Асинхронный линейный электропривод

Линейный электропривод

Математическое описание линейного двигателя

где v₁, v₂ – синхронная скорость бегущего поля и скорость бегунка; – частота тока; – длинна индуктора; р – число пар полюсов в обмотке индуктора; F_ЭМ – электромагнитная сила, вызывающая движение бегун-ка.

Режимы работы и характеристики линейных электроприводов различается в зависимости от типа используемого двигателя рис.15.9.

Рис. 15.9 Классификация линейных электроприводов

На рис. 15.10,а – представлена конструкция асинхронного ЭП вра-щательного движения, а на рис. 15.10,б – асинхронного линейного ЭП, которая представляет собой развертку первого с одинаковыми разме-рами статора и вторичного элемента. В зависимости от назначения ли-нейного привода конструктив может меняться. Вторичный элемент линейного двигателя (ЛД) не всегда снабжается обмоткой. Двигатель с конструктивной схемой вторичного элемента в виде металлического листа (полосы), рис. 15.10,а получил название двигателя с двусторон-ним статором. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами или между статором и ферромагнитным сердечником или с односторонним статором и сердечником рис. 2,г. Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причём использование не магнитного вторичного элемента предполагает приме-нение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы, как, например, на рис. 15.10в,г. Некоторое распространение получили сложные составные вторичные элементы с прилегающими друг к другу полосами из немагнитного и ферромагнит-ного материала, при этом ферромагнитная полоса выполняет роль части магнитопровода. Принцип действия линейных двигателей с вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного дви-гателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные АД, и подключаются обычно к сети трёхфазного переменного тока. Отметим, что ЛД часто работают в так называемом обращённом режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор.

Такой ЛД, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, широкое применение на электрическом транспорте.

Рис. 15.10. Принцип построения линейного двигателя переменного тока:

а – обычный асинхронный электродвигатель, б – линейная конструкция

Дуговой двигатель. Дуговой двигатель характеризуется расположением обмотки на части окружности, как это показано на рис.15.11,а. Особенностью этого двигателя является зависимость частоты вращения его статора 1 от длины дуги, на которой располагаются обмотки 2 статора 3. Пусть обмотки статора располагаются на дуге, длина которой соответствует центральному углу α = 2τр, где τ – длина полюсного деления и p – число пар полюсов. Тогда за один период тока вращающееся поле статора совершит поворот на угол 2τр/р = α/р, а в течение одной минуты поле повернётся на оборотов, т.е. будет иметь частоту вращения n, об/мин. Выбирая различные α, можно выпол-нять дуговые двигатели с различными частотами вращения ротора.

Трубчатый двигатель. Конструкция трубчатого линейного двигателя представлена на рис.15.11,б. Статор двигателя 1 имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки 2 (обмотки статора) и металлические шайбы 3, являющиеся частью магнитопровода. катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент 4 также трубчатой формы, выполнен-ный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнит-ное поле, которое индуктирует в теле вторичного элемента токи, направ-ленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создаёт на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении. Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением маг-нитного потока в отличие от плоского ЛД, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

Рис. 15.11:а – дуговой электродвигатель б – трубчатый (коаксиальный) электродвигатель

На рис. 15.12 иллюстрируется работа ЛД на уровне взаимодействия сил отталкивания и притяжения. Три фазы линейного электропривода (нижняя часть) создают бегущее магнитное поле статора (нижняя часть), это магнитное поле индуцирует ток в обмотках ротора, который в свою очередь создает магнитное поле ротора. Здесь (рис. 15.11) верхняя и нижняя волны – магнитные поля ротора и статора соответственно. Так асинхронный линейный ЭП будет работать с некоторым скольжением как и в обычном АД. Сдвигающееся магнитное поле статора на некоторую величину (здесь 90°) будет вызывать силы притяжения и отталкивания со стороны ротора, за счет чего и происходит линейное движение привода.

Для асинхронного линейного двигателя:

,

где V – скорость продольного перемещения магнитного поля статора, τ – длина полюсного деления, f – частота питающей сети

Дата добавления: 2014-11-29