Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

Синхронные машины представляют собой индукционные двигатели, работающие с постоянной синхронной скоростью, которая определяется частотой источника питания и количеством полюсов. Они имеют самую разную форму, размер способы применения. Обладают мощностью от долей л.с. для малогабаритных часов и до 3000 л.с. для сталепрокатных станов.

Синхронные двигатели могут работать только на переменном токе. Их скорость постоянна и не меняется в некоторых пределах при увеличении/уменьшении нагрузки. Основной принцип работы заключается в том, что ротор с выступающими полюсами вращается вместе с магнитным полем. Ротор «сцепляется» с полем и остается в постоянном, непрерывном движении. Некоторые из них запускаются постоянным током. Возбуждение ротора создает определенные полюса, которые связаны с вращающимся магнитным полем. Часто такой тип двигателя снабжен небольшим генератором постоянного тока, который присоединен к валу и подает постоянный ток на ротор.

Редукторные двигатели

Это специализированные устройства, которые используются для получения пониженной скорости и большей мощности. Могут быть индукционными или репульсионными (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Редукторный двигатель в разрезе

Редуктор исключает применение приводных цепей и ремней, позволяет развить больший момент по сравнению с моментом электродвигателя. Выбор того или иного типа определяется, в основном, скоростью и вращающим моментом, который при заданной нагрузке не может обеспечить двигатель с аналогичными массогабаритными показателями, а также требования к монтажу, нагрузке, торможению.

Три специальных типа редукторов — прямозубая, винтовая и червячная передача. Первая позволяет получить большую мощность, но при этом работа устройства сопровождается сильным звуковым эффектом. Винтовая передача менее шумная и обеспечивает почти постоянное движение. Червячная имеет минимальное звуковое сопровождение и высокий коэффициент передачи, хотя при этом наименее эффективна. Передачи изготавливаются из металлических и неметаллических материалов. Последние тише в работе, но выдерживают меньшие нагрузки.

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель используется в таких устройствах с цифровым управлением перемещения, как принтеры, медицинское рентгеновское оборудование, фотонаборные машины, регуляторы управления производственным процессом (рис. 3.21).

Рис. 3.21. Шаговый двигатель постоянного тока

Данные энергосиловые машины обеспечивают фиксированное и точное перемещение, а не непрерывное движение, производимое постоянно вращающимся двигателями. Работа шаговых двигателей основана на теории индукции. Вал вращается на один шаг при подаче очередного импульса управления. Полный цикл завершается, когда выполнены все шаги (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Последовательность переключения при выполнении четырех шагов

Привод шаговых двигателей обычно состоит из источника управляющих импульсов, которым обычно является компьютер, микропроцессор или электронная схема на дискретных элементах, и силового преобразователя. На него подается питание от источника постоянного тока. Преобразователь превращает цифровые импульсы в соответствующую последовательность импульсов переключения для шагового двигателя, который, в свою очередь, преобразует электрическую информацию в механическое перемещение для выполнения операций с нагрузкой (рис. 3.23).

Рис. 3.23. Преобразователь для превращения управляющих импульсов в последовательность переключения обмоток шагового двигателя

Специальные двигатели и их применение

К числу специальных относятся бесщеточный, линейный, с высоким пиковым усилием, вертикальный и горизонтальный двигатели и усовершенствованные электродвигатели специального назначения. Например, фирма NctGain Technologies, LLC, использует усовершенствованный, обладающий высокой мощностью электродвигатель в электрическом гоночном автомобиле. Это двигатель постоянного тока работает при напряжении 336 В и токе до 2000 А, что позволяет развивать скорость 240 км/ч, и вращающий момент более 275 кг/м. Одной из наиболее быстроразвивающихся областей технологии электрических двигателей являются приводы и их электронные конвертеры. Эти системы обеспечивают комплексные и эффективные функции управления двигателями и используются в средствах передвижения, промышленности, бытовых приборах.

Например, в рамках программы развития силовой электроники и приводов электродвигателей Иллинойского технологического института ведутся исследования и разработки в области силовой электроники, приводов электродвигателей, с возможностью переключения сопротивления, приводов с регулируемой скоростью, бесщеточных двигателей постоянного тока, которые могут использоваться в: робототехнике, электрических средствах передвижения, компьютерных технологиях, телекоммуникациях, современных системах промышленной автоматизации.

Конструкция генераторов очень похожа на строение электродвигателей. Однако если первый преобразует электрическую энергию в механическую, то второй — механическую в электрическую. Генераторы имеют очень широкую сферу применения. Их можно встретить в аэропортах, больницах, на транспорте, компьютерах и средствах телекоммуникаций, на строительных площадках, в промышленности. В основном — это генераторы постоянного и переменного тока (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Электрический генератор в разрезе

Генераторы также выполняют важную роль резервных источников питания для систем освещения, управляющих компьютерных центров, общественных объектов, подъемников, устройств контроля температуры, систем обеспечения здоровья. Когда отказывает основной источник питания, система управления вводит в действие резервный генератор.

Большинство подобных приборов состоит из постоянных магнитов с многослойным четырехполюсным ротором, выполненным в виде единой детали, цифрового регулятора напряжения, устройства защиты от перенапряжения и перегрузки, обмоток статора, сборки выпрямителя, подшипников и корпуса. Они обычно классифицируются по размеру корпуса, выходной мощности (кВт) и другим параметрам, определяемым Национальной ассоциацией производителей электрооборудования.