Синхронные двигатели малой мощности

Свойство рассмотренных выше синхронных двигателей сохранять неизменной частоту вращения при изменении тормозного момента на валу достигается усложнением устройства ротора, к обмотке которого подключается через скользящие контакты специальный источник постоянного тока.

В синхронных двигателях малой мощности роль вращающегося постоянного электромагнита выполняет постоянный магнит, изготовленный из магнитно-твердого материала и укрепленный на оси ротора. В таком двигателе отпадает необходимость в дополнительном источнике постоянного тока. Пуск такого двигателя в ход осуществляется обычно непосредственным подключением его фазных обмоток статора к электрической системе. Для возникновения асинхронного момента при пуске двигателя в парах полюсов постоянного магнита располагаются стержни короткозамкнутой обмотки.

Другой разновидностью синхронных двигателей малой мощности являются так называемые синхронные реактивные двигатели. Особенность этих двигателей заключается в том, что их ротор имеет магнитную анизотропию, т. е. различное магнитное сопротивление в различных радиальных направлениях. На рис. 15.20 приведен поперечный разрез конструкции двухполюсного анизотропного ротора, представляющего собой набор пакетов из листовой электротехнической стали, разделенных слоем алюминия' (заштрихованная часть). При синхронной частоте вращения ротора преимущественное направление легкого намагничивания пакетов листовой электротехнической стали определяет форму магнитных линий поля токов статора. Искривление магнитных линий поля токов статора при наличии тормозного момента на валу двигателя создает уравновешивающий его вращающий момент.

Общим недостатком синхронных двигателей малой мощности является отсутствие возможности регулировать его реактивную мощность и запас устойчивости.

ЭЛЕКТРОПРИВОД

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигателя (или нескольких электродвигателей), передаточного механизма к рабочей машине и всей аппаратуры для. управления электродвигателем.

Здесь рассматриваются только общие вопросы, относящиеся к выбору электродвигателя для привода рабочей машины.

До появления электропривода первичным двигателем в крупной промышленности была паровая машина, она работала через ременную или канатную передачу на общую трансмиссию, соединенную; ременными передачами с группой станков. Сначала принцип группового привода был сохранен, когда электродвигатель заменил у трансмиссии паровую машину. Но механическая передача от первичного двигателя к станку через трансмиссию, а затем через большее или меньшее число последовательно включенных канатных, ременных, зубчатых и других передач неизбежно связана со значительными потерями энергии в передающих устройствах (часто больше 50 %). Кроме того, подобные устройства занимают много места. Эти недостатки группового привода устраняются при переходе к одиночному приводу, при котором электродвигатель работает только на один станок и соединяется с ним по возможности непосредственно. В СССР примерно к 1930 г. одиночный привод сменил групповой. Это усовершенствование привода было одним из результатов реконструкции промышленности в ходе индустриализации страны (По коэффициенту атектрификации (отношению установленной мощности электродвигателей к общей установленной мощности двигателей всех видов) СССР с 1938 г. стоит на первом месте в мире.)

Следующим шагом в общем усовершенствовании привода явилось уменьшение потерь при передаче энергии внутри самой машины-орудия. При наличии только одного электродвигателя в ряде случаев необходимы специальные устройства (зубчатые и ременные передачи, эксцентрики и т. п.) для передачи энергии внутри рабочей машины. Естественным развитием электропривода было устранение механического звена — переход к многодвигательному приводу одной рабочей машины. В подобном устройстве отдельные рабочие органы машины имеют индивидуальный привод. Применение электродвигателя с изменяемой частотой вращения решает задачу регулирования скорости движения данного рабочего органа машины. Это дает возможность отказаться от соответствующих сложных механических устройств (коробок скоростей и т. п.). Непосредственное соединение электродвигателя с рабочим органом машины делает целесообразным взаимное приспособление того и другого, в результате чего в ряде современных машин электрическое и механическое оборудование настолько объединено, что затруднительно указать границы каждого из них.

В качестве примера постепенного приближения электродвигателя к рабочим органам машины-орудия на рис. 16.1 показан схематически переход от группового привода 1 через постепенно совершенствуемый одиночный привод 2 — 4 к многодвигательному приводу 5 рабочих органов радиально-сверлильного станка.

Применение электропривода позволяет также заменить механическое управление работой машины-орудия посредством сцепных муфт, фрикционов, приводных ремней и т. п. электрическим управлением. Этот процесс усовершенствования привода продолжается и в наши дни. Электрическое управление рабочей машиной требует изменения не только ее конструкции, но и эксплуатации. Появляется возможность, быстро выполняя необходимое регулирование, ускорить рабочие циклы, а следовательно, резко повысить темпы работы и производительность машин. Вместе с тем быстрое чередование рабочих операций в ряде случаев делает необходимым освобождение человека от труда по контролю и управлению периодически повторяющимися рабочими циклами машины-орудия.

Автоматизация электропривода применяется как в сложных, так и в простых приводах, для управления как многочисленными электродвигателями блюминга (прокатного обжимного стана) общей мощностью порядка нескольких тысяч киловатт, так и простейшим короткозамкнутым асинхронным двигателем мощностью меньше 1 кВт. В последнем случае автоматически производятся лишь простейшие операции — пуск двигателя в ход и его остановка; в других случаях автоматически выполняются весьма сложные производственные процессы — осуществление определенной последовательности операций или работа по шаблону; автоматически действующая защита от перегрузок и повреждений и т. д. Автоматизация необходима для управления мощными механизмами; для сложных приводов, требующих быстрой и частой регулировки частоты вращения двигателей; для привода с частым пуском двигателя в ход (например, у блюминга пуск в ход ряда механизмов повторяется до 2000 раз в час).

Автоматические линии машин представляют собой дальнейшее развитие автоматики в промышленном производстве. Это — группа машин, выполняющих последовательно одна за другой цикл операций по обработке изделий, причем эти изделия автоматически перемещаются от одной машины к другой. Рабочий, обслуживающий автоматическую линию, выполняет роль командира группы машин, и, таким образом, в производстве исчезают существенные различия между физическим и умственным трудом, что характерно для будущего коммунистического общества.