Реактивный микродвигатель

Эксперимент

Его применение в социологии крайне ограничено. Зато в психологии, физике и химии это главное средство познания. Методология и методика эксперимента пришли в социологию из психологии. Когда поставлена цель исследования (например, изучить действие новой системы оплаты труда на рабочих) и подготовлена программа, создают две группы — экспериментальную и контрольную. В экспериментальной трудятся по-новому, а в контрольной — по-старому. Для чего это нужно?

Новая система оплаты может и не влиять на повышение производительности труда, или последняя выросла, но ученые сомневаются, вызвано это действием новой формы оплаты или чем-то другим. Контрольная группа служит эталоном сравнения. Сопоставление двух групп выявляет разницу и позволяет судить о том, произошли ожидаемые изменения или нет. Количество участвующих в эксперименте обычно невелико и редко превышает 10—15 человек.

Заключение

Социологическое исследование включает четыре последовательных, сменяющих друг друга организационно автономных и вместе с тем содержательно взаимосвязанных этапа:

- подготовку исследования,

- сбор первичной социологической информации,

- подготовку собранной информации к обработке и ее обработку (на ЭВМ),

- анализ обработанной информации, подготовку отчета по итогам исследования, формулирование выводов и рекомендаций.

Мусиенко Т.В., доктор политических наук, доцент, профессор кафедры гуманитарных дисциплин____________________________________________

(ФИО, уч. степень, уч. звание, должность автора-составителя)

Профессор

кафедры гуманитарных дисциплин ______________ Т.В.Мусиенко

(подпись)

Вращающий момент этого СД возникает при отсутствии магнитного поля ротора, имеющего разную магнитную проводимость в радиальных направлениях. Роторы реактивного СД изготавливаются из магнитомягкого материала либо явнополюсными, либо неявнополюсными.

1 – электротехническая сталь; 2 – алюминий

Рисунок 9.24 - Поперечное сечение двухполюсного (а) и четырёхполюсного (б)

неявнополюсных роторов реактивного двигателя

Рисунок 9.25 - Конструкция ротора синхронного реактивного двигателя

с явнополюсным ротором

На торцах секционированного ротора алюминиевые кольца замыкают алюминиевые прослойки ротора, образуя короткозамкнутую пусковую клетку. Применение двух разных по магнитным свойствам материалов обеспечивает различное магнитное сопротивление ротора в радиальных направлениях. Вращающий момент двигателя возникает за счёт стремления ротора занять положение, при котором магнитный поток полюсов статора проходит по оси полюсов – ротора с наименьшим магнитным сопротивлением.

В синхронном режиме при М_С = 0 угол рассогласования θ = 0. Если на ротор действует момент сопротивления М_С > 0, то угол рассогласования возрастает и возникают тангенциальные силы, вызывающие реактивный момент.

.

Наличие пассивного ротора, не имеющего собственного магнитного потока, вызывает снижение М_вращ и cos φ.

9.2.5 Принцип действия и основные свойства шагового двигателя.

Принцип получения дискретного перемещения ротора рассмотрим на примере простейшей схемы двухфазного шагового двигателя ШД (рисунок 9.27а). ШД имеет на статоре две пары явно выраженных полюсов, на которых находятся обмотки возбуждения (управления): обмотка 4 с выводами Ш - 1К и обмотка 3 с выводами 2Н - 2К. Каждая из обмоток состоит из двух частей, находящихся на противоположных полюсах статора 2. Ротором в рассматриваемой схеме является двухполюсный постоянный магнит 5.

Электрическое питание обмоток статора осуществляется импульсами напряжения, поступающими от устройства управления, которое преобразует одноканальную последовательность входных импульсов управления с частотой f_y в многоканальную по числу фаз ШД с частотой коммутации обмоток f_K. Предположим, что в начальный момент времени напряжение подаётся на обмотку 4. Ток в этой обмотке вызывает появление магнитного поля статора 2 с вертикально расположенными полюсами N - S. В результате взаимодействия этого поля с постоянным магнитом (ротором) ротор занимает равновесное положение, в котором оси магнитных полей статора и ротора совпадают. Положение будет устойчивым, поскольку при отклонении от него на ротор будет действовать синхронизирующий момент, стремящийся вернуть его в положение равновесия:

где α - угол между осями магнитных полей статора и ротора; Мmа_Х - максимальное значение момента.

Если напряжение снимается с обмотки 4 и подается на обмотку 3, то в этом случае образуется магнитное поле статора с горизонтальными полюсами (рисунок 9.276), т.е. магнитное поле совершит поворот на 90 °. Между магнитными осями статора и ротора возникает угол = 90 ° и ротор под действием максимального момента вращения повернётся на четверть окружности статора и займёт новое устойчивое положение. Таким образом, вслед за магнитным полем статора ротор совершит такое же шаговое перемещение.

Предположим, что отключили напряжение в обмотке 3 и вновь подали питание в обмотку 4,но с противоположной полярностью по отношению к полярности на рисунке 9.27а. Магнитное поле статора вновь будет иметь вертикально расположенные полюсы, но другой полярности. И снова ротор повернётся на 90 °. Если затем ту же процедуру повторить для обмотки 3, то ротор завершит полный оборот вдоль оси.

Кроме рассмотренного метода симметричной коммутации обмоток ШД, обеспечивающего шаговое перемещение ротора на 90 °, есть способ коммутации, который позволяет при той же конструкции двигателя уменьшить шаг ротора вдвое.

Допустим, что исходное положение ШД соответствует схеме, показанной на рисунке 9.27а. Подключим обмотку 3 к напряжению с полярностью, соответствующей положению магнитного поля на рис. 9.27б, не отключая обмотку 4. При этом образуется вторая горизонтальная система полюсов и действующее магнитное поле будет складываться из суммы магнитных полей горизонтальных и вертикальных полюсов. Ось результирующегополя располагается между полюсами с одинаковой полярностью, как это показано на рис.9.27г, т.е. ось магнитного поля совершит поворот на 45º. Ротор при таком порядке возбуждения обмоток ШД тоже повернётся на 45 °.

Если теперь снять напряжение с обмотки 4, то положение магнитного поля будет соответствовать рис. 9.27б. Следующее перемещение ротора на 45 ° произойдёт при возбуждении обмотки 4 без отключения обмотки 3 и т.д. Схема коммутации, при которой поочерёдно подключаются одна или две обмотки, называется несимметричной. Угловое перемещение ШД в общем случае определяется выражением

где - число пар полюсов ротора; - число переключений (тактов) в цикле, равное числу фаз ШД при симметричной коммутации и удвоенному числу фаз при несимметричной.

Рисунок 9.26 - Простейшая схема двухфазного шагового двигателя

Шаговое перемещение ротора соответствует последовательности управляющих импульсов. При этом каждому импульсу соответствует одно переключение обмотки ШД (один такт коммутации) и один шаг ротора. Суммарный угол поворота ШД пропорционален числу импульсов, а его скорость - частоте коммутации обмоток f_K:

Для реверса ШД при симметричной схеме коммутации, необходимо изменить полярность напряжения обмотки, которая была отключена на данном такте коммутации. Тогда ротор ШД совершит шаг в противоположном направлении.

Основным режимом работы шагового привода является динамический режим. В отличие от синхронного двигателя ШД рассчитывается на вхождение в синхронизм из состояния покоя и принудительное электрическое торможение. Пуск ШД осуществляется скачкообразным или постепенным увеличением частоты управляющего напряжения статора от нуля до рабочей частоты; торможение - снижением частоты до нуля; а реверс -изменением последовательности коммутации обмоток ШД.

Вследствие электромагнитной инерции обмоток двигателя, механической инерции его ротора и наличия момента нагрузки на валу при резких изменениях частоты следования импульсов управления ротор ШД может не успеть отработать полностью все импульсы. По этой причине обеспечение требуемого характера переходных процессов в электроприводе с ШД является основной и наиболее сложной задачей. Максимальная частота управляющих импульсов, при которой возможен пуск ШД из неподвижного состояния без «выпадения» из синхронизма (пропуска шагов), называется частотой приёмистости.

Современные шаговые двигатели различны по конструктивному исполнению. В зависимости от числа фаз и устройства магнитной системы они классифицируются как однофазные, двухфазные и многофазные с активным или пассивным ротором.

Активный ротор у ШД выполняется из постоянных магнитов или снабжается обмоткой возбуждения, как у обычных СД. Благодаря экономичности и надёжности в работе, технологичности в изготовлении, небольшим габаритным размерам и массе широкое распространение получили ШД с ротором из постоянных магнитов, называемые магнитоэлектрическими. Обычно ШД с активным ротором из-за сложности его изготовления с малыми полюсными делениями имеют шаг ль 15° до 90°. Для уменьшения шага в таких ШД увеличивают число фаз и тактов коммутации, а также используют двух статорную или двух роторную конструкции двигателя.

Скорости ШД с активным ротором составляют от 208 до 314 рад/с; частоты приёмистости от 70 до 500 Гц, номинальные вращающие моменты от до Н-м. Выпускаются несколько серий шаговых магнитоэлектрических двигателей: четырёхфазные ШДА, двух- и четырёхфазные ШД и ДШ-А; четырёхфазные ШДА-3 и др.

При необходимости получения небольших единичных перемещений используются двигатели с пассивным ротором (реактивные и индукторные). Принцип действия этих ШД заключается во взаимодействии магнитного поля статора и ферромагнитного ротора. Статор и ротор реактивного ШД двигателя имеют явно выраженные полюсы, которые называются «зубцами». На зубцах статора размещаются обмотки возбуждения, питаемые от электронного коммутатора. Ротор не имеет обмоток возбуждения и поэтому называется пассивным.

Особенностью реактивного ШД является неравенство числа зубцов статора Zc и ротора Zp, причём Zp > Zc. Для такой конструкции ротора при каждом переключении его обмоток совершается поворот (шаг), равный разности полюсных делений статора и ротора:

где - угловая ширина полюсов статора и ротора

Уменьшая разность можно уменьшить шаг ротора. В практике эту

разность выбирают чётной, что улучшает использование ШД. Дня большего дробления шага полюсы статора выполняют с несколькими зубцами.

Реактивные ШД при своей простоте и технологичности имеют существенный недостаток: незначительная мощность и синхронизирующий момент, - что ограничивает их применение. Указанный недостаток отсутствует у индукторных ШД, где для увеличения синхронизирующего момента ротор намагничивается со стороны статора с помощью постоянных магнитов или дополнительной обмотки возбуждения.

9.2.6 Краткое описание индукторного двигателя

Отличительным признаком индукторной синхронной машины является то, что за один период магнитный поток в ней не изменяет своего знака, как в обычных синхронных машинах, а лишь изменяется от до . Индукторные генераторы применяют для получения переменного тока повышенной частоты (до 30 кГц).

а – график магнитного поля; б – устройство генератора; в – взаимное расположение зубцов

Рисунок 9.27 - Характеристики индукторного генератора сдвоенного типа

Конструктивные схемы индукторных машин основаны на создании пульсаций магнитного поля за счёт изменения проводимости магнитной цепи. Для этого статору и ротору генератора придают зубчатый профиль. Когда зубец ротора находится против зубца статора, то магнитный поток в зубце статора приобретает наибольшее значение; когда же паз ротора расположен против зубца статора, то магнитный поток в этом зубце статора становится наименьшим. При этом частота переменного магнитного потока и, следовательно, частота ЭДС, наведенной в рабочей обмотке этим потоком, пропорциональны числу зубцов ротора :

.

Статор 1 и ротор 5 генератора выполнены сдвоенными. Обмотка возбуждения 2, располагаемая на статоре, подключена к источнику постоянного тока и создаёт магнитный поток, замыкающийся вдоль вала ротора 4, при этом на каждой части статора и ротора возбуждаются полюсы одной полярности. Число зубцов на статоре и на роторе одинаково. Пульсации магнитного потока происходят за счёт смещения зубцов вращающегося ротора относительно зубцов статора. На каждом зубце статора расположена катушка 3, в которой переменной составляющей магнитного потока наводится ЭДС.

Для обеспечения постоянства общего магнитного потока (в противном случае в обмотке возбуждения будет индуцироваться ЭДС высокой частоты) один пакет ротора смещён относительно другого пакета на половину зубцового деления.

Индукторная синхронная машина обратима. Индукторные синхронные двигатели позволяют получать малые частоты вращения ротора без применения механических редукторов. Синхронная частота вращения такого двигателя при частоте питающего напряжения зависит от числа зубцов в сердечнике ротора n:

Для создания вращающегося магнитного поля обмотку статора индукторного двигателя делают либо трёхфазной, либо однофазной. В последнем случае на статоре помимо рабочей обмотки располагают ещё и пусковую обмотку, включаемую через пусковой конденсатор.

Дата добавления: 2014-01-20