מנועי מנהלים אסינכרוניים

מנועי מפעיל אסינכרוני משמשים במערכות בקרה אוטומטיות לשליטה וויסות מכשירים שונים.

מנועי מפעיל אסינכרוני מתחילים לעבוד כאשר הם מקבלים אות חשמלי, אותו הם ממירים לזווית סיבוב מסוימת של הציר או סיבובו. הסרת האות מביאה למעבר מיידי של הרוטור של המנוע הפועל למצב נייח ללא שימוש בהתקני בלימה. פעולתם של מנועים כאלה נמשכת כל הזמן בתנאים חולפים, וכתוצאה מכך תדירות הסיבוב של הרוטור לרוב אינה מגיעה לערך נייח עם אות קצר. גם התחלות תכופות, שינויי כיוון ועצירות תורמים לכך.

לפי התכנון, מנועי מנהלים הם מכונות אסינכרוניות בעלות סלילה של סטאטור דו-פאזי, העשויות כך שהצירים המגנטיים של שני השלבים שלה נעקרים בחלל זה ביחס לזה, ולא בזווית של 90 מעלות.

אחד השלבים של פיתול הסטטור הוא פיתול השדה ויש לו מובילים לטרמינלים המסומנים C1 ו-C2.לשני, הפועל כסליל בקרה, יש חוטים המחוברים למסופים המסומנים U1 ו-U2.

שני השלבים של פיתול הסטטור מסופקים עם מתחים חלופיים מתאימים באותו תדר. אז מעגל סליל העירור מחובר לרשת האספקה ​​עם מתח קבוע U, ואות מסופק למעגל סליל הבקרה בצורה של מתח בקרה Uy (איור 1, a, b, c).

אורז. 1. סכמות להפעלת מנועי מנהלים אסינכרוניים במהלך הבקרה: a - משרעת, b - פאזה, c - פאזה משרעת.

כתוצאה מכך, זרמים מתאימים מתעוררים בשני השלבים של פיתול הסטטור, אשר, בשל האלמנטים הנכללים בהסטת פאזה בצורת קבלים או ווסת פאזה, מוזזים זה לזה בזמן, מה שמוביל לעירור של שדה מגנטי מסתובב אליפטי, הכולל את רוטור כלוב הסנאי.

כאשר משנים את מצבי הפעולה של המנוע, השדה המגנטי המסתובב האליפטי במקרים מגבילים הופך לסירוגין עם ציר קבוע של סימטריה או סיבוב מעגלי, המשפיע על תכונות המנוע.

ההתנעה, ויסות המהירות והעצירה של מנועי המנהלים נקבעים על פי התנאים להיווצרות השדה המגנטי באמצעות בקרת משרעת, פאזה ואמפליטודה-פאזה.

בבקרת משרעת, המתח U במסופים של סליל העירור נשמר ללא שינוי ורק משרעת המתח Uy משתנה. מעבר הפאזה בין המתחים הללו, הודות לקבל המנותק, הוא 90 מעלות (איור 1, א).

בקרת פאזה מאופיינת בעובדה שהמתחים U ו-Uy נשארים ללא שינוי, ושינוי הפאזה ביניהם מותאם על ידי סיבוב הרוטור של ווסת הפאזה (איור 1, ב).

עם בקרת משרעת-פאזה, אמנם רק משרעת המתח Uy מווסתת, אך במקביל, בשל נוכחות קבל במעגל העירור והאינטראקציה האלקטרומגנטית של השלבים של פיתול הסטטור, יש סימולטני שינוי בפאזה של המתח במסופים המתפתלים לצורך עירור והסטת הפאזה בין מתח זה למתח מהמסופים של סליל הבקרה (איור 1, ג).

לפעמים, בנוסף לקבל במעגל מתפתל השדה, מסופק קבל במעגל מתפתל הבקרה, אשר מפצה על כוח המגנט התגובתי, מפחית את הפסדי האנרגיה ומשפר את המאפיינים המכניים של מנוע האינדוקציה.

בבקרת משרעת, שדה מגנטי מסתובב מעגלי נצפה באות נומינלי ללא קשר למהירות הרוטור, וכשהוא יורד הוא הופך אליפטי.במקרה של בקרת פאזה, שדה מגנטי מסתובב מעגלי מתרגש רק עם אות נומינלי ו הסטת פאזה בין המתח U ו-Uy, שווה ל-90 מעלות ללא קשר למהירות הרוטור, ועם שינוי פאזה שונה הופך אליפטי. בבקרת משרעת-פאזה, שדה מגנטי מסתובב מעגלי קיים במצב אחד בלבד - באות נומינלי בזמן הפעלת המנוע, ולאחר מכן, כאשר הרוטור מאיץ, הוא הופך אליפטי.

בכל שיטות הבקרה, מהירות הרוטור נשלטת על ידי שינוי אופי השדה המגנטי המסתובב, וכיוון הסיבוב של הרוטור משתנה על ידי שינוי הפאזה של המתח המופעל על המסופים של סליל הבקרה ב-180° .

דרישות ספציפיות מוטלות על מנועי מנהלים אסינכרוניים במונחים של חוסר כוח הנעה עצמי המספק מגוון רחב של בקרת מהירות הרוטור, מהירות, גדולה מומנט מתחיל וכוח שליטה נמוך עם שימור יחסי של הליניאריות של המאפיינים שלהם.

מנועי מנהלים אסינכרוניים מונעים עצמיים באים לידי ביטוי בצורה של סיבוב ספונטני של הרוטור בהעדר אות בקרה. זה נגרם או על ידי התנגדות פעילה לא מספיק גדולה של הרוטור מתפתל - הנעה עצמית שיטתית, או על ידי ביצועים לקויים של המנוע עצמו - בעל הנעה עצמית טכנולוגית.

הראשון בוטל בתכנון של מנועים, המספק ייצור של רוטור עם התנגדות פיתול מוגברת והחלקה קריטית scr = 2 - 4, אשר, בנוסף, מספק טווח יציב רחב של בקרת מהירות הרוטור, והשני - ייצור איכותי של מעגלים מגנטיים וסלילי מכונות בהרכבה קפדנית.

מכיוון שמנועי מנהלים אסינכרוניים עם רוטור קצר במעגל עם התנגדות אקטיבית מוגברת מאופיינים במהירות נמוכה המאופיינת בקבוע זמן אלקטרומכני - הזמן בו הרוטור תופס מהירות מאפס למחצית מהמהירות הסינכרונית - Tm = 0.2 - 1.5 שניות , אז במתקנים אוטומטיים העדפה לבקרה ניתנת למנועי מנהלים עם רוטור חלול לא מגנטי, שבו קבוע הזמן האלקטרומכני הוא בעל ערך נמוך יותר - Tm = 0.01 - 0.15 שניות.

למנועי מנהלי אינדוקציית רוטור חלולים לא מגנטיים במהירות גבוהה יש גם סטאטור חיצוני עם מעגל מגנטי בבנייה קונבנציונלית וגם פיתול דו-פאזי עם שלבים הפועלים כפיתולי עירור ובקרה, וגם סטטור פנימי בצורת חלל פרומגנטי למינציה צילינדר מותקן על מגן מיסב המנוע.

משטחי הסטטורים מופרדים על ידי פער אוויר, אשר בכיוון הרדיאלי יש גודל של 0.4 - 1.5 מ"מ. במרווח האוויר יש זכוכית מסגסוגת אלומיניום בעובי דופן של 0.2 - 1 מ"מ, קבועה על פיר המנוע. זרם הסרק של מנועים אסינכרוניים עם רוטור חלול לא מגנטי גדול ומגיע ל-0.9 אזנום, והיעילות הנומינלית = 0.2 - 0.4.

במתקני אוטומציה וטלמכניקה משתמשים במנועים עם רוטור פרומגנטי חלול בעובי דופן של 0.5 - 3 מ"מ. במכונות אלו, המשמשות כמנועי מנהלים ומנועי עזר, אין סטטור פנימי, והרוטור מותקן על תקע מתכת אחד לחוץ או שניים.

מרווח האוויר בין משטחי הסטטור והרוטור בכיוון הרדיאלי הוא רק 0.2 - 0.3 מ"מ.

המאפיינים המכניים של מנועים עם רוטור פרומגנטי חלול קרובים יותר לליניאריים מאשר המאפיינים של מנועים עם רוטור נפוץ סנאי רגיל, כמו גם עם רוטור העשוי בצורה של צילינדר חלול לא מגנטי.

לפעמים המשטח החיצוני של רוטור פרומגנטי חלול מכוסה בשכבת נחושת בעובי של 0.05 - 0.10 מ"מ, ומשטחי הקצה שלו בשכבת נחושת עד 1 מ"מ כדי להגדיל את ההספק והמומנט הנקוב של המנוע, אך היעילות שלו יורדת במקצת.

חסרון משמעותי של מנועים עם רוטור פרומגנטי חלול הוא הדבקה חד-צדדית של הרוטור למעגל המגנטי של הסטטור בגלל חוסר אחידות מרווח האוויר, שאינו מתרחש במכונות עם רוטור חלול שאינו מגנטי. מנועי רוטור פרומגנטיים חלולים אינם מונעים מעצמם; הם פועלים ביציבות בטווח המהירות מאפס ועד מהירות הרוטור הסינכרונית.

מנועי מנהלים אסינכרוניים עם רוטור פרומגנטי מסיבי, עשויים בצורת גליל פלדה או ברזל יצוק ללא פיתול, נבדלים בפשטות העיצוב שלהם, חוזק גבוה, מומנט התחלה גבוה, יציבות הפעולה במהירות נתונה, ויכולים להיות משמש בסיבובים גבוהים מאוד על הרוטור.

ישנם מנועים הפוכים עם רוטור פרומגנטי מסיבי, אשר עשוי בצורה של חלק חיצוני מסתובב.

מנועי מנהלים אסינכרוניים מיוצרים להספק מדורג משברים ועד כמה מאות וואט ומיועדים להספק ממקורות מתח משתנים בתדר של 50 הרץ, וכן עם תדרים מוגברים עד 1000 הרץ ויותר.
קרא גם: Selsyns: מטרה, מכשיר, עקרון הפעולה