Исполнительные элементы систем автоматики классификация и общие характеристики исполнительных элементов классификация исполнительных элементов

Конденсаторные тихоходные двигатели типов ДСК и ДСКР разработаны взамен устаревших двигателей типов ДСД, ДСДР. Рассмотрим устройство и принцип работы базового конденсаторного двигателя ДСК-32-0,25-0,375, схема которого приведена на рис.32. Цифры в маркировке двигателя означают:
32 — наружный диаметр, мм;
0,25 — пусковой и номинальный моменты, Н-см;
0,375 — частота вращения, тыс. об/мин.
Статор имеет два одинаковых модуля I и II, представляющих собой две независимые одинаковые по конструкции фазные системы, каждая из которых состоит из внешнего 6 и внутреннего 9 одинаковых по конструкции штампованных магнитопроводов, имеющих чашеобразную форму, и сосредоточенной обмотки, выполненной в виде кольцевой каркасной катушки 8, размещенной между внешним и внутренним магнитопроводами. Кольцевой каркас катушки выполнен из литьевого сополимера типа дифлон. Внешние 6 и внутренние 9 магнитопроводы каждого модуля выполнены штамповкой из стали марки П-ВГ-08КП. Магнитопровод изолирован от катушки изоляцией 7. Аксиальному перемещению ротора препятствует пружина 3.

Рис.32. Конденсаторный мно­гополюсный двигатель ДСК-32-0,25-0,375:

1 — вал; 2 — подшипник скольжения; 3 — пружина; 4 — постоянный магнит; 5— щиты подшипниковые; 6— магаитопровод внешний; 7 — изоляция; 8 — катушки; 9 — магнипроводы внутренние; 10— полюсы;
11 — опрессовка полиамидная

Полюсная система внешних и внутренних магнитопроводов статора состоит из 16 клювообразных полюсов 10 чередующейся полярности, равномерно расположенных по окружности. Формирование полюсов 10 обеспечивается путем просечек при штамповке листовой заготовки и последующей отгибки полюсов под углом 90° к торцевым частям внешних и внутренних магнитопроводов.

Передний и задний подшипниковые щиты 5 двигателя имеют форму дисков с отверстиями в центральной части, в которых из литьевого сополимера типа СФД или полиамида формируются подшипники скольжения 2. Подшипниковые щиты и внешние магнитопроводы механически скрепляются между собой точечной сваркой. Также точечной сваркой скрепляются между собой внутренние магнитопроводы модулей, предварительно сдвинутые между собой на 90° (электрических).
Ротор двигателя состоит из кольцевого ферритобариевого постоянного магнита 4 марки ФБИ-la, который спрессован полиамидом 11 на валу 1. Магнит 4 ротора намагничен в радиальном направлении и имеет 16 неявновыраженных полюсов чередующейся полярности.
Частота вращения ротора базового двигателя 375 или 450 об/мин при частотах питающего напряжения соответственно 50 или 60 Гц. Базовый электродвигатель имеет различные исполнения на напряжения 12, 24, НО, 127, 220 В, которые отличаются друг от друга лишь числом витков обмотки статора.
Наряду с возможностью работы от двухфазной симметричной сети (со сдвигом напряжений фаз во времени на четверть периода — 90°) базовый двигатель ДСК-32-0,25-0,375 предназначен для работы от однофазной сети с постоянно включенным последовательно с одной из его фаз (обмоток) конденсатором. При этом для номинальных напряжений сети 12, 24 и 40 В используется схема с параллельным включением обмоток, а для напряжений 110 В и выше — с последовательным. Реверс двигателя достигается посредством переключения конденсатора из цепи одной обмотки в цепь другой.
На базе двигателя ДСК-32-0,25-0,375 разработана серия однофазных реверсивных конденсаторных тихоходных синхронных двигателей с механическими редукторами типа ДСКР-32, которые работоспособны в условиях воздействия вибрационных и ударных нагрузок. Серии двигателей ДСК-32 и ДСКР-32 имеют 180 исполнений, в том числе различные климатические.
Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами и асинхронным пуском отличаются от других типов синхронных двигателей с постоянными магнитами наличием на роторе короткозамкнутой обмотки типа беличьей клетки, предназначенной, во-первых, для пуска двигателя, во-вторых, для стабилизации его частоты вращения — демпфирования качаний ротора при резких изменениях нагрузки.

Рис.33. Синхронный двигатель с радиальным расположением постоянного магнита и пусковой короткозамкнутой обмотки:

1 — статор; 2 — шихтованная часть ротора с короткозамкнутой обмоткой; 3 —постоянный магнит

В последнее время наибольшее распространение получили синхронные двигатели двух конструктивных исполнений: с радиальным (рис. 18.13, 18.14) и аксиальным расположениями постоянного магнита и пусковой короткозамкнутой обмотки.

Статоры двигателей обоих конструктивных исполнений ничем не отличаются от статоров обычных синхронных и асинхронных машин. В пазах шихтованных статоров располагаются трехфазные или двухфазные обмотки переменного тока. Роторы двигателей сочетают в себе элементы синхронного двигателя — постоянные магниты и асинхронного двигателя — короткозамкнутую обмотку, выполненную в виде беличьей клетки, располагающуюся в пазах.

Рис.34. Различные конструкции роторов синхронных микродвигателей с радиальным расположением постоянных магнитов и пусковой короткозамкнутой обмотки

Двигатели с радиальным расположением постоянного магнита и пусковой обмотки имеют кольцевой пакет стали ротора, напрессованый на постоянный магнит-звездочку, в пазах которого располагается короткозамкнутая обмотка. В стали магнитопровода ротора имеются междуполюсные прорези, размеры которых выбираются из условия хорошего асинхронного пуска и оптимального использования энергии постоянного магнита в синхронном режиме, т. е. из условия уменьшения потока рассеяния магнита. Пакет стали ротора с короткозамкнутой обмоткой предохраняет магнит от размагничивания в режиме пуска (короткого замыкания).

С целью предохранения магнита от размагничивания, а также увеличения асинхронного момента, необходимого для пуска, междуполюсную прорезь желательно выбирать минимально возможной. Исследования показывают, что оптимальный размер прорези увеличивается с увеличением мощности двигателя. Иногда с целью улучшения пусковых свойств двигателя и увеличения механической прочности его ротора между полюсными наконечниками оставляют небольшие перемычки — мостики насыщения (см. рис.34).
Синхронные двигатели с постоянными магнитами и асинхронным пуском в ряде случаев имеют существенные преимущества по сравнению с синхронными реактивными и гистерезисными двигателями:
более высокие энергетические показатели — КПД и cosφ (рис.35);
большую удельную мощность P_s — мощность на единицу массы (особенно при мощностях в десятки и сотни ватт и большом числе пар полюсов);
повышенную перегрузочную способность, стабильность частоты вращения;
хорошую синфазность вращения, что часто требуется в групповых приводах.
В некоторых системах автоматики применяются синхронные микродвигатели с постоянными магнитами и гистерезисным пуском.

Рис.35. Рабочие характеристики синхронного двигателя с постоянны­ми магнитами (Р_s — мощность на валу двигателя)