Самоход и пути его устранения

Двигатель имеет самоход, если его ротор вращается при отсутствии сигнала управления (α_e= 0, sinβ= 0, α =0).

Па практике встречаются два вида самоходов: принципиальный параметрический самоход, причиной которого является неправильный расчет при проектировании двигателя, и технологический самоход, появляющийся вследствие некачественного изготовления двигателя.

Параметрический самоход обычно проявляется при снятии сигнала управления у двигателя, работающего с малым моментом сопротивления на валу. Причина этого — недостаточно большое активное сопротивление ротора. Последнее может быть объяснено следующим образом.

При снятии сигнала управления магнитное поле исполнительного двигателя становится пульсирующим — двигатель из двухфазного превращается в однофазный. Известно, что однофазные асинхронные двигатели с малым активным сопротивлением ротора и, следовательно, малым критическим скольжением (s_кр <1) при n₂ =0 не создают пускового момента. Однако при n₂ ≠0 они развивают вращающий момент. Это значит, что при отключении одной из обмоток у работающего двухфазного двигателя его ротор продолжает вращаться, т. е. двигатель имеет самоход — продолжает работать как однофазный.

Для устранения самохода асинхронные исполнительные двигатели выполняются с повышенным активным сопротивлением ротора r₂. Увеличение активного сопротивления ротора смещает максимум механической характеристики s_кр в сторону меньших, а затем и отрицательных частот вращения (скольжений, больших единицы). В связи с этим результирующий вращающий момент М=М_пр+М_обр уменьшится, а при s_кр ≥1 станет даже отрицательным (рис. 4.3).

Так, например, если в качестве исполнительного двигателя использовать двигатели с небольшим активным сопротивлением ротора (рис. 4.3, а: s_кр =0,2; б: s_кр =0,6), то после снятия сигнала управления, когда магнитное поле в двигателе станет пульсирующим, результирующий момент М остается положительным, и ротор продолжает вращаться в том же направлении. Если использовать двигатель с повышенным активным сопротивлением ротора (s_кр =l), то после снятия сигнала управления при пульсирующем поле (рис. 4.3, в) вращающий момент становится отрицательным и останавливает ротор двигателя.

Рис 4.3 К вопросу о самоходе

В этом случае время останова ротора за счет действия отрицательного (тормозного) момента даже меньше, чем при одновременном снятии напряжений с обеих обмоток (управления и возбуждения), когда вращающий момент равен нулю.

В схемах автоматики сигнал управления может сниматься (понижаться до нуля) либо без разрыва цепи управления, либо с разрывом. В первом случае явление самохода устранить значительно проще.

В асинхронных исполнительных двигателях для устранения самохода активное сопротивление ротора выбирают весьма значительным с таким расчетом, чтобы критическое скольжение s_кр=2÷4.

Значительное увеличение активного сопротивления ротора r₂, способствуя устранению самохода, отрицательно сказывается на энергетических показателях двигателя: вызывает увеличение электрических потерь в роторе (снижение КПД), а вызываемое увеличением r₂ смещение механической характеристики в сторону меньших частот вращения (больших скольжений) приводит к резкому уменьшению механической мощности на валу двигателя (P₂≡M₂n₂), а при s_кр >1 — и к уменьшению пускового момента. Именно поэтому поминальная мощность асинхронных исполнительных двигателей в два-три раза меньше номинальной мощности силовых асинхронных двигателей (с малым r₂) тех же габаритов.

Технологический самоход проявляется сразу после включения в сеть обмотки возбуждения, когда сигнал управления еще не подан.

Причина технологического самохода — возникновение слабого эллиптического поля за счет некачественного изготовления двигателя, за счет наличия: замыканий между листами стали пакета статора; короткозамкнутых витков в обмотке; неодинаковой магнитной проводимости машины в различных радиальных направлениях; неравностенности полых роторов и т. п.

Для устранения технологического самохода необходимо качественное изготовление двигателей: тщательная изоляция обмоток, листов стали; сборка пакетов стали веером и т. п.

Литература

1. Специальные электрические машины: (Источники и преобразователи энергии). Учеб. пособие для вузов/ А.И.Бертинов, Д.А.Бут, С.Р.Мизюрин и др.; Под ред. А.И.Бертинова. – М., Энергоиздат, 1982.

2. Д.Э.Брускин, И.М.Синдеев. Электроснабжение летательных аппаратов: Учеб. для энергет. и авиац. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1988.

3. А.В.Вакуров, В.А.Осадчий, А.И.Шевченко. Авиационное оборудование: Учеб для инж. вузов ВВС/ Под ред. Е.А.Румянцева. – Изд. ВВИА им. проф.Н.Е.Жуковского, 1982.

4. М.М.Кацман, Ф.М.Юферов. Электрические машины автоматических систем: Учебник для техникумов /Под ред. Ф.М.Юферова. – 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. школа, 1979.

5. В.Т.Бородин, Г.И.Рыльский. Пилотажные комплексы и системы управления самолетов и вертолетов. М., «Машиностроение», 1978.

6. А.Е.Аверкин, А.Е.Акиндеев, В.Д.Константинов, Г.А.Муратов. Авиационное оборудование и его эксплуатация: Учеб. пос. /Под ред. В.Д.Константинова. - Изд. ВВИА им. проф.Н.Е.Жуковского, 1973.

7. Н.М.Богданченко, Г.Ю.Волошин, В.С.Белых. Курсовые и навигационные автоматы самолетов гражданской авиации. М., «Транспорт», 1971.

8. О.А.Бабич, В.А.Боднер, М.С.Козлов и др. Авиационные приборы и навигационные системы. Учеб для инж. вузов ВВС/ Под ред. В.А.Боднера. – Изд. ВВИА им. проф.Н.Е.Жуковского, 1969.