Основні типи двигунів Асинхронні мікродвигуни
Найпоширенішими силовими мікродвигунами автоматики нині є асинхронні двигуни. За своїм пристроєм це двигуни з короткозамкненим ротором, який найчастіше має обмотку, виготовлену у вигляді біличної клітини. Рідше ротор виготовляється масивним і порожнистим з чавуну або сталі, що робиться або для отримання м'яких механічних характеристик, або для досягнення особливої механічної міцності ротора, необхідної при високих частотах обертання, або з метою зменшення акустичного шуму при роботі двигуна. Асинхронні двигуни із фазовим ротором не випускаються.
Класифікація силових асинхронних мікродвигунів представлена рис. 18.1.
Як силові двигуни в схемах автоматики дуже часто застосовуються трифазні та однофазні асинхронні мікродвигуни широкого застосування, розраховані на роботу від мережі з частотою 50 Гц.
Так як механічна потужність асинхронного двигуна практично (за інших рівних умов) прямо пропорційна частоті напруги живлення(Р
f), а габаритні розміри визначаються значенням крутного моментуМ,то в схемах автоматики дуже часто застосовують асинхронні двигуни, розраховані на роботу від напруг підвищеної частотиf.
Застосування асинхронних двигунів підвищеної частоти у ряді випадків диктується як прагненням зменшити габарити машини, а й інших міркувань: необхідністю мати вищі кутові швидкості обертання, роботою автоматичних систем від мереж підвищеної частоти та інших.
У ряді схем автоматики виникає зворотне завдання - необхідність отримання малих частот обертанняп.У асинхронних та синхронних двигунів змінного струму середніх і великих потужностей цього можналегко досягти за рахунок збільшення числа пар полюсівp,так від цього залежить як синхронна частота обертанняпс:
Для двигунів малих потужностей і габаритних розмірів цей спосіб практично неприйнятний, особливо якщо вони розраховані на роботу від мереж підвищеної частоти. При малих габаритах збільшення числа пар полюсівp,отже, і числа пазів двигуна дуже важко, котрий іноді неможливо.
З метою отримання низьких частот обертання доводиться застосовувати спеціальні тихохідні двигуни або з електромагнітною редукцією частоти обертання, або з роторами, що котяться або хвильовим.
У більшості схем автоматики силові двигуни живляться не від трифазних, а однофазних мереж змінного струму. Саме тому як силові в основному використовуються однофазні двигуни. Трифазні двигуни у схемах автоматики використовуються значно рідше.
Однофазні асинхронні двигуни за своїм пристроєм у переважній більшості випадків є двофазними. Вони, як правило, мають на статорі дві обмотки, зрушені у просторі на 90 °. Одна обмотка називається робочою, чи головною. Вона підключається безпосередньо до однофазної мережі. Інша обмотка називається пусковою, або допоміжною. Вона підключається до однофазної мережі через фазозсувний елемент або тільки на час пуску, або постійно. У деяких двигунах допоміжна обмотка взагалі не підключається до мережі, а ЕРС у ній наводиться потоком головної обмотки.
Залежно від типу фазосдвігающего елемента, а також від способу використання допоміжної (пускової) обмотки силові однофазні асинхронні (і синхронні) мікродвигуни можна розділити на п'ять груп: з пусковим опором; пусковим конденсатором; пусковим та робочим конденсатором; робітникомконденсатором; екранованими полюсами.
Крім однофазних мікродвигунів у системах автоматики як силові використовуються також універсальні асинхронні мікродвигуни, які, будучи за своїм призначенням трифазними, при зміні схеми з'єднання обмоток - фаз і включенні фазозсувних елементів можуть працювати і від однофазних мереж змінного струму.
Синхронні мікродвигуни
Основною особливістю синхронних мікродвигунів, що визначає області їх застосування, є сталість частоти обертання при незмінній частоті мережі живлення. Частота обертання ротора двигуна в синхронному режимі (приMсупр
Нині у схемах автоматики синхронні мікродвигуни застосовуються дуже широко. За конструктивним виконанням вони дуже різноманітні, особливо однофазні мікродвигуни малих потужностей (від часток ват до кількох ват).
Двигуни з номінальною потужністю від десятків до сотень ват мають звичайне класичне виконання. Вони складаються з нерухомої частини - статора, в пазах якого розміщується трифазна або двофазна обмотка змінного струму, і частини, що обертається, - ротора, який у більшості двигунів має явно виражені полюси.
Залежно від конструкції ротора розрізняють синхронні мікродвигуни з електромагнітним збудженням, постійними магнітами, реактивні і гістерезисні. На рис. 18.2 подано основні конструктивні схеми синхронних мікродвигунів.
Крім двигунів звичайного виконання схемах автоматики іноді зустрічаються звернені синхронні мікродвигуни, обмотка змінного струму яких розміщується в пазах ротора.
Мікродвигуни з електромагнітним збудженням (з обмоткою збудження постійного струму на полюсах) внаслідок складностіїх конструкцій та пуску, а також необхідності наявності джерела постійного струму для живлення обмотки збудження у схемах автоматики застосовуються дуже рідко.
Синхронні мікродвигуни випускаються як у промислову частоту 50 Гц, і на підвищені частоти 400, 500, 1000 Гц. Крім звичайних двигунів у схемах автоматики широко застосовуються тихохідні двигуни з електромагнітною редукцією частоти обертання, що працюють на зубцевих гармоніках поля, і двигуни з роторами, що катаються або хвильовим. Іноді для отримання низьких частот обертання використовуються звичайні двигуни із вбудованими редукторами.
До синхронних мікродвигунів пред'являються як загальні для всіх електричних машин вимоги - високі енергетичні показники(nі cosφ), малі габарити, маса тощо, так і специфічні для синхронних двигунів вимоги, які залежать від схеми, у якій застосовується двигун. В одних схемах від двигуна потрібна сталість середньої частоти обертання, в інших – сталість миттєвої частоти обертання в межах одного обороту ротора тощо.
Крім синхронних мікродвигунів безперервного обертання знайшли застосування імпульсні крокові двигуни.