку асинхронного двигателя (рис. 6.3.2.1).

В начальный период пуска синхронный двигатель работает как асинхронный, а в последующем - как синхронный. В целях безопасности обмотку возбуждения в начальном периоде пуска закорачивают, а на заключительном подключают к источнику по-стоянного тока.

    1. Шаговый двигатель

Этот тип двигателя является машиной постоянного тока, хотя принцип действия его напоминает синхронный реактивный двигатель. Как видно из рис. 6.5.1, статор двигателя имеет шесть пар выступающих полюсов.

Каждые две катушки, расположенные на противоположных полюсах статора, образуют обмотку управления, включаемую, в сеть постоянного тока. Ротор - двухполюсный. Если подключить к источнику постоянного тока катушки полюсов 1 - 1', то ротор расположится вдоль этих полюсов. Если задействовать катушки полюсов 2 - 2', а ка-тушки полюсов 1 - 1' обесточить, то ротор повернется и займет положение вдоль полю-сов 2 - 2'. Такой же поворот ротора произойдет, если включить в сеть катушки полюсов 3 - 3'. Так, шагами, ротор будет "следовать" за своей обмоткой управления. Преимуществом шаговых двигателей является то, что в них совершенно отсутствует "самоход". Они поворачиваются и строго фиксируются с шагом, пропорциональ-ным числу полюсов на статоре. Это качество делает его незаменимым в особо точных механизмах (для привода часов, механизмов подачи ядерного топлива в реакторах, в станках с ЧПУ и т.д.).

studfiles.net

60) Синхронные двигатели автоматических устройств. Шаговые двигатели

Конструкция синхронного двигателя такая же, как и у синхронного генератора. При подаче тока в трехфазную обмотку статора в нем возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения его определяется формулой:

где f - частота тока питающей сети, р - число пар полюсов на статоре. Ротор, являющийся часто электромагнитом, будет строго следовать за вращаю-щимся магнитным полем, т.е. его частота вращения n2= n1. Рассмотрим принцип действия синхронного двигателя на следующей условной модели (рис. 6.3.1.). Пусть магнитное поле статора будет смоделировано системой вращающихся магнитных полюсов N - S.

Ротор двигателя тоже представляет собой систему электромагнитов S - N, кото-рые "сцеплены" с полюсами на статоре. Если нагрузка на двигателе отсутствует, то оси полюсов статора будут совпадать с осями полюсов ротора ( = 0). Если же к ротору подключена механическая нагрузка, то оси полюсов статора и ротора могут расходиться на некоторый угол. Однако "магнитное сцепление" ротора со статором будет продолжаться, и частота вращения ротора будет равна синхронной частоте статора (n2= n1). При больших значениях ротор может выйти из "сцепления" и двигатель остановится. Главное преимущество синхронного двигателя перед асинхронным - это обеспечение синхронной скорости вращения ротора при значительных колебаниях нагрузки.

      1. Система пуска синхронного двигателя

Как мы показали выше, синхронное вращение ротора обеспечивается "магнитным сцеплением" полюсов ротора с вращающимся магнитным полем статора. В первый момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле статора возникает практически мгновенно. Ротор же, обладая значительной инерционной массой, прийти в синхронное вращение сразу не сможет. Его надо "разогнать" до подсинхронной скорости каким-то дополнительным устройством. Долгое время роль разгонного двигателя играл обычный асинхронный двигатель, механически соединенный с синхронным. Ротор синхронного двигателя приводится во вращение до подсинхронной скорости. Далее двигатель сам втягивается в синхронизм. Обычно мощность пускового двигателя составляет 5-15 % от мощности синхронного двигателя. Это позволяет пускать в ход синхронный двигатель только вхолостую или при малой нагрузке на валу. Применение пускового двигателя мощностью, достаточной для пуска синхронного двигателя под нагрузкой делает такую установку громоздкой и дорогой. В последнее время используется так называемая система асинхронного пускасинхронных двигателей. С этой целью в полюсные наконечники забивают стержни, напоминающие собою короткозамкнутую обмотку асинхронного двигателя (рис. 6.3.2.1).

В начальный период пуска синхронный двигатель работает как асинхронный, а в последующем - как синхронный. В целях безопасности обмотку возбуждения в начальном периоде пуска закорачивают, а на заключительном подключают к источнику по-стоянного тока.

    1. Шаговый двигатель

Этот тип двигателя является машиной постоянного тока, хотя принцип действия его напоминает синхронный реактивный двигатель. Как видно из рис. 6.5.1, статор двигателя имеет шесть пар выступающих полюсов.

Каждые две катушки, расположенные на противоположных полюсах статора, образуют обмотку управления, включаемую, в сеть постоянного тока. Ротор - двухполюсный. Если подключить к источнику постоянного тока катушки полюсов 1 - 1', то ротор расположится вдоль этих полюсов. Если задействовать катушки полюсов 2 - 2', а ка-тушки полюсов 1 - 1' обесточить, то ротор повернется и займет положение вдоль полю-сов 2 - 2'. Такой же поворот ротора произойдет, если включить в сеть катушки полюсов 3 - 3'. Так, шагами, ротор будет "следовать" за своей обмоткой управления. Преимуществом шаговых двигателей является то, что в них совершенно отсутствует "самоход". Они поворачиваются и строго фиксируются с шагом, пропорциональ-ным числу полюсов на статоре. Это качество делает его незаменимым в особо точных механизмах (для привода часов, механизмов подачи ядерного топлива в реакторах, в станках с ЧПУ и т.д.).

studfiles.net

Способ управления трехфазным асинхронным двигателем в режиме шагового движения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе. Целью изобретения является повышение момента двигателя до максимально возможного. Для этого в процессе перекоммутации обмоток перераспределяют токи в обмотках для создания магнитодвижущей силы, направленной по отношению к первоначальной магнитодвижущей силе на угол 90 эл. град. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Р 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499804/07 (22) 31.10.88 (46) 07.07.91. Бюл. М 25 (71) Одесское специальное конструкторское бюро специальных станков (72) Л.П,Енин, И.П,Остапчук и В.И.Попов (53) 621,313.525(088.8) (56) Вайнберг Г.Я. и др, Система управления плавным движением ротора бесконтактного шагового двигателя. Труды 3-й Всесоюзной конференции по бесконтактным электриче- ским машинам, Рига, 1966, с. 46.

Авторское свидетельство СССР

М 516168, кл. Н 02 Р 8/00, 1976, Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Цель изобретения состоит в повышении момента двигателя.

На фиг.1 показана векторная диаграмма намагничивающих сил обмоток электродвигателя; на фиг.2 — и ринципиальная схема устройства, реализующего способ.

Векторы.F намагничивающих сил фаз двигателя, показанные на фиг.1, снабжены . индексами, соответствующими номерам фаз, и штрихами, соответствующими различным моментам времени.

Устройство содержит обмотки 1-3 двигателя, коммутирующие их переключатель

4, выключатели 5 и 6 и резистор 7.

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии выключатели 5 и

6 (фиг.2) разомкнуты, а переключатель 4 находится в левом положении, При этом ток от источника питания проходит по обмоткам 3

„„Я „„1661962 А1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАХФАЗНЪ|М АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В

РЕЖИМЕ ШАГОВОГО ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе. Целью изобретения явля-ется повышение момента двигателя до максимально возможного. Для этого в процессе перекоммутации обмоток перераспределяют токи в обмотках для создания магнитодвижущей силы, направленной по отношению к первоначальной магнитодвижущей силе на угол 90 эл. град. 2 ил. и 2 двигателя, создавая намагничивающие силы Рз и F2 и их результирующую Е2з (фиг.1).

Для обработки угла р1 (фиг.1) выключатель 5 (фиг.2) замыкается, а переключатель

4 переводится в правое положение, При этом ток от источника питания проходит по обмоткам 1-3 двигателя, создавая намагниI t чивающие силы Fi, F2, Рз и их результиру1 ющую F

Двигатель начинает отработку угла с максимально возможным моментом вращения, соответствующим сдвигу намагничивающих сил ротора и статора на 90 . В момент, когда ротор двигателя повернется на угол, несколько меньший заданного (с учетом инерции) осуществляется вторая перекоммутация, после которой положение коммутирующих аппаратов следующее: выключатель 5 разомкнут, выключатель 6 замкнут, переключатель 4 в левом положении..

1661962

При этом токи от источника питания проходят по обмоткам 3 и 2 двигателя и по регулируемому резистору 7, включенному параллельно обмотке 3 (фиг.2), Этим токам соответствуют намагничиII II вающие силы Рг. Ез и их результирующая

Ргз„повернутая относительно исходного состояния результирующей Еи на требуемый угол р1 (фиг.1). Намагничивающая сила ротора стремится совместиться с новым положением намагничивающей силы статора. В результате ротор фиксируется, повернувшись на угол р> или близкий к нему (с учетом нагрузки на валу). Угол р регулируется изменением величин регулируемого резистора 7 (фиг.2).

Однако, если в этот момент перейти к исходному состоянию включения обмоток, ротор двинется назад.

Для предотвращения возврата ротора электродвигатель по совершении шага отключается от источника питания на время полного затухания магнитного поля ротора и лишь затем приводится к исходному состоянию включения обмоток.

Способ позволяет создать момент двигателя максимально возможным и тем самым расширить область применения этого способа.

5 Формула изобретения

Способ управления терхфазным асинхронным двигателем в режиме шагового движения, состоящий в том, что подключают к источнику постоянного тока последователь10 но соединенные третью и вторую фазы, после установления тока этих фаз подключают к источнику постоянного тока первую фазу последовательно с второй, после перемещения ротора на величину шага вновь

15 подключают к источнику постоянного тока последовательно соединенные третью и вторую фазы, причем параллельно третьей фазе подключают резистор, после остановки ротора отключают фазы от источника

20 постоянного тока до затухания магнитного поля ротора, затем все операции повторяются, отличающийся тем, что, с целью повышения момента двигателя, при подключении первой фазы последовательно с

25 второй параллельно второй фазе подсоединяют третью.

1661962

Ргт Г

Составитель В,Афимов

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Н.Кучерявая

Заказ 2135 Тираж ЗЯ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

   

www.findpatent.ru