Исполнительные двигатели постоянного тока
Исполнительные
двигатели постоянного тока — маломощные машины, используемые в
автоматике и телемеханике, в системах автоматического управления,
регулирования и- контроля автоматизированных установок, где они
преобразуют электрический сигнал измерительного органа — напряжение
управления — в угловое перемещение вала для воздействия на управляющий,
регулирующий или контролирующий аппарат. В тех случаях, когда
поступающий сигнал недостаточен для приведения в действие
исполнительного двигателя, применяют магнитный или полупроводниковый
усилитель мощности.
Исполнительные
двигатели обычно работают в условиях частых пусков, остановок и
реверсов. Они отличаются значительным начальным пусковым моментом и
быстродействием. Зависимости вращающего момента и скорости якоря от
напряжения управления у них в большинстве случаев близки к линейным.
В
зависимости от системы питания цепей двигателя различают исполнительные
двигатели с якорным управлением и с полюсным управлением. При якорном
управлении обмоткой управления является обмотка якоря, в связи с чем
напряжение управления подводят к ее зажимам, а неизменный ток
возбуждения обеспечивает независимый источник электрической энергии
постоянного напряжения. В случае полюсного управления обмоткой
управления служит обмотка возбуждения главных полюсов и напряжение
управления подводят к ее зажимам, а напряжение на зажимах якоря,
задаваемое независимым источником электрической энергии постоянного
напряжения, сохраняется неизменным .
Обычно
используют якорное управление. Изменение полярности напряжения
управления вызывает противоположное направление вращения якоря.
Исполнительные
двигатели постоянного тока изготовляют номинальной мощности от долей
ватта до 600 Вт нормальной и специальной конструкций.
Двигатели
нормальной конструкции аналогичны машинам постоянного тока общего
применения, но отличаются от них тем, что станина с главными полюсами
так же, как и якорь, собрана из тонких изолированных друг от друга
листов электротехнической стали, что способствует улучшению свойств
этих машин в переходных режимах. Кроме того, добавочные полюсы в этих
машинах отсутствуют, так как реакция якоря невелика и процессы
коммутации вполне удовлетворительны. Поскольку скорость якоря
небольшая, вентилятор на валу таких двигателей не предусмотрен.
К
двигателям специальной конструкции относятся магнитоэлектрические
машины с возбуждением основного магнитного поля с помощью постоянных
магнитов, а также малоинерционные машины, отличающиеся конструкцией
якоря. К последним относятся: двигатели с полым немагнитным якорем —
полым тонкостенным цилиндром из пластмассы с запрессованной обмоткой из
медного провода с внутренним неподвижным ферромагнитным
магнитопроводом, укрепленным на подшипниковом щите, и менее долговечные
двигатели с дисковым якорем — тонким немагнитным диском из керамики,
текстолита, стекла, а иногда из алюминия с печатной обмоткой,
представляющей совокупность радиально расположенных по обе стороны
диска проводников из медной фольги, по которой скользят
серебряно-графитные щетки. Названные конструкции отличаются малым
моментом инерции якоря, что обеспечивает высокое быстродействие
исполнительного двигателя.
Масса
исполнительных двигателей постоянного тока в 2 - 4 раза меньше, чем
масса одинаковых по номинальной мощности исполнительных асинхронных
двигателей, а к. п. д. их при номинальной мощности 5...10 Вт составляет
около 0,3 и достигает значения 0,65 и несколько выше для двигателей
номинальной мощностью
200 - 300 Вт.
Тахогенераторы постоянного тока
Тахогенераторы
постоянного тока — машины небольшой мощности, предназначенные для
преобразования механической величины в электрический сигнал — выходное
напряжение. В частности, их используют для контроля и измерения
скорости вала исполнительного устройства, с которым соединен вал
тахогенератора, зажимы якоря которого соединены с измерительным
прибором. Помимо этого, тахогенераторы применяют в электромеханических
счетно-решающих устройствах
для выполнения вычислительных операций, а также в устройствах
автоматической отработки генерируемых ускоряющих и успокаивающих
сигналов.
Тахогенераторы
бывают магнитоэлектрические с возбуждением основного магнитного поля с
помощью постоянных магнитов и электродинамические с электромагнитным
возбуждением, обусловленным М. д. с. обмотки возбуждения, питаемой от
независимого источника электрической энергии постоянного напряжения.
Выходное
напряжение тахогенератора в режиме холостого хода изменяется линейно в
зависимости от скорости якоря, а при нагрузке эта линейность несколько
нарушается, причем тем больше, чем меньшим сопротивлением обладает
измерительный прибор, присоединенный к зажимам якоря. Все же для
каждого тахогенератора существует относительно небольшой диапазон
измеряемых скоростей, в пределах которого при определенном достаточно
большом сопротивлении измерительного прибора и неизменных условиях цепи
возбуждения выходную характеристику можно считать практически линейной.
Существенный
недостаток тахогенераторов постоянного тока — пульсация выходного
напряжения из-за незначительного периодического изменения магнитного
потока вследствие неравномерности воздушного зазора и неравенства
проводимостей якоря в различных радиальных направлениях, в том числе
обусловленных зубчатой конструкцией его магнитопровода, а также из-за
вибрации щеток, неровностей и эллиптичности коллектора и коммутационных
процессов — в значительной мере устранен в тахогенераторе с полым
якорем, который устроен так же, как и малоинерционный исполнительный
двигатель постоянного тока с аналогичным якорем.
Неточность
установки щеток по геометрической нейтрали коллектора тахогенсратора
приводит к асимметрии выходного напряжения, т. е. к генерированию двух
различных напряжений в обмотке якоря при противоположных направлениях
его вращения с одинаковой скоростью. При правильном расположении щеток
асимметрия напряжений находится в пределах от 0,3 до 1% номинального
напряжения тахогенератора.
"Школа для электрика: электротехника от А до Я.
Образовательный портал по электротехнике.