Asynchronní výkonné motory

Asynchronní akční motory se používají v automatických řídicích systémech k ovládání a regulaci různých zařízení.

Asynchronní akční motory začínají pracovat, když dostanou elektrický signál, který převedou na určitý úhel natočení hřídele nebo jeho natočení. Odstranění signálu má za následek okamžitý přechod rotoru běžícího motoru do klidového stavu bez použití brzdových zařízení. Provoz takových motorů neustále pokračuje za přechodových podmínek, v důsledku čehož frekvence otáčení rotoru často nedosáhne stacionární hodnoty s krátkým signálem. Přispívají k tomu i časté rozjezdy, změny směru a zastavování.

Výkonné motory jsou konstrukčně asynchronní stroje s dvoufázovým statorovým vinutím, vyrobené tak, že magnetické osy jeho dvou fází jsou posunuty v prostoru vůči sobě navzájem, a nikoli pod úhlem 90 stupňů.

Jedna z fází statorového vinutí je budicí vinutí a vede ke svorkám označeným C1 a C2.Druhá, fungující jako řídicí cívka, má vodiče připojené ke svorkám označeným U1 a U2.

Obě fáze statorového vinutí jsou napájeny odpovídajícími střídavými napětími o stejné frekvenci. Obvod budicí cívky je tedy připojen k napájecí síti s konstantním napětím U a do obvodu řídící cívky je přiváděn signál ve formě řídícího napětí Uy (obr. 1, a, b, c).

Rýže. 1. Schémata zapínání asynchronních výkonných motorů při řízení: a — amplituda, b — fáze, c — fáze amplitudy.

V důsledku toho vznikají v obou fázích statorového vinutí odpovídající proudy, které se vlivem obsažených fázově posouvajících prvků v podobě kondenzátorů nebo fázového regulátoru vzájemně časově posouvají, což vede k vybuzení eliptické rotační magnetické pole, které zahrnuje rotor klece nakrátko.

Při změně provozních režimů motoru se eliptické točivé magnetické pole v omezujících případech střídá s pevnou osou symetrie nebo kruhové otáčení, což ovlivňuje vlastnosti motoru.

Spouštění, regulace otáček a zastavování výkonných motorů je dáno podmínkami pro vznik magnetického pole pomocí amplitudového, fázového a amplitudově-fázového řízení.

Při amplitudovém řízení je napětí U na svorkách budicí cívky udržováno beze změny a mění se pouze amplituda napětí Uy. Fázový posun mezi těmito napětími je díky odpojenému kondenzátoru 90 ° (obr. 1, a).

Fázové řízení se vyznačuje tím, že napětí U a Uy zůstávají nezměněny a fázový posun mezi nimi se nastavuje otáčením rotoru fázového regulátoru (obr. 1, b).

Při amplitudově-fázovém řízení je sice regulována pouze amplituda napětí Uy, ale současně díky přítomnosti kondenzátoru v budicím obvodu a elektromagnetické interakci fází statorového vinutí dochází k současnému změna fáze napětí na svorkách vinutí pro buzení a fázový posun mezi tímto napětím a napětím ze svorek řídicí cívky (obr. 1, c).

Někdy je kromě kondenzátoru v obvodu budícího vinutí k dispozici kondenzátor v obvodu řídicího vinutí, který kompenzuje reaktivní magnetizační sílu, snižuje energetické ztráty a zlepšuje mechanické vlastnosti indukčního motoru.

Při amplitudovém řízení je pozorováno kruhové točivé magnetické pole při jmenovitém signálu bez ohledu na otáčky rotoru a při jeho poklesu se stává eliptickým.V případě fázového řízení je kruhové rotační magnetické pole vybuzeno pouze jmenovitým signálem a fázový posun mezi napětími U a Uy rovný 90° bez ohledu na otáčky rotoru a s jiným fázovým posunem se stává eliptickým. V amplitudově-fázovém řízení existuje kruhové točivé magnetické pole pouze v jednom režimu — při nominálním signálu v době spouštění motoru a poté, když rotor zrychluje, stává se eliptickým.

U všech způsobů řízení se rychlost rotoru řídí změnou charakteru točivého magnetického pole a směr otáčení rotoru se mění změnou fáze napětí přivedeného na svorky řídicí cívky o 180°. .

Na asynchronní výkonné motory jsou kladeny specifické požadavky, pokud jde o nedostatek výkonu s vlastním pohonem poskytující široký rozsah regulace otáček rotoru, rychlosti, velkých startovací moment a nízký regulační výkon při relativním zachování linearity jejich charakteristik.

Samohybné asynchronní výkonné motory se projevují formou samovolného otáčení rotoru při absenci řídícího signálu. Je to způsobeno buď nedostatečně velkým aktivním odporem vinutí rotoru - metodicky samohybný, nebo špatným výkonem motoru samotného - technologicky samohybný.

První je eliminován v konstrukci motorů, která zajišťuje výrobu rotoru se zvýšeným odporem vinutí a kritickým skluzem scr = 2 — 4, který navíc poskytuje široký stabilní rozsah regulace otáček rotoru, a druhý - vysoce kvalitní výroba magnetických obvodů a strojních cívek s pečlivou montáží.

Protože asynchronní výkonné motory s rotorem nakrátko se zvýšeným činným odporem se vyznačují nízkou rychlostí charakterizovanou elektromechanickou časovou konstantou — dobou, kdy rotor nabírá otáčky z nuly na polovinu synchronních otáček — Tm = 0,2 — 1,5 s , pak se v automatických instalacích dává přednost řízení výkonným motorům s dutým nemagnetickým rotorem, u kterých má elektromechanická časová konstanta nižší hodnotu — Tm = 0,01 — 0,15 s.

Vysokorychlostní duté indukční motory s nemagnetickým rotorem mají jak vnější stator s magnetickým obvodem klasické konstrukce a dvoufázové vinutí s fázemi působícími jako budicí a řídicí vinutí, tak vnitřní stator ve formě vrstvené feromagnetické dutiny. válec namontovaný na štítu ložiska motoru.

Plochy statorů jsou odděleny vzduchovou mezerou, která má v radiálním směru velikost 0,4 — 1,5 mm. Ve vzduchové mezeře je na hřídeli motoru upevněno sklo z hliníkové slitiny o síle stěny 0,2 — 1 mm. Proud naprázdno u asynchronních motorů s dutým nemagnetickým rotorem je velký a dosahuje 0,9 Aznom a jmenovitá účinnost = 0,2 — 0,4.

V automatizačních a telemechanických instalacích se používají motory s dutým feromagnetickým rotorem o tloušťce stěny 0,5 — 3 mm. U těchto strojů, používaných jako výkonné a pomocné motory, není žádný vnitřní stator a rotor je namontován na jedné lisované nebo dvou koncových kovových zástrčkách.

Vzduchová mezera mezi plochami statoru a rotoru v radiálním směru je pouze 0,2 — 0,3 mm.

Mechanické charakteristiky motorů s dutým feromagnetickým rotorem jsou blíže lineárním než vlastnosti motorů s konvenčním rotorem vinutým nakrátko, stejně jako s rotorem vyrobeným ve formě dutého nemagnetického válce.

Někdy je vnější povrch dutého feromagnetického rotoru pokryt vrstvou mědi o tloušťce 0,05 - 0,10 mm a jeho koncové plochy vrstvou mědi až 1 mm pro zvýšení jmenovitého výkonu a točivého momentu motoru, ale jeho účinnost poněkud klesá.

Značnou nevýhodou motorů s dutým feromagnetickým rotorem je jednostranné přilepení rotoru k magnetickému obvodu statoru z důvodu nerovnosti vzduchové mezery, což se u strojů s dutým nemagnetickým rotorem nevyskytuje. Duté feromagnetické rotorové motory nejsou samohybné; pracují stabilně v rozsahu otáček od nuly do synchronních otáček rotoru.

Asynchronní výkonné motory s masivním feromagnetickým rotorem, vyrobené ve formě ocelového nebo litinového válce bez vinutí, se vyznačují jednoduchostí konstrukce, vysokou pevností, vysokým rozběhovým momentem, stabilitou provozu při dané rychlosti a lze používá se při velmi vysokých otáčkách rotoru.

Existují invertní motory s masivním feromagnetickým rotorem, který je vyroben ve formě vnější rotační části.

Asynchronní výkonné motory jsou vyráběny pro jmenovitý výkon od zlomků do několika set wattů a jsou určeny pro napájení z proměnných napěťových zdrojů s frekvencí 50 Hz i se zvýšenými frekvencemi do 1000 Hz a více.
Přečtěte si také: Selsyns: účel, zařízení, princip činnosti