Động cơ điều hành không đồng bộ

Động cơ truyền động không đồng bộ được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động để điều khiển và điều chỉnh các thiết bị khác nhau.

Động cơ truyền động không đồng bộ bắt đầu hoạt động khi chúng được cung cấp tín hiệu điện, tín hiệu này sẽ chuyển đổi thành một góc quay nhất định của trục hoặc vòng quay của nó. Việc loại bỏ tín hiệu dẫn đến sự chuyển đổi ngay lập tức rôto của động cơ đang chạy sang trạng thái đứng yên mà không cần sử dụng các thiết bị hãm. Hoạt động của các động cơ như vậy luôn tiếp tục trong các điều kiện thoáng qua, do đó tần số quay của rôto thường không đạt đến giá trị cố định với tín hiệu ngắn. Việc bắt đầu, thay đổi hướng và dừng thường xuyên cũng góp phần vào việc này.

Theo thiết kế, động cơ điều hành là máy không đồng bộ có cuộn dây stato hai pha, được chế tạo sao cho trục từ của hai pha của nó dịch chuyển trong không gian so với nhau chứ không phải một góc 90 độ.

Một trong những giai đoạn của cuộn dây stato là cuộn dây kích từ và có dây dẫn đến các đầu nối có nhãn C1 và C2.Cái còn lại, hoạt động như một cuộn dây điều khiển, có các dây được kết nối với các đầu cuối có nhãn U1 và U2.

Cả hai pha của cuộn dây stato đều được cấp điện áp xoay chiều tương ứng có cùng tần số. Vì vậy, mạch cuộn dây kích thích được kết nối với mạng cung cấp có điện áp không đổi U và tín hiệu được cung cấp cho mạch cuộn dây điều khiển dưới dạng điện áp điều khiển Uy (Hình 1, a, b, c).

Cơm. 1. Sơ đồ bật động cơ điều hành không đồng bộ trong quá trình điều khiển: a — biên độ, b — pha, c — pha biên độ.

Kết quả là, các dòng điện tương ứng phát sinh trong cả hai pha của cuộn dây stato, do các phần tử dịch pha bao gồm ở dạng tụ điện hoặc bộ điều chỉnh pha, được dịch chuyển tương đối với nhau theo thời gian, dẫn đến sự kích thích của một từ trường quay hình elip, bao gồm rôto lồng sóc.

Khi thay đổi chế độ hoạt động của động cơ, từ trường quay elip trong các trường hợp giới hạn trở nên xen kẽ với một trục đối xứng cố định hoặc quay tròn, ảnh hưởng đến các đặc tính của động cơ.

Khởi động, điều chỉnh tốc độ và dừng động cơ điều hành được xác định bởi các điều kiện để hình thành từ trường bằng phương pháp điều khiển biên độ, pha và biên độ-pha.

Trong điều khiển biên độ, điện áp U ở hai đầu cuộn dây kích thích được giữ nguyên và chỉ có biên độ của điện áp Uy thay đổi. Sự lệch pha giữa các điện áp này, nhờ tụ điện bị ngắt, là 90 ° (Hình 1, a).

Điều khiển pha được đặc trưng bởi thực tế là điện áp U và Uy không thay đổi và sự lệch pha giữa chúng được điều chỉnh bằng cách xoay rôto của bộ điều chỉnh pha (Hình 1, b).

Với điều khiển pha-biên độ, mặc dù chỉ điều chỉnh biên độ của điện áp Uy, nhưng đồng thời do có tụ điện trong mạch kích thích và tương tác điện từ của các pha của cuộn dây stato nên xảy ra đồng thời thay đổi pha của điện áp ở các đầu cuộn dây để kích thích và sự lệch pha giữa điện áp này và điện áp từ các đầu của cuộn dây điều khiển (Hình 1, c).

Đôi khi, ngoài tụ điện trong mạch cuộn dây trường, một tụ điện trong mạch cuộn dây điều khiển được cung cấp để bù cho lực từ hóa phản kháng, giảm tổn thất năng lượng và cải thiện các đặc tính cơ học của động cơ cảm ứng.

Trong điều khiển biên độ, một từ trường quay tròn được quan sát ở một tín hiệu danh nghĩa bất kể tốc độ rôto và khi nó giảm, nó sẽ trở thành hình elip.Trong trường hợp điều khiển pha, một từ trường quay tròn chỉ được kích thích với một tín hiệu danh định và sự lệch pha giữa điện áp U và Uy, bằng 90 ° bất kể tốc độ rôto và với sự lệch pha khác sẽ trở thành hình elip. Trong điều khiển pha biên độ, từ trường quay tròn chỉ tồn tại ở một chế độ - ở tín hiệu danh nghĩa tại thời điểm khởi động động cơ, và sau đó, khi rôto tăng tốc, nó sẽ trở thành hình elip.

Trong tất cả các phương pháp điều khiển, tốc độ của rôto được điều khiển bằng cách thay đổi bản chất của từ trường quay và hướng quay của rôto được thay đổi bằng cách thay đổi pha của điện áp đặt vào các đầu của cuộn dây điều khiển 180 ° .

Các yêu cầu cụ thể được đặt ra đối với động cơ điều hành không đồng bộ về việc thiếu năng lượng tự hành cung cấp một loạt các điều khiển tốc độ cánh quạt, tốc độ, tốc độ lớn mô-men xoắn khởi động và công suất điều khiển thấp với sự bảo toàn tương đối về tính tuyến tính của các đặc tính của chúng.

Động cơ điều hành không đồng bộ tự hành được biểu hiện dưới dạng rôto quay tự phát khi không có tín hiệu điều khiển. Nó được gây ra bởi điện trở hoạt động không đủ lớn của cuộn dây rôto tự hành theo phương pháp hoặc do hoạt động kém của chính động cơ tự hành theo công nghệ.

Loại thứ nhất được loại bỏ trong thiết kế động cơ, giúp sản xuất rôto có điện trở cuộn dây tăng và độ trượt tới hạn = 2 — 4, ngoài ra, cung cấp phạm vi điều khiển tốc độ rôto ổn định rộng, và loại thứ hai - sản xuất mạch từ và cuộn dây máy chất lượng cao được lắp ráp cẩn thận.

Do động cơ điều hành không đồng bộ có rôto ngắn mạch với điện trở hoạt động tăng được đặc trưng bởi tốc độ thấp được đặc trưng bởi hằng số thời gian cơ điện — thời gian khi rôto tăng tốc từ 0 đến một nửa tốc độ đồng bộ — Tm = 0,2 — 1,5 s , thì trong cài đặt tự động, ưu tiên điều khiển được dành cho động cơ điều hành có rôto không từ tính rỗng, trong đó hằng số thời gian cơ điện có giá trị thấp hơn — Tm = 0,01 — 0,15 s.

Động cơ điều hành cảm ứng rôto rỗng không từ tính tốc độ cao có cả stato bên ngoài với mạch từ tính có kết cấu thông thường và cuộn dây hai pha với các pha đóng vai trò là cuộn dây kích thích và điều khiển, và một stato bên trong ở dạng rỗng sắt từ nhiều lớp. xi lanh lắp trên tấm chắn ổ trục của động cơ.

Các bề mặt của stato được ngăn cách bởi một khe hở không khí, theo hướng xuyên tâm có kích thước 0,4 - 1,5 mm. Trong khe hở không khí có một tấm kính hợp kim nhôm có thành dày 0,2 – 1 mm, cố định trên trục động cơ. Dòng điện không tải của động cơ không đồng bộ có rôto rỗng không từ tính lớn và đạt 0,9 Aznom, và hiệu suất danh định = 0,2 — 0,4.

Trong cài đặt tự động hóa và cơ điện từ xa, động cơ có rôto sắt từ rỗng có độ dày thành 0,5 - 3 mm được sử dụng. Trong các máy này, được sử dụng làm động cơ điều hành và phụ trợ, không có stato bên trong và rôto được gắn trên một phích cắm kim loại được ép hoặc hai đầu.

Khe hở không khí giữa các bề mặt của stato và rôto theo hướng xuyên tâm chỉ là 0,2 — 0,3 mm.

Các đặc tính cơ học của động cơ có rôto sắt từ rỗng gần với tuyến tính hơn so với đặc tính của động cơ có rôto dây quấn thông thường, cũng như rôto được chế tạo ở dạng xi lanh rỗng không từ tính.

Đôi khi, bề mặt ngoài của rôto sắt từ rỗng được phủ một lớp đồng có độ dày 0,05 - 0,10 mm, và các bề mặt cuối của nó được phủ một lớp đồng dày tới 1 mm để tăng công suất và mô-men xoắn định mức của động cơ, nhưng hiệu quả của nó giảm đi phần nào.

Một nhược điểm đáng kể của động cơ có rôto sắt từ rỗng là rôto bị dính một mặt vào mạch từ của stato do khe hở không khí không đều, điều này không xảy ra ở các máy có rôto rỗng không từ tính. Động cơ rôto sắt từ rỗng không tự hành; chúng hoạt động ổn định trong dải tốc độ từ 0 đến tốc độ rôto đồng bộ.

Động cơ điều hành không đồng bộ có rôto sắt từ lớn, được chế tạo dưới dạng hình trụ bằng thép hoặc gang không có cuộn dây, được phân biệt bởi thiết kế đơn giản, độ bền cao, mô-men xoắn khởi động cao, hoạt động ổn định ở tốc độ nhất định và có thể được sử dụng ở số vòng quay rất cao trên rôto.

Có những động cơ đảo ngược với một rôto sắt từ lớn, được chế tạo dưới dạng một bộ phận quay bên ngoài.

Động cơ điều hành không đồng bộ được sản xuất cho công suất định mức từ phân số đến vài trăm watt và được thiết kế để cấp nguồn từ các nguồn điện áp thay đổi có tần số 50 Hz, cũng như tần số tăng lên đến 1000 Hz trở lên.
Đọc thêm: Selsyns: mục đích, thiết bị, nguyên tắc hành động