Коллекторные двигатели синусоидального тока

Наиболее ценным свойством двигателей постоянного тока является возможность плавно и экономично регулировать их режимы работы. Однако электрическая энергия в промышленности вырабатывается генераторами синусоидального тока, и для применения двигателей постоянного тока необходимы преобразователи синусоидального тока в постоянный. Это усложняет применение двигателей постоянного тока. Поэтому естественны попытки реализовать работу коллекторного двигателя непосредственно в цепи синусоидального тока.

Если одновременно изменять направления магнитного потока главных полюсов и тока в цепи якоря двигателя постоянного тока, то направление его вращающего момента не изменяется.

В двигателе постоянного тока с параллельным возбуждением индуктивность обмотки возбуждения с большим числом витков много больше индуктивности цепи якоря. При включении такого двигателя в цепь синусоидального тока ток в обмотке возбуждения, а следовательно, и магнитный поток главных полюсов будут отставать по фазе от тока в цепи якоря на угол я/2. При этом значение среднего вращающего момента становится близким нулю.

При включении в цепь синусоидального тока двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением синфазность изменения направлений магнитного потока главных полюсов и тока в цепи якоря реализуется автоматически. Поэтому он может работать в цепи синусоидального тока, но хуже, чем в цепи постоянного тока.

Переменное магнитное поле главных полюсов ухудшает условия коммутации, индуцируя в коммутируемой секции (см. § 13.7) дополнительную «трансформаторную» ЭДС и увеличивая потери энергии на гистерезис и вихревые токи в станине и главных полюсах, а значительные индуктивные сопротивления обмоток возбуждения и якоря уменьшают значение коэффициента мощности coscp.

Для работы в цепи синусоидального тока разработаны специальные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листов электротехнической стали (рис. 13.45), в пазах которого размещены обмотки возбуждения wB, компенсационная wK и дополнительных полюсов (на рис. 13.45 не показана). Компенсационная обмотка соединяется последовательно и бифилярно с обмоткой якоря (см. рис. 13.16), что уменьшает индуктивность цепи якоря и увеличивает коэффициент мощности coscp.

Для уменьшения влияния трансформаторной ЭДС на условия коммутации секции обмотки якоря коллекторной машины синусоидального тока выполняются с меньшим числом витков, а число секций увеличивается. Соответственно увеличивается число пазов на сердечнике якоря и число пластин коллектора («большой коллектор»). Радикальным средством уменьшения трансформаторной ЭДС является снижение частоты синусоидального тока.

Коллекторные двигатели синусоидального тока большой мощности с регулируемой частотой вращения якоря используются в качестве тяговых двигателей на электротранспорте при частоте напряжения питания 50 Гц, 25 Гц и 50/3 Гц, малой мощности с нерегулируемой большой частотой вращения якоря (больше 3000 об/мин) в электроинструментах, пылесосах, вентиляторах И др. Рис. 13.45

Бесконтактные (вентильные) двигатели постоянного тока

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Бесконтактными (вентильными) называются двигатели постоянного тока, в которых отсутствует механический коллектор в цепи питания обмотки якоря, а переключения в цепи якоря обеспечивают управляемые ключи (вентили) на основе полупроводниковых приборов.

Вентильный двигатель выполняется по принципу обращенной машины постоянного тока, т. е. обмотка якоря располагается на статоре, а обмотка возбуждения с полюсами — на роторе. Обмотка якоря подключается через систему управляемых вентилей к источнику питания с напряжением U, подобно ее подключению в машинах постоянного тока.

На рис. 13.46, а и б приведены последовательности включения ключей и полярностей магнитных полюсов статора вентильного двигателя с независимым возбуждением. Если при включенных вентилях VS1 и VS’3 ротор двигателя занимал положение, указанное на рис. 13.46, а, то после включения вентилей VS2 и VS'4 и выключения вентилей VS1 и VS'3 ротор повернется на угол тс/2 против направления движения часовой стрелки и т. д. Управление ключами осуществляется бесконтактным датчиком положения ротора: постоянный магнит, закрепленный на вращающемся валу двигателя, и индукционные преобразователи (см. § 12.6), расположенные вдоль соосной с валом окружности.

Отсутствие механического коллектора позволяет применять вентильные двигатели в тяжелых условиях работы, например в жидких средах (насосы, помпы).

Глава четырнадцатая

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >