Лекция №6. Картина несколько меняется, если поле статора становится пульсирующим при вращении ротора в какую-либо сторону

Картина несколько меняется, если поле статора становится пульсирующим при вращении ротора в какую-либо сторону. В этом случае при определенных условиях двигатель может продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора от­носительно прямого и обратного полей будет уже неодинаковым. Поле статора в исполнительном асинхронном микродвигателе ста­новится пульсирующим при снятии сигнала управления. Следова­тельно, ротор двигателя может продолжать вращаться при снятом сигнале управления, что недопустимо для исполнительных двига­телей. Это явление, называемое параметрическим самоходом.

При неподвижном роторе оба поля вращаются относительно ро­тора с синхронной угловой скоростью. Каждое из них наводит в обмотке ротора токи, равные вследствие равенства полей и сколь­жений. Возникают равные по значению вращающие моменты, на­правление которых противоположно, как и направление полей. Результирующий момент равен нулю, и ротор во вращение прийти не может.

Следует отметить, что увеличение м.д.с. одной из обмоток ста­тора по сравнению со значением, соответствующим круговому полю, приводит к появлению эллиптического поля, амплитуда которого больше, чем кругового. При этом возрастают обе составляю­щие поля и в некотором диапазоне возможно увеличение результи­рующего вращающего момента по отношению к исходному круговому полю. Однако такое форсирование м.д.с. статора связано с пре­вышением напряжением и током своих номинальных значений, со­ответствующих круговому полю. Это не всегда допустимо, так как вызывает увеличение потерь и дополнительный нагрев двигателя, может привести к насыщению магнитопровода и пробою изоляции.

Рис. 2.6

Нарушение любого из этих условий приводит к тому, что поле становится эллиптическим, т. е. конец вектора магнитного потока описывает не окружность, а эллипс. В этом случае суммарное маг­нитное поле Φ при вращении не остается постоянным, а изменяет­ся по амплитуде. Становится переменной и мгновенная угловая скорость вектора Φ в пределах оборота при неизменной средней скорости.

Эллиптическое поле создает меньший вращающий момент, чем круговое такой же амплитуды. Его можно представить как сумму двух неравных круговых полей, вращающихся с синхронной угло­вой скоростью в противоположные стороны (рис. 2.6, а). Круговое поле Φ₁, вращающееся в одном направлении с эллиптическим, на­зывают прямым; поле Ф₂ – обратным.

Прямое поле создает вращающий момент двигателя, а обрат­ное – тормозящий момент. С увеличением эллиптичности поля за счет изменения углов β и γ или уменьшения м.д.с. одной из обмо­ток статора прямая составляющая поля и момента убывает, а об­ратная составляющая растет. Уменьшение результирующего вра­щающего момента при неизменном моменте нагрузки приводит к снижению угловой скорости ротора. Появление обратного поля обусловливает увеличение потерь, уменьшение механической мощ­ности и к.п.д. двигателя.

Когда полностью не выполняется хотя бы одно из условий кру­гового поля (β=0, γ=0, I_в=0 или I_у=0), поле статора ста­новится пульсирующим и двигатель не развивает вращающего мо­мента при неподвижном роторе. Для объяснения этого явления за­меним пульсирующее магнитное поле Φ (рис. 2.6, б) двумя полями Φ₁ и Ф₂, вращающимися в противоположные стороны с синхронной угловой скоростью ω₁ и имеющими амплитуды, равные половине амплитуды пульсирующего поля.

Физическое объяснение возникновения электромагнитного мо­мента при пульсирующем поле статора и скольжении s ≠ l заклю­чается в следующем. Пульсирующее поле статора наводит во вра­щающемся роторе кроме трансформаторной еще и э.д.с. вращения, сдвинутую по фазе относительно трансформаторной. Токи, вызван­ные в роторе э.д.с. вращения, создают магнитный поток ротора, сдвинутый в пространстве и во времени относительно потока ста­тора. Результирующее магнитное поле двигателя, образующееся при взаимодействии этих двух потоков, получается вращающимся эл­липтическим. Направление вращения этого поля зависит от пара­метров двигателя.

Следует отметить, что в двухфазном двигателе круговое поле может быть получено и при γ ≠ 90^о, если γ + β = 180° и амплитуды м.д.с. равны. Однако в исполнительных двигателях такой способ широкого распространения не получил.