Высокомоментные и малоинерционные двигатели постоянного тока
Высокомоментные двигатели постоянного тока
С развитием робототехники и гибких перестраиваемых систем в ряде электроприводов необходимы двигатели, способные работать при относительно низких частотах вращения, для случаев, когда необходимы относительно низкие скорости и значительных перегрузочных моментах. Разработаны высокомоментные двигатели.
Электромагнитный момент двигателя:
М=Се Ф Iя
Больший момент можно создать либо увеличивая магнитный поток возбуждения Ф, либо ток якоря Iя.
С развитием ферромагнитных материалов в последнее время появились относительно дешевые ферритовые магниты, обладающие большими силой, остаточной индукцией и удельной энергии.
Такие материалы позволили создать высокомоментные двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. По своим пусковым, рабочим и регулировочным свойствам они практически не отличаются от двигателей с электромагнитным возбуждением, однако имеют больший поток Ф, более высокий КПД из-за отсутствия потери на возбуждение. Основной поток не зависит от изменения окружающей температуры. К таким двигателям относятся широко распространенная серия ДПМ.
Увеличить ток якоря Iя можно за счет другой конструкции машины. Вместо машин, у которых якорная обмотка находится в пазах якоря, появились машины с безпазовым якорем, собираемых из листов электротехнической стали без пазовых отверстий, т.е. имеющих гладкую поверхность. Катушки обмотки укладывают на поверхность гладкого якоря, и укрепляется эпоксидной смолой с ферромагнитным наполнителем и бандажами. В таких обмотках лучшее охлаждение, поэтому можно пропускать большой ток.
|
|
|
Кроме того, отсутствие зубцов, которые насыщаются быстрее, чем основной …. позволяет повысить индукцию в воздушном зазоре машины. Следовательно, можно увеличить магнитный поток и вращающий момент.
Т.о. увеличивая магнитный поток возбуждения и ток якоря, получают высокомоментные двигатели. К таким двигателям, например, относятся двигатели серии МИГ. Это двигатели с гладким безпазовым якорем.
Малоинерционные двигатели с печатной обмоткой якоря
Одним из важнейших требований, предъявленных малоинерционным электроприводам, является быстродействие. Быстродействие привода в значительной мере определяется быстродействием двигателя, которые тем выше, чем меньше момент инерции ротора.
Малоинерционные двигатели постоянного тока выпускаются в двух исполнениях: с полным немагнитным якорем и дисковым. Эти конструкции характерны только для микродвигателей (до 750 Вб) и отчасти малой мощности (до 2 кВт).
|
|
|
Якорь ДПО представляет собой укрепленный на валу тонкий диск из механически прочного и нагревостойкого изоляционного материала.
На обеих сторонах диска методов печатного монтажа нанесены плоские тонкие медные проводники обмотки.
Радиальные участки (1) проводников образуют активную зону обмотки. Изогнутые части 2 проводников вблизи кромки и центра дискового якоря, необходимые для соединения активных проводников, образуют лобовые части обмотки, которые, будучи нанесенными, на противоположные стороны диска, соединяются между собой через гальванизированные отверстия (3). Толщина печатного проводника значительно меньше его ширины. Поверхность печатных проводников, обращенная в сторону торцевых воздушного якоря сравнительно велика и лишена изоляции.
Поэтому охлаждение печатного проводника значительно лучше. В длительном режиме допустимая плотность тока в печатных обмотках составляет 30-40 А/мм2, а в импульсном 100-150 А/мм2. Магнитный поток возбуждения создается постоянными магнитами с полостными наконечниками установленными с одной стороны диска. С другой стороны устанавливается кольцо из магнитомягкого материала, являющейся второй частью магнитопровода.
|
|
|
Роль коллектора могут играть неизолированные участки проводников, находящиеся на поверхности диска, по которым скользят щетки.
Момент инерции дискового якоря значительно меньше момента инерции барабанного якоря, что является основным преимуществом рассматриваемых двигателей.
Один из недостатков этой конструкции двигателей является относительно быстрый износ диска из-за малой толщины плоской печатной обмотки, по которой скользят щетки.
Этот недостаток устраняется или снабжением двигателя запасным диском, либо изготовлением дискового якоря с коллектором.
Разновидностью двигателей с печатной обмоткой является двигатель с цилиндрическим якорем, который изготавливается в виде полного цилиндра из изоляционного материала, по обе стороны которого (наружной и внутренней) наносятся соединения между собой части линейчатых обмотки. Концы секущей обмотки выводятся к коллектору, расположенному на валу двигателя. Якорная обмотка может быть выполнена из медного провода и запрессовывается.
Возбуждение двигателя осуществляется от расположенного внутри якоря двухполосного цилиндрического постоянного магнита.
|
|
|
3-постоянный магнит - внутренний статор
1-магнитный маятник- внешний статор
2-якорь - полый цилиндр
4- коллектор; 5-щетки
Благодаря такой конструкции эти двигатели имеют более высокий КПД, больший срок службы, и меньшую электромеханическую постоянную времени. Типичный представитель – двигатель серии ДПР.
Положительные качества исполнительных двигателей с дисковым и цилиндрическим якорем
1.Большая технологичность якоря (печатный).
2.Малый момент инерции.
3.Отсутствие потерь в стали двигателя, т.к. вращающийся якорь не имеет ферромагнитных частей.
4.Хорошая безыскровая коммутация в следствие малой самоиндукции и взаимоиндукции коммутируемых секций.
5.Хорошее охлаждение.
6.Высокий КПД при возбуждении от постоянных магнитов.
К недостаткам малоинерционных двигателей с печатными обмотками относятся:
1.Большой намагничивающий промежуток на пути магнитного потока;
2.Недостаточная механическая прочность якорей;
3.Ограничения числа витков (как следствие либо низкое питающее напряжение либо большие скорости).
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2045; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!