; (12)

где - пространственный сдвиг осей обмоток возбуждения и управления.

2)Намагничивающие силы обмоток статора равны между собой .

Обычно задаётся равным 90 электрических градусов, так как в таком случае вращающееся поле имеет максимальную величину

. (13)

Поэтому сдвиг фаз токов и также задаётся равным 90°.

Если одно или оба из этих условий не выполняются, то поле становится эллиптическим, а мгновенная частота вращения вектора поля - непостоянной. Чем больше отклонение от указанных условий, тем в большей степени поле отличается от кругового. Эллиптическое поле может быть представлено суммой двух неравных по величине круговых полей, вращающихся в противоположные стороны с одинаковой по абсолютной величине скоростью . Прямое поле имеет постоянную максимальную амплитуду (13), а амплитуда обратного поля тем больше чем существеннее отклонения от указанных условий. Прямое поле создаёт полезный вращающий момент , а обратное – тормозящий момент , так что итоговый момент , развиваемый двигателем, равен

. (14)

Выражение (10) справедливо, когда ,т.е. когда поле статора круговое, при эллиптическом же поле момент равен

; (15)

где - ток обмотки управления, приведенный к числу витков обмотки возбуждения;

- фазы напряжений управления и возбуждения соответственно;

;

активное и реактивное сопротивления ротора, приведенные к

обмотке статора;

реактивное сопротивление намагничивания двигателя, приведенное к обмотке возбуждения.

Выражение (15) как и (10) можно представить в виде (11).

6. Способы управления АИД

Таким образом, меняя степень выполнения условий кругового поля можно менять результирующий вращающий момент, развиваемый двигателем, а значит менять скорость его вращения, то есть управлять двигателем. Отсюда три, применяемых на практике, способа управления АИД:

1)Амплитудное управление, когда меняется по амплитуде при неизменной фазе;

2)Фазовое управление, когда меняется фаза при неизменной амплитуде;

3)Амплтудно-фазовое управление, когда одновременно меняются и фаза и амплитуда .

Анализ работы АИД при разных способах управления показывает, что амплитудное и амплитудно-фазовое управления дают практически одинаковые характеристики двигателя, а при фазовом управлении требуется повышенная мощность от устройства управления, особенно при малых сигналах управления. Кроме того, практическая реализация амплитудного и фазового управления схемно более сложна. Поэтому реальное применение находит только амплитудно-фазовое управление, которое и рассмотрено далее.

Амплитудно-фазовое управление реализуется с помощью схемы, показанной на рисунке 3. Для обеспечения сдвига фаз между и в цепь обмотки возбуждения включается конденсатор. Величина его ёмкости рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя. Изменение управляющего напряжения с помощью потенциометра изменяет также и угол . Это объясняется тем, что , а ток возбуждения меняется при изменении Недостаток всех трёх методов управления АИД - малая экономичность, так как из-за наличия обратного поля в статоре и роторе возникают значительные электрические потери.

7. Явление самохода и способы его устранения

Двигатель имеет самоход, если его ротор вращается при отсутствии сигнала управления. Практически, этот режим может возникнуть, когда подано только напряжение возбуждения – это технологический самоход, или когда снимается поданное ранее напряжение управления - методический (параметрический) самоход.

Причиной технологического самохода является появление слабого эллиптического поля, порождённого паразитными токами. Причиной появления последних может служить либо замыкание между листами стали магнитопровода статора, либо наличие короткозамкнутых витков в обмотках, либо разная магнитная проводимость машины в различных радиальных направлениях, либо изменение толщины стенок ротора по его окружности и прочее. Устранить этот вид самохода можно при тщательном контроле за технологией изготовления двигателя.

Методический самоход может возникнуть когда сигнал управления снимается, а нагрузка на валу двигателя незначительна. Анализ явления показывает, что причина заключается в малом активном сопротивлении ротора. Для устранения этого вида самохода активное сопротивление ротора делают весьма значительным, выполняя стакан из алюминиевых сплавов с относительно низкой проводимостью. К сожалению, это одновременно ухудшает энергетические параметры двигателя: снижается к.п.д., уменьшается выходная мощность на валу, падает пусковой момент. Именно поэтому номинальная мощность исполнительных двигателей в два- три раза ниже номинальной мощности силовых асинхронных двигателей (для которых характерно малое ) тех же габаритов.

8. Статические свойства АИД

О статических свойствах АИД судят по его характеристикам, которые для универсальности, то есть для возможности сравнения свойств двигателей разных мощностей, скоростей вращения и т.п., строят в относительных единицах. При этом за базовые (единичные) величины принимают постоянные для любого двигателя параметры: пусковой момент при круговом вращающемся поле; синхронную скорость вращения ; мощность , потребляемую двигателем при пуске при круговом поле; номинальное напряжение управления , при котором получается круговое вращающееся поле при пуске. Вращающий момент , скорость вращения , мощность на выходе , напряжение управления, или иначе, коэффициент сигнала в относительных единицах находятся как отношение действительных величинк соответствующим базовым величинам:

(16)