Презентация Микродвигатели. Универсальные коллекторные микродвигатели онлайн

Содержание слайда: Микродвигатели

Содержание слайда: Микродвигатели

Содержание слайда: Универсальные коллекторные микродвигатели Универсальными коллекторными микродвигателями называют микродвигатели, которые могут работать как от сети постоянного тока, так и от однофазной сети переменного тока. В настоящее время универсальные коллекторные микродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением. 1. При питании двигателя от сети переменного напряжения ток якоря и поток возбуждения изменяются по синусоидальному за­кону: где i и Im– мгновенное и амплитудное значения тока;β– сдвиг по фазе между потоком возбуждения и током в якоре; φи Фm– мгно­венное и амплитудное значения потока;ω1– угловая частота тока.

Содержание слайда: 2. Характеристики универсального коллекторного микродвигате­ля при питании от сети переменного тока несколько хуже, чем при питании от сети постоянного тока. Причина расхождения характе­ристик состоит в том, что при переменном токе на ток и его фазу существенное влияние оказывают индуктивные сопротивления об­моток якоря и возбуждения. 3. При работе универсального коллек­торного микродвигателя от сети переменно­го тока существенно ухудшается коммута­ция и усиливается искрение под щетками. Это объясняется тем, что коммутирующая катушка в данном случае пронизывается пульсирующим магнитным потоком воз­буждения и в ней наводится трансформа­торная эдс. Универсальные коллекторные микродвигатели довольно широко распространены благодаря тому, что они: 2. Характеристики универсального коллекторного микродвигате­ля при питании от сети переменного тока несколько хуже, чем при питании от сети постоянного тока. Причина расхождения характе­ристик состоит в том, что при переменном токе на ток и его фазу существенное влияние оказывают индуктивные сопротивления об­моток якоря и возбуждения. 3. При работе универсального коллек­торного микродвигателя от сети переменно­го тока существенно ухудшается коммута­ция и усиливается искрение под щетками. Это объясняется тем, что коммутирующая катушка в данном случае пронизывается пульсирующим магнитным потоком воз­буждения и в ней наводится трансформа­торная эдс. Универсальные коллекторные микродвигатели довольно широко распространены благодаря тому, что они: 1) работают от источников как постоянного, так и переменного тока; 2) при работе от любого из источников позволяют просто, плавно и широко регулировать угловую скорость ротора изменением подводимого к двигателю напряжения и шунтированием якоря или обмотки возбуждения активным сопротивлением; 3) позволяют получать на промышленной частоте весьма высокую угловую скорость ротора (до 2000 рад/с), недостижимую при применении синхронных и асинхронных двигателей промышленной частоты без повышающего редуктора.

Содержание слайда: Двухфазные асинхронные микродвигатели По сравнению с асинхронными микродвигателями общего при­менения исполнительные микродвигатели имеют повышенное актив­ное сопротивление ротора. Это связано с требованиями обеспечения устойчивой работы исполнительных микродвигателей во всем ра­бочем диапазоне угловых скоростей (скольжение s= 0÷1) и ис­ключения параметрического самохода. В зависимости от конструкции ротора различают три основ­ных типа исполнительных асинхронных микродвигателей: с короткозамкнутым ротором типа «беличья клетка», с полым немагнит­ным и полым ферромагнитным роторами. Исполнительные асинхронные микродвигатели с ротором типа «беличья клетка» имеют такое же устройство, как и трехфазный асинхронный двигатель с аналогичным ротором. Отличие состоит только в том, что в настоящее время их выпускают в основном так называемой сквозной конструкции.

Содержание слайда: В системах автоматики широко применяются исполнительные микродвигатели с полым немагнитным ротором. Исполнительный микродвигатель АДП-123 с полым немагнитным ротором 3 и обмотками возбужде­ния на внешнем статоре 1. Внутренний статор 2 – безобмоточный. Полый немагнитный ротор исполнительного асинхронного микро­двигателя в отличие от роторов других типов обладает незначитель­ным индуктивным сопротивлением, что повышает линейность меха­нических и регулировочных характеристик двигателя. В системах автоматики широко применяются исполнительные микродвигатели с полым немагнитным ротором. Исполнительный микродвигатель АДП-123 с полым немагнитным ротором 3 и обмотками возбужде­ния на внешнем статоре 1. Внутренний статор 2 – безобмоточный. Полый немагнитный ротор исполнительного асинхронного микро­двигателя в отличие от роторов других типов обладает незначитель­ным индуктивным сопротивлением, что повышает линейность меха­нических и регулировочных характеристик двигателя.

Содержание слайда: Гладкая цилиндрическая поверхность полого немагнитного рото­ра способствует снижению уровня шумов, создаваемых двигателем. Отсутствие радиальных сил притяжения полого немагнитного ротора к статору, уменьшение массы ротора и соответственно мо­мента трения в подшипниках обеспечивают уменьшение напряже­ния трогания. Гладкая цилиндрическая поверхность полого немагнитного рото­ра способствует снижению уровня шумов, создаваемых двигателем. Отсутствие радиальных сил притяжения полого немагнитного ротора к статору, уменьшение массы ротора и соответственно мо­мента трения в подшипниках обеспечивают уменьшение напряже­ния трогания. Недостатком микродвигателя с полым немагнитным ротором яв­ляется большой немагнитный зазор. Из-за большого немагнитного зазора между внешним и внутрен­ним статорами, составляющего 0,5 – 1,5 мм, эти двигатели имеют значительный намагничивающий ток (0,8 – 0,9 от номинального) и низкий коэффициент мощности. Микродвигатели с полым немагнитным ротором менее надежны при высоких температурах, вибрации и ударах, так как вероят­ность деформации полого немагнитного ротора в указанных усло­виях выше, чем ротора типа «беличья клетка».

Содержание слайда: Микродвигатели с расщепленными экранированными полюсами Наиболее простыми однофазными двигателями переменного тока являются микродвигатели с расщепленными экранированными по­люсами (рис. 2.19, а) в асинхронном и синхронном исполнении. Статор 1 такого двигателя явнополюсный и состоит из двух паке­тов электротехнической стали. На статоре имеется однофазная об­мотка возбуждения 2. На каждом из полюсов 3 находится про­дольный паз, в котором размещается одна из сторон короткозамк­нутых витков 4, охватывающих и экранирующих часть (от 1/5до1/2полюсной дуги) полюса. В расточке полюсов помещается ротор 5 двигателя. Векторная диаграмма микродвигателя. Конструкция ротора зависит от типа микродвигателя. В двигателях асинхронного исполнения ротор типа «беличья клет­ка», полый немагнитный или ферромагнитный. При синхронном варианте ротор может быть с постоянным магнитным (активный), из магнитотвердого материала (гистерезисный) или с перемен­ным вдоль окружности магнитным сопротивлением (реактивный).

Содержание слайда: Существенным преимуществом однофазных микродвигателей с расщепленными полюсами кроме простоты конструкции и неболь­шой стоимости является их надежная работа при частых пусках и остановах под напряжением. Это объясняется тем, что основными потерями в двигателе являются электрические потери в коротко­замкнутых витках. Следовательно, полные потери в двигателе практически не меняются от режима холостого хода до короткого замыкания (остановки ротора при напряжении на зажимах обмот­ки возбуждения) и не происходит недопустимого перегрева обмот­ки возбуждения. Существенным преимуществом однофазных микродвигателей с расщепленными полюсами кроме простоты конструкции и неболь­шой стоимости является их надежная работа при частых пусках и остановах под напряжением. Это объясняется тем, что основными потерями в двигателе являются электрические потери в коротко­замкнутых витках. Следовательно, полные потери в двигателе практически не меняются от режима холостого хода до короткого замыкания (остановки ротора при напряжении на зажимах обмот­ки возбуждения) и не происходит недопустимого перегрева обмот­ки возбуждения. Один из основных недостатков описываемых микродвигателей состоит в том, что вследствие существенной эллиптичности магнит­ного поля они развивают незначительный пусковой момент.

Содержание слайда: Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами на роторе В синхронных микродвигателях с постоянными магнитами наибо­лее распространенными являются роторы с радиальным (а) и аксиальным (б) расположением постоянных маг­нитов и короткозамкнутой обмотки. Ротор состоит из двух основных частей: а) постоянных магнитов 1, создающих магнитный поток воз­буждения ротора и обеспечивающих возникновение электромагнит­ного момента в синхронном режиме; б) короткозамкнутой обмотки типа «беличья клетка» 3, уло­женной в сердечник 2 из электротехнической стали и обеспечиваю­щей возникновение электромагнитного момента в процессе асин­хронного пуска. Электромагнитный момент создается в результате взаимодейст­вия вращающегося поля статора с полем возбуждения ротора, ко­торые вращаются с одинаковой угловой скоростью, равной угловой скорости ротора.

Содержание слайда: Принцип работы синхронного микродвигателя основан на способности обмотки статора создавать вращающееся магнитное поле.  Принцип работы синхронного микродвигателя основан на способности обмотки статора создавать вращающееся магнитное поле.  У синхронных микродвигателей с постоянными магнитами при­меняют асинхронный метод пуска, т.е. в процессе разгона ротора до угловой скорости, близкой к синхронной, двигатель работает как асинхронный. Вращающееся магнитное поле статора во взаи­модействии с токами, наведенными этим полем в короткозамкнутой обмотке ротора, создает асинхронный момент Ма. Особенность пус­ка таких микродвигателей по сравнению с двигателями с электро­магнитным возбуждением заключается в том, что он происходит при наличии потока возбуждения ротора. Этот поток при вращении ротора наводит в обмотках статора э.д.с., частота которой не равна частоте напряжения питания. Под действием э.д.с. в цепи обмоток статора проходят токи, которые во взаимодействии с вызвавшим их потоком ротора создают тормозной момент Μт, на­правленный встречно к асинхронному вращающему моменту Ma.

Содержание слайда: Гистерезисные микродвигатели Синхронным гистерезисным на­зывают микродвигатель, вращающий момент которого возникает за счет гистерезиса при перемагничивании ротора. Силы взаимодействия элементар­ных магнитиков, например M1иM2, с потоком статора Fэм направ­лены вдоль этого потока и вращающего момента не создают. При перемещении потока статора в положение Б в том же направлении будут поворачиваться и элементарные магнитики (рис. 2.35, б). Однако вследствие явления гистерезисного запаздывания магнити­киM1иM2не повернутся на тот же угол, что и поток Ф1и между ними образуется угол гистерезисного запаздывания γг. После это­го силы взаимодействия Fэм будут иметь тангенциальные состав­ляющие Ft, которые и создадут гистерезисный момент асинхронно­го режима Mг.а.

Содержание слайда: Возникающий гистерезисный момент пропорци­онален модулю векторного произведения пространственных векторов магнитного потока ротора Ф2, образованного элементарными магнитиками, и м.д.с. статора F1, которые вращаются с одинако­вой угловой скоростью со сдвигом на угол γг:

Содержание слайда: Шаговые (импульсные) микродвигатели Шаговые (импульсные) двигатели представляют собой синхронные микродвигатели, у которых питание фаз обмотки якоря осуществляется путем подачи импульсов напряжения от какого-либо (например, электронного) ком­мутатора.

Содержание слайда: Принцип действия: под воздействием каждого импульса ротор двигателя совершает определенное угловое перемеще­ние, называемое шагом. Коммутатор преобразует заданную последовательность управляющих импульсов в m-фазную систему одно- и двухполярных прямоугольных импульсов напряжения. Схемы работы шагового двигателя при питании различных фаз обмотки якоря (а – в)

Содержание слайда: Лазерный микродвигатель Для прецизионного управления малыми космическими аппаратами массой около 1 кг требуется создать микродвигатели, производящие импульсы тяги на уровне 10 -9 Н·с. Задача по разработке микродвигателя для наноспутников может быть успешно решена с использованием явления лазерной абляции (испарения под действием излучения) благодаря высокой стабильности и эффективности современных импульсных твердотельных лазеров. Короткая длительность лазерного импульса в сочетании с высокой плотностью энерговыделения на поверхности мишени позволяют генерировать плазменный сгусток микроскопического размера с высокой скоростью истечения плазмы и практически полным отсутствием капельной фракции. В основе лазерно-плазменного двигателя лежит явление светоабляционного давления. Давление в плазме, создаваемой при лазерной абляции, приводит к высоким скоростям истечения вещества.

Содержание слайда: Динамика истечения плазменного факела из зоны абляции, зафиксированная благодаря использованию сверхскоростной регистрации изображений (длительность экспозиции камеры – 3 нс). Вписанные в прямоугольники цифры (в наносекундах) соответствуют времени, прошедшему по окончании воздействия лазерного импульса длительностью 5 нс Динамика истечения плазменного факела из зоны абляции, зафиксированная благодаря использованию сверхскоростной регистрации изображений (длительность экспозиции камеры – 3 нс). Вписанные в прямоугольники цифры (в наносекундах) соответствуют времени, прошедшему по окончании воздействия лазерного импульса длительностью 5 нс

Содержание слайда: Лазерное зажигание Использование лазерно-плазменного двигателя особенно привлекательно в качестве системы управления ориентацией малых (размером с яблоко и меньше) космических аппаратов. При этом для работы микродвигателя достаточно единственного лазера с разводкой лазерного излучения к мишенно-сопловым узлам с помощью элементов волоконной оптики. Такая конструкция позволяет существенно снизить весогабаритные и энергетические характеристики двигательной установки спутника.