Тема 5.4. Электродвигательные исполнительные

Устройства.

Исполнительными электродвигателями называют управляемые двигатели малой мощности, которые предназначены для преобразования электри­ческого сигнала в механическое вращение вала.

Как правило, исполнительные двигатели имеют две обмотки: возбуж­дения и управления.

Обмотки возбуждения постоянно находятся под напряжением, а на обмотку управления сигнал подается лишь тогда, когда необходимо получить вращение вала.

Так как исполнительные двигатели работают в схемах управления, то для них в основном характерны пуски, остановки или реверсы. В настоящее время в качестве исполнительных двигателей используют двухфазные асинхронные, трёхфазные асинхронные, син­хронные шаговые двигатели и двигатели постоянного тока.

Исполнительные устройства с двигателями

Постоянного тока.

Принцип работы электродвигателя состоит в следую­щем (рис.80б). К обмотке якоря через щетки 2 и коллектор (на рисунке не показан) подводится напряже­ние постоянного тока U, под воздействием которого в секциях обмотки 1 протекает электрический ток I. В ре­зультате взаимодействия электрического тока с магнитным потоком Ф, создаваемым электромагнитными полю­сами N и S статора, возникает вращающий момент:

М=К_М×I×Ф,где Км - постоянный конструктивный коэффициент элек­тродвигателя.

В автоматических системах регулирования наиболь­шее распространение получили двигатели с независимым возбуждением.

Возможны три основ­ных способа регулирования частоты вращения:

1 - изменением сопротивления цепи якоря путем введе­ния добавочного сопротивления Rд;

2 - изменением магнитного потока возбуждения Ф;

3 - изменением напряжения U, подводимого к якорю электродвигателя. n=U/(ke×Ф)

Схема регулирования частоты вращения электродви­гателя первым способом приведена на рис. 81а. Регу­лирование частоты вращения электродвигателя с по­мощью изменения сопротивления Rдвозможно только в сторону ее понижения от основной.

Рис. 80. Электродвигатель постоянного тока. а – конструкция: 1- 1 - железо полюса. 2 и 9 – полюса. 3 – обмотка возбуждения. 4- якорь. 5 - коллектор. 6 - щётки. 7 и 10 – подшипники, 8-cтанина, 11- вал якоря; б - принцип действия электродвигателя.

Рис. 81. Регулирование скорости электродвигателя. а - схема; б - механические характеристики. .

Механической характеристикой электродвигателя рис.81б на­зывается зависимость его частоты вращения от развива­емого на валу момента вращения: n = f(М).

Уравнение механической характе­ристики:

где U – подведённое к электродвигателю напряжение,

Ф – магнитный поток полюсов,

R – сопротивление обмотки якоря,

Ке и Км – коэффициенты, для данного типа двигателя постоянные величины.

Способ регулирования частоты вращения изменением магнитного потока возбуждения Ф используется в следящих системах мощностью от нескольких ватт до нескольких десятков ватт, где управление может быть осуществлено от электронного, полупроводникового или магнитного усилителя.

Регулирование частоты вращения двигателя измене­нием подводимого к якорю напряжения позволяет иметь не только широкую, экономичную и плавную регулиров­ку частоты вращения, но и безреостатный пуск двигате­ля. Указанный способ наиболее часто применяют на практике.