Исследования линейного асинхронного двигателя с управляющим слоем

Чапаев В.С., Волков С.В. ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С УПРАВЛЯЮЩИМ СЛОЕМ

Регулируемый привод на основе асинхронных двигателей из-за необходимости применения сложных полупроводниковых преобразователей частоты и питающего напряжения имеет ряд недостатков.

Во-первых, блок управления увеличивает стоимость системы.

Во-вторых, сложность преобразователя для АД значительно усложняет эксплуатацию такого привода, требует более квалифицированного персонала обслуживания.

В-третьих, необходимо принимать меры по устранению электромагнитных помех от мощных преобразователей в энергосеть, т. к. при регулировании значительно меняется форма питающего напряжения.

В-четвертых, преобразователь является мощным устройством, т. к. через него проходит вся питающая АД энергия поэтому он имеет значительные массогабаритные показатели и стоимость.

И тем не менее темпы роста регулируемых асинхронных электроприводов значительно выше, чем электроприводов постоянного тока, для которых система регулирования менее сложна. Объясняется это тем, что для потребителей электроприводы на основе АД более привлекательны по ряду эксплуатационных характеристик. Поэтому создание более простой, надежной, менее дорогостоящей системы управления асинхронного электропривода является актуальной задачей в области регулируемого электропривода.

Заслуживает особого внимания способ управления тяговым усилием линейного асинхронного двигателя [1], основанный на введении в его воздушный зазор слоя управления с изменяемыми магнитными свойствами. Это позволяет значительно упростить систему управления, сделать ее аналоговой, снизить мощность потока энергии, которую пропускает через себя система управления. Изменение магнитных свойств управляющего слоя приводит к регулированию рабочего магнитного потока и, как следствие, интегральных характеристик привода.

Способ регулирования линейного электропривода основан на изменении конструкции самого двигателя. В зазор между статором и ротором вводится электромагнитный экран (слой управления). В этом

а - Цсу=1, Фр/Фи^1; 1-вторичный элемент; б - 1<Цсу<^, 0<Фр/Фи<1; 2-слой управления;

в - Цсу^^, Фр/Фи=0; 3- индуктор.

Рисунок 1 Изменение соотношения потоков Фр/Фи в зависимости от относительной магнитной проницаемости слоя управления Цсу (Фр- рабочий магнитный поток, Фи - поток индуктора, Фсу - поток, замыкающийся через СУ).

V/V,

'

1. А т'^.тах

1. механическая характеристика при Фр/Фи=0;

2. механическая характеристика линейного асинхронного двигателя без слоя управления.

Рисунок 2. Теоретически достижимый диапазон регулирования линейного асинхронного двигателя с управляющим слоем ^0 - значение синхронной скорости привода, Fmax - максимальное значение силы тяги привода при полной "прозрачности" CУ).

случае поток магнитного поля с индуктора Фи разделяется на два основных (рисунок 1):

1. рабочий поток Фр , преобразуемый во вторичном элементе в механическую мощность;

2. поток шунтирования Фсу , замыкающийся через слой управления.

При магнитной проницаемости слоя управления, стремящейся к бесконечности, поток индуктора полностью шунтируется (Фр/Фи=0). В случае, когда относительная магнитная проницаемость управляющего слоя равна единице, поток шунтирования равен нулю (Фр/Фи=1).

Регулирование параметров слоя управления приводит к изменению соотношения этих потоков и позволяет изменять механическую характеристику асинхронного двигателя (рисунок 2). Теоретически изменения механической характеристики находятся в диапазоне от прямой Fт=0 до кривой, построенной для асинхронного двигателя без слоя управления.

В работах ряда исследователей приведены исследования взаимосвязей интегральных характеристик линейного асинхронного двигателя с управляющим слоем из твердого ферромагнетика (стали) и его конструктивными параметрами. Ограничения, связанные с использованием этого материала в качестве слоя управления, привели к необходимости рассмотреть другие варианты его исполнения.

Слой управления на основе магнитной жидкости [2] позволяет решить ряд проблем, возникающих при реализации привода. Однако создание магнитожидкостного слоя управления в линейном электроприводе является сложной научно-технической задачей.

Изменения конфигурации магнитной жидкости в постоянном и переменных магнитных полях, диапазон изменения магнитных свойств и некоторые другие свойства этого сравнительно нового материала требуют детального исследования для разработки эффективной конструкции линейного асинхронного двигателя неоднородным магнитожидкостным слоем управления.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.с. 917271, СССР, МКИ 4 Н 02 К 41/025. Линейный асинхронный двигатель / Б.И. Петленко,- 1980.

2. Магнитные жидкости / Б.М. Берковский, В.Ф. Медведев, М.С. Краков.- М.: Химия, 1989. - 240 с.