3.3. Асинхронные двухфазные управляемые двигатели

Трудности управления трехфазными двигателями привели к использованию в приводах малой мощности управляемых двухфазных двигателей, имеющих две обмотки - обмотку возбуждения и обмотку управления, напряжения в которых сдвинуты на 90^o электрических градусов, как показано на и .

Рис. 3-10а. Схема асинхронного двухфазного двигателя.

Рис. 3-10б. Временные диаграммы питания асинхронного двухфазного двигателя.

Для упрощения управления осуществляется управление воздействием только на одну обмотку - обмотку управления через усилительно преобразующее устройство - УПУ. Вторая обмотка через конденсатор подключается к сети.

При регулировании тока в обмотке управления по величине и фазе вносится асимметрия в МДС обмоток, и вместо кругового магнитного поля в машине возникает электрическое поле. При этом наряду с напряжениями и токами прямой последовательности фаз, создающими двигательный режим, возникает напряжение и токи обратной последовательности, вызывающие торможение. Таким образом, меняя степень асимметрии, можно регулировать скорость двигателя.

В зависимости от того, как создается в машине асимметрия магнитного поля, различают три способа управления: амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый.

Чаще всего используется амплитудное несимметричное управление, когда U_B=U_C, а U_γ=α·U_c, где α меняется от 0 до 1. Пользуясь соотношениями и можно получить выражения для вращающего момента при амплитудном управлении:

При симметрии напряжений, когда α=1, из уравнения получим нормальное уравнение - выражение для асинхронной машины .

Так как в двухфазных двигателях S_M>1, то при α=0, т.е. при отключении обмотки управления двигатель тормозится, так как второе слагаемое в становится больше первого и останавливается при S=1, когда оба слагаемых становятся одинаковыми.

Механические характеристики при амплитудном управлении для случая S_M=2 и ε=3 приведены на слева.

Рис. 3-10в. Статические характеристики асинхронного двухфазного двигателя.

Пусковой момент можно получить из уравнения , положив S=1.

На справа показаны регулировочные характеристики, которые могут быть получены непосредственно из механических.

Эти характеристики могут быть линеаризованы, и асинхронный двигатель представлен как линейная динамическая система, описываемая следующими уравнениями:

,

где K_U и K_ω- коэффициенты передачи, получаемые при линеаризации характеристик, как показано на .

Рис. 3-11а. Линеаризация характеристик АДД.

;

Уравнениям соответствует структурная схема , представленная на .

Рис. 3-11б. Структурная схема АДД.

По этой схеме можно получить передаточную функцию АДД

,

где - коэффициент передачи, а - электромеханическая постоянная времени.

3.4. Упражнения и контрольные вопросы к главе 3.

1. Построить в относительных единицах зависимость момента от скольжения для трехфазного асинхронного двигателя f(s)=Мд/Ммакс для различных Sм (например, Sм=0,1; 0,5; 1; 2).

2. Пользуясь результатами п. 1, построить механические характеристики трехфазного двигателя в относительных единицах f(Мд/Ммакс)=W//Wо при тех же значениях Sм, что и в п. 1.

3. Пользуясь формулой (3-10), построить (в относительных единицах) кривые переходного процесса при пуске двигателя при различных значениях Sм, как показано на рис. 3-9,б.

4. Пользуясь формулой (3-12), построить (в относительных единицах) статические характеристики асинхронного двухфазного двигателя, как показано на рис. 3-10, в, при заданных значениях <0.3 и Sм>1. например, =0, Sм=1,5).

5. Пользуясь формулами (3-13) и (3-14), рассчитать по паспортным данным двигателя коэффициенты Кw, Кv и Кдв и постоянную времени Тм (для АДП-362: Nн=1950 об/мин, No=2650 об/мин , Мн=9,5 Н см, Мп=17 Н см, Uун= 120 В, J=0,4 кг см**2). Примечание. Перед расчетом все величины дол жны быть приведены к системе единиц СИ.