М.М.СОКОЛОВ
Л.К.СОРОКИН

ЭЛЕКТРОПРИВОД
С ЛИНЕЙНЫМИ
АСИНХРОННЫМИ
ДВИГАТЕЛЯМИ

М. М. СОКОЛОВ, Л. К. СОРОКИН

ЭЛЕКТРОПРИВОД
С ЛИНЕЙНЫМИ
АСИНХРОННЫМИ
ДВИГАТЕЛЯМИ

..ЭНЕРГИЯ»
МОСКВА 1974
6П2.1.081

С 5»

УДК 62-83:621.313.333

Книга выпушена к 70-летию
Московского ордена Ленина
энергетического ггнститута

Соколов М. М. и Сорокин Л. К.

С 59 Электропривод с линейными асинхронными дви-
гателями. М., «Энергия», 1974.

136 с. с ил.

В книге рассматриваются вопросы теоретического и эксперименталь-
ною исследования гннеСимх асиидроимых двигателей и электроприводе
еооратио-поступвтельмого движения. Значительная часть материала посев»
щена мссгоАОеамик» характеристик, энергетики пуска и торможения гиней-
иых асинхронных двигателей с учетом и бе» учете электромагнитны! пере-
ходных процессов, Рассматриваются способы автоматического управление
.-инейными асинхронными двигателями в приводе вохеретно»поступэтельното
движеиня. Демы теоретические эаеисммостн. необходимые для проведение
инженерных расчетов и проектирования линейных асинхронных двигателей
и системы управления.

Книге рассчитана на инженеров, работающих в области автомвтмэи-
роваииого электропривода и электрических машин, о таюко нэ научных
сотрудников, «спирантов я студентов старших курсов соответствующего
Профиля.

„ 30307-588

51 01J-7	177-74	6П2 1 081

© Издательство „Энергиям, 1974 г
ВВЕДЕНИЕ

Опыт развития техники показывает, что рост произ-
водительности труда находится в прямой зависимости
от его электровооружеиности, ведущая роль в которой
принадлежит автоматизированному электроприводу.
Большие потенциальные возможности электропривода
раскрываются по мере развития электромашиностроения,
полупроводниковой техники, приборостроения и других^
смежных отраслей электротехники. Благодаря этому"
имеются реальные предпосылки для получения различ-
ных законов и видов перемещения рабочих органов ма-
шин средствами электропривода без участия промежу-
точных звеньев.	—

Это преимущество электропривода редко использует-
ся. пока механические, гидравлические и пневматические
передачи еще способны обеспечить преобразование энер-
гии ирн существующих рабочих скоростях. Привод со-
ставляет часть производственной машины млн установ-
ки, его стоимость и затраты, связанные с эксплуатацией,
обычно не сильно влияют на экономику производства.
Кроме того, в ряде случаев тип привода определяет про-
изводительность, конструктивную сложность, стоимость
и надежность работы всей машины, ее технологические
возможности и качество продукции.	___<

Тенденция повышения рабочих скоростей уже при-
вела к тому, что упомянутые передачи стали узким ме-
стом в некоторых машинах. Данное положение с тече-
нием времени будет усугубляться. Примером может
служить ряд машин с поступательным н возвратно-посту-
пательным движением рабочих органов. Повышение ско-
ростей таких машин при одновременном упрощении их '
конструкции и надежности работы может быть достиг-
нуто за счет исключения передач при использовании
электропривода поступательного и возвратно-поступа-
тельного движения. В системе электропривода в завн-
1- сииостн от конкретных требований может быть примс-
ней двигатель постоянного тока, синхронный, асинхрон-
ный, шаговый и в общем любой известный тин электри-
ческой машины в исполнении, обеспечивающем поступа-
тельное перемещение.

Линейные асинхронные двигатели сочетают в себе
конструктивную простогу, надежность, возможность по-
лучения больших линейных скоростей и перемещений,
отсутствие электрических контактов с вторичным эле-
ментом.

Они оказываются предпочтительными во многих слу-
чаях, позволяя решать большой круг научных и техни-
ческих задач. Область применения линейных асинхрон-
ных машин непрерывно расширяется.

Уже разработаны и внедрены в производство линей-
ные асинхронные двигатели для перекачки жидких ме-
таллов, привода подъемно-транспортных машин, испы-
тательных установок, коммутационных аппаратов, авто-
матических устройств п т. п Практический интерес
представляет использование системы миогодвнгателыю-
го электропривода с линейными асинхронными двигате-
лями в машинах и механизмах металлообрабатываю-
щей, легкой, пищевой промышленности, в транспортных
установках.

Опыт работ но практическому использованию линей-
ных асинхронных двигателей показал, что в большинстве
случаев невозможна или нерациональна простая замена
существующих приводов приводами с линейными асин-
хронными двигателями, а требуется переработка конст-
рукции всей производственной машины. Экономическая
и техническая эффективность от внедрения приводов
с линейными асинхронными двигателями может быть
определена на основе анализа факторов, вносимых эти-
ми электрическими машинами в каждую конкретную
систему.

Специфика конструкции магнитной системы н распо-
ложения обмоток линейных асинхронных машин приво-
дит к возникновению краевых эффектов и своеобразной
коммутации цепей тока вторичного элемента. Другая
особенность линейных асинхронных машин связана
с необходимостью сравнительно больших магнитных за-
зоров между статором и вторичным элементом. Если ра-
бота линейного асинхронного двигателя в системе элект-
ропривода поступательного или возвратно-поступатель-
ного движения сопряжена с частыми включениями, то
приходится учитывать электромагнитные переходные
процессы. Все это ухудшает энергетические показатели
линейных асинхронных двигателей, затрудняет их теоре-
тическое исследование, которое проводилось главным
образом применительно к магннтогидродиплмическим
машинам с вторичным элементом в виде электропрово-
дящей жидкости или плазмы. Полученные теоретиче-
ские зависимости в ряде случаев приемлемы и тогда,
когда вторичный элемент представляет собой твер-
дое тело.

При выполнении инженерных расчетов обычно при-
нимаются допущения, которые упрощают проведение
исследований. Но даже и в этих случаях уравнения дви-
гателя сложны, и для расчета его характеристик требу-
ется применение вычислительных машин. Отсутствие
простой и строгой теории линейных асинхронных машин
до последнего времени являлось одной из главных при-
чин их сравнительно малого распространения в промыш-
ленное! и.

Весьма перспективным является проведение работ по
оптимальному проектированию линейных асинхронных
двигателей с учетом влияния режима работы и требова-
ний производственной машины.

Очевидно, эта задача может быть успешно решена
па основе дальнейшего развития теории линейных асин-
хронных машин н использования современной вычисли-
тельной техники.	__

Важное место при разработке электроприводов посту-
пательного и возвратно-поступательного движения зани-
мают вопросы управления движением привода, синхро-
низации его работы с механизмами машин.	—

В опубликованной литературе содержится мало све-
дений о характеристиках линейных асинхронных двига-
телей. методах инженерного расчета, экспериментальных
и теоретических исследованиях, а также по автоматиче-
скому управлению ими. Целью данной книги является
частичное восполнение этого пробела.

Многообразие конструктивных типов линейных асин-
хронных двигателей и технических требований, предъяв-
ляемых различными производственными машинами, за-
трудняет создание обобщенной методики разработки
и исследования электроприводов поступательного движе-
ния. Данное положенно у-чтепо при написании книги.
Рассмотрение электропривода возвратно-поступательного
движения иллюстрировано конкретными примерами прак-
тического использования, которые наиболее подробно рас-
смотрены для линейного асинхронного двигателя цилин-
дрического тина. При этом исследовались основные во-
просы работы линейного асинхронного двигателя: пуск,
торможение, точная остановка, энергетика, автоматиза-
ция управления.

Книга написана на основе совместных публикации
авторов и работ, выполненных в период 1961—1973 гг.

Глава первая

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ
С ЛИНЕЙНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

1 1 Электропривод поступательного движения
и его основные элементы

Идея применения лниейиых асинхронных двигателей в электро-
приводе сводится к тому, чтобы устранить кинематические передачи
между двигателем и рабочими органами машины. Поэтому механи-
ческая часть таких приводов лишена каких-либо кинематических
передач, а вторичная цепь машины является рабочим органом пли
его частью, и лишь в некоторых случаях используются соединитель-
ные н переходные детали. Электрическая часть привода состоит из
электродвигателя, являющегося преобразователем электрической
энергии в механическую (иногда наоборот), аппаратов управления,
включенных по той или иной схеме, и в некоторых случаях преобра-
зователей частоты. Электрические аппараты осущссталнют управле-
ние движением электродвигателя, а через него и движением рабочих
органов машины. Использование преобразователей частоты позволя-
ет регулировать скорость привода, улучшить его энергетические
характеристики, особенно в переходных режимах.

1 2. Виды линейных асинхронных двигателей
и формы осуществляемых ими движений

Линейные асинхронные машины являются раз юондностью
электрических машин, использующих принцип бегущего электро-
магнитного поля.

Специфика конструкций линейных асинхронных двигателей
и их органическое объсдинсинс с производственными машинами
привели к тому, что в технической лптературе нет твердо установив-
шейся терминологии в отношении плимспошппй отдельных частей
двигателя. Так, например, одинаковый смысл вкладывается в по-
нятия: статор, первичный элемент, индуктор; равно для вторичной
цепи: ротор, бегун, вторичный контур, якорь, вторичный элемент,
реактивная полоса и т. п. В данной работе часть двигателя, по-
дучающая энергию из сети, называется статором, а часть, получаю-
щая энергию посредством электромагнитного поля, — вторичным
мемёнтрм. В примерах практического использования линейных
асинхронных двигателей на ткацких станках Вторичный элемент
назван по его функциональному назначению — прокладчиком.
Для образования бегущего электромагнитного ноля достаточно,
чтобы в близлежащих катушечных группах обмотки протекали
электрические токи, сдвинутые по фазе на определенный угол, не

*

_ \ г а) л ♦,
|о о о\о о\ о о о а о\ 9 о|

Рис 1. .Асинхронные двигатели
вращательного (о) и поступатель-
ного (б) движения.

I. 5—обмотки статора и |»тога (им
личного мемента): 7. 4 — железо ста-
тора и ротора; <Ы — плоскость мттсасн-

note разрезания зянт лтелн вращатель-
ного движении.

Рис. 2. Линейные асинхронные ма-
шины с различными относительны-
ми размерами статора (/) и вто-
ричного элемента (2).

а~ статор и пторнчный элемент олн-
иакопой АЛИНЫ; б с коротким «гато-
ром; в —с коротким вторичным эле-
ментом.

Если требуется, чтобы движение

протяжении и не выбывало излишней затраты мощности, то ииоб-
ХОДИ.МО увеличивать длину вторичного элемента. В некоторых
случаях целесообразно, чтобы длин* вторичного элемента быта

меньше длины статора.

равиыА нулю. 180“, 360°. Нан-
лучшие условия образования
бегущего электромагнитного
поля получаются при исполь-
зовании и><-фвзпой обмотки.
koi да /гц — целое число.

Если угол сдвига п фаз то-
ков в активных сторонах двух
соседних катушечных групп
имеет постоянное значение, то
он определяется из выражения

a=360/2«i1.	(I)

Линейные асинхронные
машины но конструктивным
признакам п особенности фи-
зических процессов подразде-
ляются на машины с попереч-
ным и аксиальным магнитным

ПОТОКОМ.

Машину с поперечным

магнитным потоком представ-
ляют как разрезанную по об-
разующей н развернутую в пло-
скость обычную асинхронную
машину вращательного движе-
ния (рис. I). Вращающееся
магнитное поле преобразуется,
таким образом, в поле, пере-
мещающееся по прямой липин
п способное сообщать ускорение
плоскому короткозамкнутому
вторичному элементу. Возмож-
ности применения линейного
асинхронного .твнгятсля, явля-
ющегося результатом мыслен-
ною развертывания обычного
асинхронного двигателя, очень
О|рапичены, так как при дви-
жении вторичного элемента в
какую-либо сторону все боль-
шие участки статора становят-
ся пассивными при потере элек-
гром.и питпоА связи с вторич-
ным элементом, ио потребля-
ют энергию из сети (рис. 2,а).
происходило на значительном
В связи с упомянутыми признаками линейные асинхронные
майюиы подразделяются на два больших класса: машины е корот-
ким статором и машины с коротким вторичным элементом. Примеры
этих разновидностей показаны соответственно на рис. 2.6 и в.
Возможны варианты с секционированным статором и возбуждением
лишь секций, которые в данный момент находятся в работе.

Рабочие характеристики, к. п. д. и стоимости линейной асинхрон-
ной машины определяются конструкциями статор* и вторичного
элемента Типы статоров плоских линейных асинхронных машин
приведены на рве. 3. Машина с электрически односторонним

Рис. 3. Разпопидпости линей-
ных асинхронных двигателей
с листовым вторичным элемен-
том.

а ыап1нтио-двустор<>п11иЛ дикгл-
тель с олмосто|»о1гпиы статором;

6 — двигатель с лвуегороипмм ста-
тором; 0 — электрически и магнит-
на односторонний двпгвтель; 1 —
статор; 2—вторичный элемент; 3—
ферромагнитный сердечник.

статором представлена на рис. 3,«. Одна сторона такого статора нс
нмее обмотки и служит лишь для замыкания магнитной цели. Волее
сильный магнитный поток через вторичный элемент может быть соз-
дан в электрически двусторонней машине (рис.3.6).содержащей две
обмотки Линейные машины с одним статором, аналогичные представ-
ленной иа рис. З.о. относят к электрически и магнитно-односторон-
ним машинам.

Во многих случаях невозможно изготовить вторичные элементы
с пазами для обмотки по типу обычных асинхронных машин с бели-
чьей клеткой. При этом находят применение более простые решения
(рис. 4). Наиболее простую конструкцию имеет вторичный элемент
в виде листа из меди, алюминия или ферромагнитной стали (рис. 4.в).
Применение медного или алюминиевого листа в ряде случаев не
позволяет получить хорошие к. и. д. и тяговые характеристики двига-
теля. Составные вторичные алсмеиты пт листов проводникового и
ферромагнитного материала (рис 4,6) пли в виде проводящих лис-
тов. прошитых стальными заклепками (рис. 4,в), могут улучшить
прохождение магнитного потока и характеристики машины. Вторич-
ные элементы о виде стального листа обеспечивают хорошие пуско-
вые характеристики двигателя вследствие локализации токов в по-
верхностном слое листа.

Характер распределения электрических токов в листовом вторич-
ном элементе зависит от его конструкции. Па рис. 5. а изображена
картина токов в случае вторичного элемента решетчатого тупа,
являющегося эквивалентом ротора типа беличье колесо. В таком
проводнике ток из одной поперечной перекладины в другую попада-
ет только через продольные краевые участки, в то время как
в сплошном листе диаграмма токов имеет вид» показанный на
рис. 5. б

4/

Рис 4 Линейные асин-
хронные двигатели с вто-
ричным элементом.

в— ЛИСТОВЫМ нз однородна*
го проводникового иди фер-
ромапштиого материала: б—
составным И1 ли стоп провод-
ин нового н ферромагнитного
мптермплп. о — листовым из
П1х>водннкоцого материала
и со стааькымн заклспнамн;
Z—статоэ. 2 — проводмико-
аый материал вторичного
элемента: 3 — ферремпгннт
пыЛ лист; 4 —стальная за-
клепка.

При взаимодействии магнитных полей токов статора, вторичного
элемента и ферромагнитных материалов создаются различные по
направлению и значению электромагнитные силы

Кроме основной силы, совпадающей ио лапрэвденню с бегущим
магнитным полем. возникают силы, перпендикулярные к скорости

Рис. 5. Распределение
токов в листовом вто-
ричном элементе ли
(сйпого асинхронного
двигателя.

а — лист с гкюе1ючгымн
патпмн; б —Лист без па-
зов; / - - статор: 2 — вто-
ричный элемент; т — по-
люсное деление обыоткн.

1 г



бегущего поля. В ряде случаев дополшпельпыс усилия сравнительно
велики и влияют на работу пашины. Листовой вторичный элемент
и j немагнитного проводящего материала при отклонении от ней-
трального положения по ширине статора испытывает дсйс.вне бор-
товых усилий, которые стремятся увеличить это отклонение, иными
словами, вытолкнуть лист вбок. Такой вторичный элемент, номе-
10
ценный между двумя статорами с обмотками, создающими соглас-
ные потоки через лист, притягивается к близлежащему статору. При
этом поведение проводящего листа аналогично поведению ферро-
магнитной пластинки, ио усилия в последней существенно больше.

Есаи вторичный элемент без железа находится в магнитном поле
одностороннего статора (рис. 3,о), то он испытывает ис только
вохдействне продольных сил, ио также и перпендикулярное его
плоскости отталкивающее усилие. Под действием этого усилия
вторичный элемент может устойчиво висеть над статором.

Интересной особенностью машины без железа во вторичном
элементе является наличие над поверхностью статора наряду сбегу-

Рис. 6. Иллюстрация кремальерного эффект! в магпнтно-одиосторои-
нсм асинхронном двигателе.

шей составляющей магнитного поля еще и чисто вращающейся со-
ставляющей. В этом можно убедиться с помощью рис. 6. Картина
бегущего магнитного поля с течением времени смещается вдоль осн
Ох поэтому направление силовых магнитных линий внутри непо-
движного круга х будет изменяться. Так. в начальный момент време-
ни, т е. при х—0. поле внутри крута соответствует положению I,
при х=0.5т — положению 2, -ри х=»т — положению 3. при х=»
«1.5 т — положению 4, при х«=2т—положению 5. Сравнение направ-
лений линий магнитной иияукции в круге s показывает, что они
врашаются с частотой, равной частоте тока статора. С помощью
этого поля можно принести во вращение небольшой ротор наподо-
бие кремальеры (Л. I7J. в связи с чем указанное явление получило
название кремальерного эффекта. Такая конструкция сочетает
в себе особенности машин поступательного и вращательного движе-
ния.

Вторичный элемент, содержащий ферромагнитный материал, при
поперечном смещении с осевой линии может вместо отталкивания
притягхвапся к статору. Поэтому вопрос об устойчивости составного
вторичного элемента оказывается сложным, и результат зависит
от скорости вторичного элемента, соотношения объемов магнитного
материала и проводника, размера воздушного зазора и других фак-
торов. Усилие притяжения статора и составного вторичного элемен-
та минимально при пуске и становится максимальным при синхрон-
ной скорости, а продольное тяговое усилие максимально при пуске
и минимально при синхронной скорости. Направление движения
вторичного элемента определяется из условия получения наиболь-
шего магнитного потока двигателя.
СИ тоХатм» Р.?аС;аии-Телсм машнн с аксиальны,, потоком являет-
Ж ?,ХиТЙНЫИ а.си"?Р°,1НЫЙ лвигатсяи Его можно толу
,П л""с............................ асинхронный двигатель мысленто

свернуть в трубу вокруг осп. параллельной
Сег>щсго магнитного поля (рис. 7).

направлению движения

Рис 7 Расположение полюсов плоского (а) и трубчатого (б) линей-
него л синхронного двигателя.

В Обычных машинах вращательного движения, а также в плос-
ких линейных асинхронных двигателях обмотки работают как бы
только в пределах пазов (рис. 8. о). Лобовые части обмоток необ

Р,,с

/. 2

8. Плоская (а) „ трхбчатая (б) линейная асинхронная машина
с односторонним статором.

«Смотка |< сталь статора; 3. 4 проводи нтювыЯ и |Ьепромагт1тныв ма-
териалы вторичного элемента. ^магнитные ма-
ходи мы лишь для перетекания тока от одного полюса к другому,
и сели не считать, что они способствуют охлаждению, то получится,
что они работают вхолостую, ухудшая к. и. д. и cos<p .машины.
В трубчатом двигателе обмотка статора принимает вид уложенных
друг на npvra в определенной послсдоилтелыюсти цилиндрических
кзтипск (рис. 8.6) или непрерывных слоев провода (рис. 9), что
редко упрощает ее изготовление. Вторичные токи протекают по
кольцевидным контуром параллельно катушкам статора. Другое
отличие трубчатого двигателя состоит в том. что магнитный поток.

проходящий из одного полюса
в другой должен пройти о про-
дольном направлении внутри об-
мотки вторичного элемента Попе-
речные электромагнитные силы
взаимодействия статора и вто-
ричного элемента трубчатого дви-
гателя в значительной степени
взаимно компенсируются, но пол-
ностью избавиться от их влияния
все же не удается.

Прохождение магнитного по-
тока двигателя в аксиальном на-
правления значительно улучшает-
ся при использовании центрально-
го неподвижного ферромагнитного
элемента с железом. В отлитие от

а I®. _ф. I Ф

-_Ф1_® Г'Ф 1 €> I Ф, 1<Г
л И ф | ф I ® I ф I ig^

Ф Тв Ф 6), Ф
®Г¥Тф I Ф 1 «

с
в

В

С

Рне. 9. Обмотка линейной
асинхронной машины в виде
непрерывных слоев провода для
каждой фазы

сердечника пли вторичного
машин с плоским магнитным

потоком, для которых требуется, чтобы ток. пересекающий машину
п одном направлении, пересекал ее и в другом, машины с осевым
потоком могут работать с любым, в том числе и нецелым числом
полюсов статора. Двигатель с аксиальных! магнитным потоком
может быть создай при использовании плоских статоров, если они
обеспечивают создание магнитных потоков, которые входит встречно
во вторичный элемент и проходят внутри его в продольном направ-

лении.

Обмотки линейных асинхронных машин имеют тс же схемы
соединения, что и обычные двигатели. Схема соединения обмотки
статора линейной асинхронной машины в ряде случаев оказывает
существе шое влияние на ее механические характеристики, к. и. д.,
коэффициент мощности, рациональное использование материалов
в магнитных и электрических цепях. Как правило, бывает выгодно
включать обмотки параллельно в машинах с коротким вторичным
элементом и последовательно в машинах с коротким статором. При
параллельном включении магнитный поток вдоль машины практи-
чески постоянный, а токи па отдельных участках зависят от положе-
ния вторичного элемента и его скорости. Последовательное соедине-
ние обмотки дает одинаковые токи в катушках статора и равномер-
ное распределение потерь мощности вдоль машины, ио магнитный
поток и потери в стали распределяются неравномерно, если вторич-
ный элемент не полностью перекрывает активную часть статора.

Линейные асинхронные машины могут иметь не только постоян-
ное. но и переменное по длине полюсное деасннс обмотки. Попереч-
ное сечение, конструкция, материал и сопротивление вторичного
элемента могут изменяться по его длине. Отмеченные особенности
позволяют изменять характеристики линейных машин более гибко,
чем для машин вращательного движении.
Наамсаомшс призиачв

Характер кромка

Прохождение магнитного потока
через вторичный элемент

Относительные размеры статора
вторичного элемента

Подвижность статора

Физическое состояние вещества
вторичного элемента

Наличие ферромагнитного мате-
риала во вторичном элементе

Сечение вторичного элемента

Количество обмоток статора отно-
сительно вторичного элемента

Наличие ферромагнитного мате-
риала о статоре по сторонам от
вторичного элемента

Ргслоложсттг.е вторичного элемен-
та относите1ьио статора

Вид обмотки статора

Число слоев обмотки

U far ебмоткн

Полосное деление обмотки статора

Число фаз обмотки статора

Расположение фаз обмотки на маг-
ннтоироводе

Соединение обмоток статора

Наличие компенсирующих обмоток

а)	поперечное;

6)	аксиальное

а)	одинаковые статор и вто-
ричный элемент;

б)	короткий статор;

в)	короткий вторичный элемент

а)	подвижный; *

б)	неподвижный

а)	твердое тело;

б)	жидкость;

в)	плазма

а)	составной;

б)	диамагнитный;

в)	ферромагнитный

а)	равномерное;

б)	переменное

а)	электрнчс4ки односторонний;

б)	электрически двусторонний

а)	магнитно односторонний;

б)	маптнгно двусторонний

а)	статор снаружи;

б)	вторичный элемент снаружи

а)	плеская (водновля. петле-
вая);

б)	шьитилрическтя;

в)	типа Грамма

а)	один;

б)	два

а)	потный;

б)	укороченный

а)	постоянное;

б)	переменное

а)	трехфазиан;

б)	однофазная

а)	все фаты обмотки располо-
жены на об.цем магнитопрс-
водс;

б)	каждая фаза обмотки рас-
подожена на своем мягни-
топроводе

а> нарал тельное;

б) последовательное;

о) смеп.аннпе

а)	имеются;

б)	нет
Продолжение табл. 1

Нмненозякк npniHRMI

Характер пр«.плка

Ферма оси статора

Форма рабочего аазора статора

а)	прямая линии;

б)	дуга окружности;

я) окружность и т. д.

а)	цилиндр;

б)	конус и т. д

Рис. 10. Разновидности трубчатых
линейных асинхронных машин с ко-
ническим (а) и плоским (б) рабочим
зазором.

В качестве вторичного элемента линейной асинхронной машины
могут быть использованы не только твердые вещества, по также
электропроводящие жидкости и плазма. Если вторичный элемент
жидкость или плазма, то рабочий зазор трубчатого двигатели
может иметь форму цилиндра, конуса, гиперболоида и т. п. (рис. 10).

Угол р конус, (рис. 10.«) может выбираться от 0 до 180°.
При р~180^ рабочий зазор становится плоским и машина создает
бегущее магнитное поле,
расходящееся или сходящее-
ся к центру О (рис. 10.6).
Осн линейных машин в об-
щем могут быть как прямы-
ми, так и изогнутыми ли-
ниями. CcKiuioiiuponaniiey
к-рпичного или вторичного
элементов аналогичные ре-
шения могут быть получе-
ны, если вторичный эле-
мент - твердое тело.

При использовании ли-
нейной асинхронной маши-
ны в качестве преобразова-
теля электрической энергии
в механическую необходи-
мо. чтобы одна часть ма-
шины (статор или вторич-
ный элемент) была непо-
движна. По этому признаку
машины разделяются на ма-
шины с подвижным и непо-
движным статором.

Основные признаки ли-
нейных асинхронных ма-

шин приведены в табл. I. Каждый конкретный тип линейной асин-
хронной машины сочетает в себе тот или иной набор признаков. Не-
которые комбинации признаков лишены физического смысла и не
MOiyr относиться к какой-либо реальной машине. Например, трудно
представить двигатель, у которого вторичный вле.мент содержит
ma iy и феррома! nmioe веще гво

Заметим, что обычный асинхронным двигатель вращательного
движения и двигатель с луговым статором можно рассматривать
с помощью дайной таблицы как частные случаи линейной асинхрон-
ной машины.
Кроме отмеченных в табл, I признаков, линейные асинхронные
двигатели могут отличаться но способу ориентации вторичного
элемента относительно статора, ткну направляющих подшипников,
скорости, частоте тока, мощности, способу охлаждения и т. и.

Многообразие возможных признаков, характеризующих линейные
асинхронные машины, янляются причиной того, что уже теперь они
насчитывают более 100 видов. .Можно с уверенностью сказать, что
открыты еще не все виды линейных двигателей и их число будет
расти но мере развитии этою типа машин.

I

1-3. Кратким очерк развития электропривода
с линейными асинхронными двигателями.

Области применения линейных асинхронных двигателей

Работы но линейным асинхронным машинам начались вскоре
после создания в 1890 г. ,М. О. Доливо-Добровольским трехфвэных
асинхронных машин вращательного движения и системы трехфаз-
него тока. Первые патенты на линейные асинхронные двигатели
относится к концу XIX н началу XX в.

В 1922 г. инженер И Тромбетта предложил кузнечный молог,
приводимый в действие линейным асинхронным двигателем, который
питался от источника токз постоянной частоты [Л. 99). Попытки
создания нового двигателя закончились неудачей, потому что его
к. и. д. был равен всего 7%. И. Тромбетта обобщил результаты
работ и впервые определил технические'трудности, которые возник-
ли при создании кузнечного молота с линейным асипхроиым двига-
телем. Трудности, по его мнению, обусловлены нестационарным
режимом работы и краевым эффекты, который создает дополни-
тельные потерн при выходе контуров вторичной цени из сферы
ваздейстния поли статора, что снижает к. п. д. двигателя.

Работы по созданию линейных асинхронных машин в Советском
Союзе были начаты в 1919 г. Я. С- Яиольским, профессором
С. А. Присосы (Л. 24) и др. Я. С. Япольский теоретически .Ажаз.эл.
что для получения ианвыгодиейшего режима работы линейного
асинхронною дппгзте.тя в приводе возратно поступательного движе-
ния необходимо его питать or источника тока переменкой чистоты
к напряжения (Л. 46). В этом случае значительно снижаются пуско-
вые потери и ускоряется протекание переходного процесса. Экснерн--
мептэльные исследования кузнечного молота, оборудованного
линейным .1синхро1П1ым двигателем и коллекторным генератором
переменной частоты системы академика М. П. Костенко
)Л. 15), показали, что к. и. д. молота по много раз больше, чем у
парового. Модель не получила распространения из-за сложности
системы управления. Япольский обратил иннмапие па неравномер-
ность (до 20%) распределения памап|11Ч1>иающ*го тока в фазах
обмотки двигателя.

В 1936-1937 гг. в ВЭН был выполнен молот с линейных асин-
хронным двигателем для забивки деревянных свай, рассчитанный
па 100 ударов в минуту при массе подвижной системы ЦО кг. Пи-
тание молота осуществлялось от специального вгрегата, состоящего
кз коллекторного генератора Шербнуса, возбудителя и поста управле-
ния. Агрегат питания обеспечивал получение необходимого законе
(6

н,1Меисиня частоты и напряжения переменного тока. Проведенные
> В/Л1 испытания показали работоспособность устройства. Однако
uniujbjouaiiHe линейного асинхронного двигателя для забивки свай
и в кузнечных молотах было признало нецелесообразным, так как
вея система получалась ipoMOMKOfi и имела небольшой к. п. д.
(12—16%), хотя к- и. Д. самого молота был равен 30—35%. В про-
цессе исследования двигателя (-4. 26) установлено, что пульсирую-
щие магнитные поля изменяют характерную для обычных иашии
каршну распределения нидукцпп в зазоре не только в крайних
зонах, ио и в средней части активной длины машины. В местах
воздушного зазора, имеющих увеличенную индукцию, скорость
nepi-MviuciiiiH UO.IH также больше, чем в местах с малой индукцией,
спо приводит к тому, что э. д. с., наводимые в отдельных стерж-
нях вторичного элемента, будут значительно различаться и соз-
давать в нем уравнительные токи, ухудшающие энергетику маши-
ны Пульсирующие ноля снижают тяювое усилие двигателя и уве-
личивают потери во вторичном элементе. Б. Д. Садовский рекомен-
довал для получения оптимальных данных двигателя уменьшить
рабочий зазор и исключать возможность шунтирования его маг-
нитною поля.

Неудовлетворительные результаты исследований электроприводов
с линейными асинхронными двигателями для машины ударного
Л<ч1с11М1н охладили интерес к подобным приводам, вследствие чего
работы ио их совершенствованию в 30-е годы сократились и были
вновь ра>вернуты п 10-х годах. Профессором Л. И. МосКвптиным
).'!. 20} ироншеиы работы по применению линейных асинхронных
двигателей для отбойных молотков угольной промышленности. Нм
предложена оригинальная конструкция молотка, в котором измене-
ние направления движения бойка получалось без переключения и
без преобразователя частоты. Для этого на статоре помещалась
однофазная обмотка, состоящая из цилиндрических катушек вместо
рапсе применявшихся обычных трехфазпых обмоток. Линейные
зеипхрониыс двигатели не naiii-iH применения в отбойных молотках,
что в значительной степени обьяснястся трудностью создания
нужного намагничивающего токи и милых машинах с пебалыиим
полюсным делением. Трехфазпый линейный асинхронный двигатель
1пин11Д|1|1ческо|о типа был создан инж. Л. И. Штурманом в 1937—
19.19 гг. на Харьковском электромеханическом заводе.

С 1939 IIO 1941 г. в Харьковском политехническом институте
под руководством проф- Г- И. Штурмана при участии проф.
II. С. Рогачева и др. проведены работы по созданию линейных
асинхронных двигателей и генераторов для нефтяных насосов.

Большие теоретические и экспериментальные исследования ли-
нейных асинхронных машин были проведены в этом институте в
40 х гидах (Л. 44, 45].

В 1905 г. были выдвинуты два разных предложения об исполь-
зовании индукционных двигателей на железнодорожном транспорте.
Согласно одному из них в желшислорожиую колею укладываются
через определенные промежутки короткие статоры, включаемые ио
мере необходимости. Согласно второму предложению статор
должен находиться в движущемся вагоне, а вдоль желваиодорож-
иого пути укладывается специальный рельс типа листового вторич-
ного элемента. Первое время этим предложениям не придавали долж-
ного внимания, так как ограниченные требования к скорости подвиж-
ного состава удовлетворялись другими видами двигателей. В даль-
2-790	17
Нейшем они были положены в основу обширных экспериментов, ко-
торые до сих пор проводятся в ряде стран.

В 1945 г. фирма Вестингауз Электрик построила два очень круг,
пых линейных электродвигателя для флота США с целью использо-
вания их а системе ускоренного взлета самолетов (Л. 42, 94]. Эти си-
стемы обычно называются электропультамн. Движущийся статор
смонтирован на тележке, которая опирается на систему колесо —
рельс. На тележке располагалось трехфазиос контактное устройство
(одна фаза заземлена) Пеподвнжнын (вторичный элемент нмел дли-
ну несколько сотен метров и состоял нз обмотки типа беличьей клет-
ки, изготовленной из медного сплааа н вставленной в набранный из
пластин стальной сердечник. По сопротивлению обмотка разделена
па четыре ступени, причем большее сопротивление имеют участки, рас-
положенные по концам пути, а меньшее — участки в центре. Двига-
тель создавал силу тяги 7711011 при любой скорост» от 0 до
354 км/ч, при этом его мощность составляла 10000 л. с. Реактивный
самолет массой 4,5 т на паюсе длиной 165 м удавалось за 4,2 с
разогнать до скорости 187 км/ч. Энергия подавалась от генератора
с маховиком, номинальная мощность которого иа протяжении 15 с
достигала 12 000 кВт. Ио существу запуск проходил при постоянной
частоте тока, равной 220 Гц, и сопровождался большими потерями
скольжения. Впоследствии от этой системы отказались по причине
высоких капиталовложений, связанных с ее созданием. Однако за-
пуск саначетов с помощью электропульта показал, что лины'шыч
асинхронным двигателем можно осуществлять тягу экипажей на
больших скоростях. С инженерной точки зрения электропульт явля-
ется специальным двигателем. Поскатьку он использовался только
для ускорения, его режим работы был кратковременным (около 15с),
к. п. д. и коэффициент мощности имели второстепенное значение,
а влияние их могло быть учтено введением батьшего запаса по мощ-
ности. Таким образом, многие важные вопросы наземного транспор-
та, касающиеся конструкции рельсооого пути с учетом реактивного
рельса, обеспечения зазора между статором н рельсом, снабжения
двигателя трехфазным током, регулирования скорости поезда, эконо-
мических показателей и т п., требовали специального изучения н
разработки [Л. €5, 67, 101].

Установлено, что при скоростях ниже 320 км/ч |Л. 42] колесо
является до сих пор самым лучшим средством опоры, направления и
гягн наземных экипажей на дорогах с покрытием. При батес высоких
скоростях катесэ создают трудности, вызываемые необходимостью
передачи больших тяговых усилий, требуемых для прсадо.тення инер-
ция и повышенного сопротивления экипажа движению. Поэтому
начались поиски средств тяги, которые нс основаны на контакте с до-
рожным покрытием. Такими средствами являются реактивные и вин-
товые авиационные двигатели, создающие тяговое усилие при взаи-
модействии с воздушной средой, линейные турбины и линейные элек-
тродвигатели, которые взаимодействуют с грунтом, но не требуют
непосредственного контакта с ним Авиационные тяговые средства
более 15% мощности, затрачиваемой иа тягу, расходуют бесполезно
на движение отходящего потока воздуха.

В линейном двигателе тяговое усилие возникает при взанмодей-
ствиа с твердым телом, поэтому скорость отходящего потока равна
нулю и тяговый к. п. д., естсстзенно, равен 100% при всех скоростях,
что важно для экономики. Авиационные средства тяги включают
в качестве первичного двигателя газовые турбины открытого цикла,
18
•вторые создают шум, загрязняют воздух выхлопными газами, по-
>к>иу работа да в туннеле н в населенных пунктах практически ке-
>омюжиа. Воздушный винт требует большего поперечного сечения
гущнля н передаст на экипаж опрокидывающий момент. Линейный
1СИ1хропкы1| двигатель может иметь автономный источник энергии,
ни в данном случае выбор типа источника гораздо шире. Этот двига-
>глв считают лучшим аз упомянутых средств тяги при условии, что
«траты кв реактивный рельс оправдываются. Для высокоскоростных
«мажет, которые должны работать в туннелях с пониженным дав-
шем воздуха, линейный двигатель является единственным пригод-
ным тяговым средством.

Проблема повышения скорости наземного транспорта связана
осуществлением подвески экипажа над дорогой без помощи меха-
нического контакта. Для этой цели, кроме воздушной подушки, ва-
кциной и электромагнитной подвески (Л. 951. может быть иснользо-
>nta электромагнитная сиза отталкивания. В [Л. 96) показано, что
при скорости около 480 км/ч в линейном асинхронном двигателе воз-
никают отталкивающие силы, способные удерживать вагон о припод-
нятом положении к улучшать его стабилизацию. Иепользовашю сверх-
проводящих электромагнитов позволяет получить достаточно устой-
чивую подвеску с зазором 150 мм между адюмшкезым рельсом н
магнитом вместо 10 мм для обычных магнитов [Л. 61]. Таким обра-
«пм. ^издание линейного асинхронного двигателя с учетом необхо-
jiimocth обеспечения тяги и подвески вагона сидами электромагнит-
ное поля является актуальным направлением.

Работы по применению линейных асинхронных двигателей в же-
лезнодорожном транспорте проводятся Советским Союзом, Фран-
«и.'й, Японией, Англией СШ*. ФРГ и ГДР. Во всех упомянутых
Пранах изготовлены и испытаны опытные участки железных дорог,
йирудоваиных вагонами с линейными двигателями, проектируются
поезда с различными типами подвески и лутц. В этой связи пред-
гтапляют интерес экспериментально-конструкторские и иаучпо-пссле-
зопательские работы, выполненные совместно Киевским поли-
техническим институтом и Киевским заводом электротранспорта
им- Ф. Э. Дзержинского (Л. 23].

По мерс роста мощности и скорости линейных двигателей улуч-
шаотся нх параметры. Так. опытный образок тягового двигателя иа
in мнпальную мощность 1930 кВт, усилие 17090 Н, рассчитанный для
.общения поезду скорости 400 ки/ч при питании от сети 600 В,
173.5 Гц. имел к. п. д., равный 85% u cos <р =0.61. Кратковременно
Мощность двигателя может достигать 3700 кВт. при *том тяговое
усилие составляет 34000 II, скорость 400 км/ч. Для предотвращения
| |>»рнкоснозеиия статора с реактивной шиной вагон оборудован иа-
нрявляющими колесами диаметром 254 -:м с ободамн из упругого
иемстхтлияеского материала (.'I. 75]

С 1970 г. ведутся испытания поезда на воздушной полушке ели
нМиым асинхронным двигателем, развивающим скорость 500 км/ч
],'! 54]. Для ряда транспортных средств рационально оставить за
колесом несущую и направляющую функцию, а функцию тяги пере-
дать линейному асинхронному двигателю. В этом случае представ-
ляют интерес результаты работ по использованию обычных рельсов
и к шестое вторичного элемента двигателя высокоскоростного транс-
порта [Л. 51, 54]. Применение линейных асинхронных двигателей
« приводе трамваев и для рельсовой откатки горнодобывающей про-
мышленности (Л. 63. 98] позволит преодолевать этим видам транг-

2»

19
порта более крутые подъемы, уменьшить взнос рельсов н колее, обз
словленный пробуксовкой при трогании с места, в процессе движения I
и при торможении. Создаются условия для проектирования бол<
легких транспортных средств, так как тяговое усилие теперь нс опр«
лсляется давлением колес на рельсы а зависит лишь от характери-
стик линейного асинхронного двигателя Разработан ряд линейных
асинхронных двигателей подвесных транспортеров для перемещении
грузов массой до 1000 кг со скоростью 0.1—8 м/с (Л. 511. Сеоийно
выпускаются линейные двигатели с плоским статором для привод?
транспортеров с металлической лентой и сортировочных устройств
[Л. 50. 52. 81]. мостовых кранов, монорельсовых тележек, передвиж-
ных столов, раздвижных ворот, роликозых конвейеров я т п.. ра-
ботающих в длительном режиме. Отдельные типы двигателей радии
вают силу тяги от 85 до -150 11 и скорость до 6 м/с в зависимости
от габарита и констпукнни вторичного элемента (Л. 52, 92]. Выпус-
каются двигатели с тяговым усилием до 8100 Н при скорости 2 м/с

Роль якоря п таких двигателях выполняет алюминиевая, стаде
алюминиевая или стальная шина, а также часть металлоконструкции
В последнем случае притяжение статора к якорю значительно иревы
тает тяговое усилие, что необиолимо учитывать. Если подвижный
статор расположен над вторичным элементом, то увеличивается дав
леине на колеса и сопротивление движению. При расположении ста
тора пол вторичным элементом сила понтяжения разгружает колес:
и снижает сопротивление движению. Для двигателя, который питает
ся током 50 Гк. при расположении обмотки статора в пазах магии
топровода конструктивно трудно получить синхронную скорость двн
женпя менее 3—-1 м/с. Так как эта скорость существенно превышает
значение, необходимое для перемещения промышленных транспорт-
ных средств, то она должна быть искусственно снижена за счет пи-
тания линейного двигателя током пониженной частоты, либо, напри
мер. импульсным регулированием, если инерция механизма зиачп
тсяьиа. Когда инерция подвижной части мала, то используются ме-
тоды регулирования скорости за счет нзмснс1П1я напряжения. подво-
димого к статору с помощью автотрансформатора, дросселя идя
активного сопротивления. Для управления скоростью -я перемещение!'
используются также копневые выключатели, пускатели и тиристоры
[Л. 7. 52]. В случае, если для привода механизма используется'не-
сколько линейных двигателей, регулирование скорости может быть
достигнуто за счет изменения числа статоров, включенных в работу
]Л 70]. Заметим, что при использопвпии тока частотой 50 Гц спс
цнальпыми конструктивными мерами возможно получить синхронную
скорость двигателя значительно меньше 3 м/с )Л. 102) при увеличе-
нии его тягового усилия. В этом случае обмотку каждой фазы раз
мешают па отдельном сердечнике. Ширина каждой секции и соот-
ветственно полюсного деления выбирается равной зубцовому деле-
нию. Сср.дечннки сдвигаются на одну треть полюсного деления при
зрехфазпом испочие.шн или на половину деления при однофазном
исполнении pl. 103). Другой метод (Л. 104] сводится к тому, что
отказываются от зубцов па статоре, первичную обмотку размещают
не в пазах, а на гладкой поверхности со стороны пэбочего зазора.

Применение линейных асинхронных двигателей в приводе непре-
рывного виутпизяводского транспорта к погрузочно-разгрузочных
механизмов (Л. 58) позволяет существенно увеличить их скорость,
грузоподъемность, упростить конструкцию и эксплуатацию, повысить
надежность работы, снизить клпит.з.топложепкя но сравнению с апа-

логичными устройствами, оборудованными двигателями вращатель-
ного движения.

Примеры примс-зеиия линейных асинхронных двпгитслей в при-
целе ленточных конвейеров с металлической лентой даны на рис. 11.
При использовании пшенного двигателя может быть существенно

Рис. II. Применение линейных асинхронных двигателей п приводе
конвейеров с металлической лептой.

А и б коннеЛерм для сыпучих материалов, в — кочпсЯер для штучных грузов;
/ - бункер: 2 — груз: 3 — статор двигателя: С —барабан для натяжения транс-
портерной ленты; 5 — металлическая лента.

снижено предварительное натяжение ленты, устранено ее проскаль-
зывание на барабанах, так как с них снимается функция привода,
повышаются скорость и надежиость работы конвейера по сравнению
с конвейерами, тягоаая лента которых выполнена из текстильного
материала. Непрерывный кольцевой транспортер производительно-
стью 1000 т/ч для использования па угозьных шахтах [Л. 51] показан
на рис 12. Он состоит из ряда вагонеток, каждая пз которых в своей
нижней части имеет составной -вторичный элемент линейного асин-
хронного двигателя. Статоры установлены неподвижно, что позво-
21
лист каждой вагонетке при прохождении над ними выполнить роз
тянущей. Скорость вагонеток изменяется от 7 м/с на линии до 3 м
при загрузке и до 2,3 м/с прн разгрузке. Данна статора 2 м. сил
тяги в неподвижном состоянии 5000 Н, при скорости 7 м/с сила тя1
2500 Н, частота тока питания 50 Гц (Л. 52. 53, 88]. Привод отличает

Рис. 12. Непрерывный кольце-
вой транспортер.

/ — впгоггетха: 2. 3 —статор и вто-
ричный элечсьт лкксЯяого асин-
хронного двигателя: <—рельс. Л —
опора.

одинаковых сердечника статора

трично относительно продольной оси и отделенных воздушными за-
зорами от ферромагнитных пластин, па которых закреплены электро-
проводящие слои. В положении Я силы притнження каждого из сер-
дечников уравновешены. При этом на статор / действует только
продольная сила F. В положении Я одна из обмоток статора отклю-
чается. Тогда иа пего действуют две силы F, и Ft. Силв Fi обеспе-
чивает выбор последующего пути движения.

В ряде стран (Л. 50. 52) освоен серийный выпуск линейных асин-
хронных двигателей цилиндрического типа с вторичным элементом
круглого или прямоугольного сечения в трехфэзном пли однофазном
исполнении для работы s повторно-кратковременном режиме. Кон-
22

ся простотой и надежностью, так
как отсутствуют скользящие
электрические контакты и меха
ничсскне передачи. Путь вагоне
ток может быть не обязательно
прямолинейным, как прн канатко*
приводе, скорость вагонеток и тя
говое усилие статоров можно ре
гулнровать.

С помощью линейного асин-
хронного двигателя просто реша
ются задачи сортировки деталей
и заготовок, подача млн снятие н>
с конвейера, распределение, пово
рот и остановка деталей на кон-
вейере. Простота управления ли-
нейными асинхронными двигателя-
ми позволяет создавать разветв-
ленные грузовые потоки с ручным
и автоматическим управлением
Эффективна транспортировка ме-
таллических изделий, например ба-
ков, по роликовому транспортеру,
под которым расположены непод-
вижные статоры. Этот принцип ис-
пользован для транспортировки
багажа о аэровокзалах. Контейне-
ры. имеющие скорость 6—7 м/с.
снабжены вторичным элементом
линейного асинхронного двигателя
и запоминающим устройством
(Л. 51].

Представляет интерес способ вы-
бора направления движения транс-
портного устройства с помощью
линейного асинхронного двигате-
ля. описанный в (Л. 49, 1Сб|. Ли-
нейный электродвигатель имеет два
1 (рис. 13), расположенных симме-
dMnnoiio двигатели яроеты. имеют низкую стоимость, незначнтель-
iflE расходы иа обслужаяаиие и зысокую надежность работы. Статор

Рг 13 Изменение панравасиия движения статора посредством
включения сто обмоток.

I — статор-, 2 — млгвитопропод вторичною элемента

тщиючениая в медную оболочку, выяааияет рать вторичного злемсн-
I* и дврэмещастся прямолинейно в направляющих подшипниках.
В<п'‘.'и.|оетн прамскамня линейных асинхронных двигателей расшн-

1'|ч 11 Лпменпый асинхронный двигатель цилиндрического тина
с удерживающей катушкой.

I - статор. 2 штанга; 3. 4 — якорь и катушка электромагнита.

раютея -прн использовании удерживающей катушки [Л. 107]. Такой
тянгагель показан иа рнс. 14. Если штанга пришла з конечное паю-
*гниг, то включается удерживающая катушка. Катушка может быть

mv.io'B.-iia длительно беэ
Ш1Л0ЮГО нагрева. Управле-
ипг катушкой производятся
и функции перемещения
пли времени. Мощность
привода возрастает, сели
вхиючается несколько ста-

Рис. 15. Совместная работа двух ли-
нейных асинхронных двигателей.
/ — статор; 2 — штата; 3 — оскомине.

юров, действующих ра об-
щую штангу (рис. 15). Для
предотвращения опденого
itmpeea двигатели оборуду-
ются тепловой защитой.

13ТЧНК которой может быть встроек в корпус двигателя. Примене-
ны- принудительною охлаждения позволяет повысить тяговое уси-
лие двигателя и продолжительность его включения. Двнгатеаи до-
пускают вертикальное и горизонтальное расположение осн. Возврат
Штлнгн часто осуществляют с помощью пружины. Хол штанги
определяется ее ттштй

1-сли ход очень большой, то штает?’?,™ "Oraa Досг|1гяст •> ч fl

дают условия для перемещения стз топа КП'1ЯЮТ 11СПОЛИ|,жно 11 с0 ви*|,|Ю|'' ппаратуры подстанций серийно выпускаются московским

Такие двигатели рекоуендеется nr>u	'"«злом ЭМОЗ. Опыт эксплуатации линейных двигателей на мпото-

аоэках (рис. 16). в cнcтcмэx, >,е11ЯГЬ 3 сортировочных устл ШЛг’ных подстанциях показал их высокую надежность [Л. 12. 47].
ствах и автоматах тля пeceмelllгнua'z’,?.?^aI,ИЯ, Упаковочных устрщ "--------------------------------- ---------' --------- -------------

же д ля привода раздвижных дверей рис"тТ4 коробок, а так
л чш (рис. 17). Посредством соотве

р«. 'в.	.T3S„

• 7-етатор „ Ш1анга; з_травспорт11русчи(1 r₽w; ,_lMTCiioiwn

*бестечнмю?ма^-шумно“|Р1’и б^до^а биП> 3aKpuTa яехтеиио, чем

м1шхп«й.тРИМе,1СН,,с •1|,»сй>|ого
асинхронного двигателя для при-
в ыа разтв гжны.х дверей
/-статор; ?-luta„r0. 3-.wpl>; <-ролик.

»Х"	с™.

мент дви|ате.|н — в шариковых ц ДВСРЯ«Я; втор................ эле-

железа во вторичном элементе д нгатс ля ^о'п’ Баагол-,р 1 наличию
шумный ход створок кабаны Ипкпп^ Л ™гяетсн то'пын и fwc.
тормозным устройством. Т. иё двР| rarCTi?62o>rvrU?" авгомаТнч«кнм
Для привода занавесок, заслонок клапаиоп » V « ? ,lcnolb30«aiiw
псиные двигатели с тяговым :ииюм 32» Цл™ Al,a-10r,|,"«JC ли-
24	}	11 Я-1Я привода комму га-

Изготовление цилиндрических двигателей с полым нет а иитиым

|»|>нчпым элементом из легкого сплава и неподвижным ферром аг-
ницы м сердечником позволяет получить высокое быстродействие си-
н'мы при достаточно большом ходе, что недоступно другим элек-
тронеханнческ tv устройствам. Это положительное качество может
Пы(ь использовано в быстродействующих системах автоматического
\ правления, иапрнмер. для привода стержней атомных реакторов.
' I л .гое применение линейного двигателя в атомном реакторе возмож-
IM в приводе транспортера веществ в активную зону н обратно после
облучения [Л 27] при проведении научных исследований.

В некоторых случаях линейный асинхронный двигатель псполь-
< у стен для привода объектов, нахе дящнхея внутри вакуумированного
н.гк под давлением трубопровода (Л. 56]. Тогда вторичный элемент
питателя располагают внутри трубопровода, управление его движе-
нием зсуществляют изменением питания ста грной обмотки.

Известны предложения о применении линейных асинхронных дви-
 ,т< лей в штамповке н нгтеыпелевке. в приводе небольших компрес-
гаров. поршневых насосов, свасзабивных молотоп. строгальных и
мьтбежпых станков, нажимных устройств сверлильных станков, внб-
1'чтироэ. мешалок и манипуляторов, контролирующих приборов, сва-
рО'Ш т машинах н т. п. Ня одном из алюминиевых заводов лииепнын
М^пхроииый дпи|зтель установлен для выпрямления алюминиевой
Цмты. При этом лента является вторичным элементом двигателя н
Движется в зазоре двустороннего статора (Л. 50]. Одностороннее рас-
|10.юже нтс статора создает электромагнитную подвеску ленты, что
предотвращает повреждение ее поверхности о неподвижные предметы
п процессе транспортировки.

Положительно зарекомендовали себя линейные асинхронные дви-
III тели в приводе установок для проведения гидродинамических нспы-
i miiih моделей судоа. определения динамической прочности раз.лнч-
I ах узлов транспортных средств при ударе о неподвижную стенку,
• aihiT >в, тросов из пейдоиа для морских судов и парашютов. В про-
<ичт» исследований различных вариантов механических, аэродинэмн-
Ч< l-kiix и электрических типов приводов вагонов-буксиров я пспыта-
НВН.ИЫХ тележек был получст* вывод, что по энергетическим и дина-
мическим показателям, простоте и удобству эксплуатации система
ирипода с линейным асинхронным двигателем не имеет себе равных
|.'1 10, 66. 97]. Линейные аснихронныс двигатели обеспечивают быст-
рый разгон и торможение передвижной тележки с ускорением 30—
3) м/с, что позволяет сократить путь разгона и торможения, снизить
। збариты и стоимость всей установки. Большими преимуществами
«ялнются бесшумность, лихость привода и возможность регулирова-
ли скорости и ускорения на каждом участке пути в широких преде-
ла Так. при испытании канатов скорость изменяется от I 1 до
ч| м/с Максимальная кинетическая экерiня ipysa равна 110000 Дж
|Л 62]. Двигатель позволяет получать паяную имитацию нагрузки.
Цля кажд>го вида каната подбираются определенные груз и скорость
|Л. 85]. Измерение скорости тележки до взятия и после разрыва ка-
ната позволяет вычислить его динамическую прочность.

Одна нз первых отраслей, где пыталась использовать линейные
агянхрониые двигатели, была текстильная промышленность, машины
«второй работают на высоких скоростях и в ряде случаев совершают
возвратно-поступательные перемещения при небольших полезных и
грузках, связанных-е выполнением технологических- on
числу следует отнести мотальные машины и ткацкие ст

Производительность мотальных машин конической
ческой намотки ограничивается возможи--------

пепемсн1С|*«'в •—- г>-

"I центра, уч оряетея в сторону центра силами, соответствующими

--------------• “'г-илишается возможностей,,...... и ЦИл,|иЗР' участку ай Механической характеристики. При этом он достигает
боби«.м,1С1<11Я 1,ит.ё' РазчЧ> «их nepcueinen-iu п,тоСМЫ ПОп<‘₽с,,Но лорости v в центре. Когда вторичный элемент входит в пате правого
бобины Н паве,, |.чп_тпг. ?... 1Р >. "«г™ °"?^е?ется *»«•< ЛЙо.ча, то его скорость муравлена против поля, и на механической
одпика п Ное ^рсмещек ^Нртеристике этому соответствует участок кривой ас Так как силы
- приводимого обычг на у*стке аЬ по значению больше, чем на участке ас, то вторичный
ьММШт остановится в точке В которая удалена от центра иа рас-
Н1ПИ11С хг>х1. При следующем проходе вторичного элемента в цент-

................ гозчир этих персме..........
бобины н равен 150—500 ми. Возиратно-воступа
нити осуществляют с помощью нитепроводпнка.

определяется длин.

Рис. 18. Самоколеблг
щаяся электромехапи
ческая система с исимь
зовапном двух статоре
линейного асиихрониог.
двша.стя я общего вт-
рпчного элемента.

а - расположение статор
линейных асинхронных те
гатслей: 6 ~ механически
хартктернетнкя линейны
аепнх-юнною двигателя; /
торипп/П элемент. 2 — ст.. 
топ.

кулачковым механизмом или с .ломоащю барабанчика со спиральным
желобком.

Раскладка с помощью бэрабаичнк.1 позволяет получить высокую
скорость намотки, но требует больших натяжений нити, врнводящн.
к нарушению ее структуры п к ухудшению качества продукции
В связи с этим возникла необходимость замены кулачковых механиз
mod более произвол игольным и на основе линейных асинхронных' дви-
гателей (Л. 70, 80]. В (Л. 80] для обеспечения реверсирования иптс-
проводннка. прикрепленного к вторичному элементу двигателя. Исполь-
зовалось переключение фаз обмотки статора с помощью вращающе-
гося коммутатора; удары ннтспроводниыа в крайних положениях вое
принимались пружинами. Сложность конструкции такою вида приво-
да и трудность получения устойчивого колебательного движения
иитепроводннка затрудняли практическое применение. Идея самохо-
леблющегося линейного асинхронного двигателя без переключателя
была положена в основу работ, проводимых под руководством проф.
Е. Р. Лсйтусйта в Манчестерском университете.

Самоколеблющаяся система (Л. 78] состоит из вторичного эле-
мента и двух статоров линейного асинхронного дат а геля, которые
расположены на общей ос», как показано на рис. 18,л. Скорости с'о
магнитных полей каждого статора направлены навстречу друг другу.

Механическая характеристика линейною двигателя, представ-
ляющая собой зависимость скорости от силы взаимодействия стато-
ров и вторичного элемента, показана на рис 18,6. Устойчивость поз-
вратно поступятелыюго движения вторичного элемента достигается
26

нищим образом. Предположим что вторичный элемент, находя-
я в состоянии покоя в точке А н удаленный на расстояние х(

1«г достигается большая скорость, процесс нарастания скорости будет
UMI олжаться до тех пор. пока в центральной точке не будет до-
стигнута установившаяся скорость, близкая к синхронной. Одновре-
менно с достижением максимальной скорости устанавливаются сга-
ляльнаи амплитуда перемещения я ход вторичного элемента. Как по-
• «глл Е-‘ I’. Лейттейт, такой механизм имеет плохие энергетические
тбрактеристнки Потери энергии только во вторичном элементе за
•цип ход в 4 раза больше его кинетической энергии в средней части
uyin, что препятствует созданию высокоскоростного привода вслед-
 виг недопустимого нагрева двигатели. Другой недостаток механиз-
ма состоял в том, что скорость движения вторичного элемента была
неравномерной по всей длине перемещения.

Существенное снижение расхода энергии и увеличение длины
гчастка с равномерным ходом вторичного элемента были достигнуты
М счет установки концевых пружин, которые аккумулировали часть
«ниетической энергии подвижной части при торможении и возврата-
hi к при разгоне Механические потерн, связанные с трением вторич-
ною момента при движении и с деформацией пружин, пополнялись
М счет электрической энергии, потребляемой из сети. Недостаток та-
ко! еистемы связан с ударами о пружины. Однако замена пружин
I вюрпчпого элемента проще и дешевле, чем ремонт эксцентрикового
м «миазма.

Самоколеблющннся двигатель, хотя и прост, по конструкции, ока-
»ил1 я одной из наиболее сложных систем для анализа, что потребо-
вала проведения большего количества экспериментов, выполнения
• .1К4ТПЫХ образцов. Исследования позволили создать привод, ко-
|<4>ый сообщал вторичному элементу массой 55 г 550 ходов в минуту
при длине хода 350—400 мм и потребляемой мощности 120 Вт Ско-
р.. г . вторичного элемента устанавливалась изменением подводимого
напряжения. которое регулировалось автотрансформатором или пред-
. именным сопротивлением. Найдено, что стабильность работы двн-
iaii-ая повышается с ростом потребления мощности. Для возникно-
вения автоколебаний решающее значение имеет форма механической
X пр ткгерпетикн. Это явилось причиной, которая препятствовала сни-
*< пню массы подвижной системы.

Одан.м из механизмов, где по своим техническим качествам мо-
||нйтн широкое лримепение линейный двигатель, является привод
чокркj ткатцсою станка (Л. 19, 33]. Идея использования линейных
«I ткроппых двигателей а приводе ткацких станков основывается на
йринииинальной возможности органического объединения функций
«елпика н вторичного элемента двигателя, направлено па упрощение
»ни мапжк, новышеизе скорости н надежности работы оборудования.

Нерви.- попытки применения линейных двигателей для привода
челю» > относятся к 1897 г. Статор обычного асинхронного двигате-
ля, развернутый в плоскость, укладывался на всю ширину станка.
11»едложеипн об использовании самоколеблющихся систем с ли-

* .	.	-.....  .....Г	.Т..ПГ.ЧЧ I... UH II lit ппякгии*гкпгл ипиме-

м В 1КЯЦК11Х стенках ввиду сложности обеспечения синхронного
з и механизмов станка.

В 1956 г. на кольчугаиском заводе «Элсктрокабель> линейные

-------г------

1,1 челнока прн модернизации металлоткацких станков [Л- л>J,
и таченных для выработки металлической сетки.

5

4

3

Л в a\a[WWM6sr---------iwww о о <у> о в

vet

f4,l



С

челккж; J. 5 — статоры раэгона; 3, 4— статоры торможении.

Предложенная конструкция не нашла практического примеис! Пргдложеннн об использовании самоколеблющ .	нриме-

велсдствяс низкого к. п. д., cos у и значительного притяжения фер Мйпыми асинхронными двигателями не нашли прши ^ „„„„„„«„га
магнитного челнока к статору	.............._—............	"

Впоследствии было разработано более совершенное устройст I'Jiani'iiH "вторичного элемента

для привода челнока с помощью одностороннего статора (Л. б * в да; г. |М нольчугинскс	- и.11О,ьзовапЫ для

В этом устройстве полюсный шаг увеличивался по синусоидально „.„„юнпые двигатели с плоским статором оылк и •	|Л 3?.

закону от концов к середине статора, где он был максимальны“Вьпи челнока nuu модепкнзации металлоткацких <- •	i

С помощью контактных ртутных выключателей, приводимых в дс.||
ствис главным валом станка, обмотка включалась для создания беп
щего магнитного поля, которое двигалось в ту или иную сторо
Концевые части обмоток Периодически отключались от сеги иереме, J
пого тока и подключались к легочнику постоянного том, что об.
почивало дниамнчеснос торможение челнока в крайних положения
Ферромагнитный вторичный элемент с короткозамкнутой обмотке-
лес в себе шпулю с нитками и перемещался вдоль статора на разг,
ках. перекатывающихся по надетой на них бесконечной лейте. Пре.
воженная конструкция также не нашла практического примсненн
вследствие плохих энергетических показателей, износа контакт:
управления, сильного электромагнитного притяжения вторичного эл.
мента к статору.

Асинхронный двигатель с двусторонним статором, расположи
ным вдоль всего пути движения человека [Л. 76). позволил уменьши
притяжение вторичного элемента, увеличить его скорость, улучшит
к. и. д и cos <р. Однако большие воздушные зазоры между статорам
и возбуждение током всего статора, тогда как работает только часп
лежащая против вторичного элемента, не позволили подучить хоре
шне энергетические показатели.	‘Ч'”'

Для того, чтобы снизить ток намагничивания статора к улучшить} •|,,'ч'
к. п. д. устройства, была предложена (Л. 77] конструкция индукциог
пого двигателя с плоским двусторонним статором н специальным
медным вторичным элементом. Причем в рабочем зазоре статора ра1-
полагалась только тонкая часть вторичного элемента, выполнения:!
в виде шипы, а шпуля с нитью распазагалась вне рабочего зазора. (
Последнее обстоятельство затруднило применение данной идеи П'
технологическим соображениям.

Повышение скорости челнока связано с решением другой нс м<
нес сложной проблемы — проблемы его торможения, а также быст
рой н точной остановки а крайних положениях. С этой целью был :
предложена конструкция статора (рис. 19), состоящая из четыре:-
секций [Л. 78|. Секция В и С имеют меньшие полюсные додсикя 4
а следовательно, меньшую скорость поля (Соз), чем секции А и I) 4
(ом). Предположим, что первоначально вторичный элемент находят
ся в пределах секции А. При ее включении вторичный элемент полу- 
част ускорение, под действием которого он стремится достигнуть ско
ростн патя о*! для про тега слева направо. Секция В отключена и I
вторичный элемент но инерции движется в направлении секции С.
которая включается а тог момент, когда вторичный элемент попадас
в ее пределы. Поле секции С движется в ту же сторону, что п вто
ричный элемент, по с меньшей скоростью, благодаря чему обесис
чивастся генераторное торможение.

Включение в определенный момент времени секции D создаст I
магнитное поде, разгоняющее вторичный элемент в обратном напрэа
лепнн, п процесс повторяется. Громоздкость конструкции, большое
катичсство переключателей и чрезмерный нагрев вторичного элемента В
не позволили применять данное устройство на ткацких станках.

t'i. 19. Система привода челнока ткацкого станка с генераторным
111рооже1<ием за счет использования статоров с меныинм полюсным
делением обмотки.

Принципиальная схема устройства представлена на рис. 20.
ViHponcTBo работает следующим образом. При подключении к сети
'никого тока обмоток статора 2 в его рабочем зазоре создается
i»iv«ve магнитное поле, которое разюняет вторичный элемент /.
№июиМ1яющ1П'| функции челнока, до определенной скорости. С этой
«фис1ью вторичный элемент пролетает ио инерции в статор 3, где
I 1ы1мо1дью фрикционных тормозных устройств и амортизатора (на

I’iic 20. Привод с использованием механических тормозов для оста-
новки челнока.

/ — челнок: 3.3 — статоры двигателя.

рис 20 не показано) осуществляется его остановка. Контактный пе-
реключатель, приводимый з действие главным валом станка, отклю-
чат статор 2 и включает статор 3, в связи с чем вторичный элемент
йэкжется в обратную сторону.

Сравнительно небольшая скорость вторичного элемента (8р—
чм/с) нс позволила получить более 70 ходов в 1 мин ирп рассюякпи
м-жду статорами 12 м. Повышению скоростных режимов прспятст-
помд нагрев линейного двигателя и искрение контактов управления.

Новый вид электропривода возвратно-поступательного движения
ратработаи применительно « требованиям бесчелночных ткацких
< ликов с легкими малогабаритными прокладчиками пяти. Прииципи-


влипай схема эдектропрнводи (Л. 31, 35, 36) представлена на ркс. 2
В системе электропривода ткацкого станка два одинаковых и 

линдрнчсских статора / и 4 линейного асинхронного двигателя р.	„жими оазтопз или торможения определяется на осиова-

по.тожеиы неподвижно из некотором расстоянии L друг от дру >«”'я в режим и инклоаой диаграммы станка. Этот элеыро-
так, что легкий (30—50 Г) алюминиевым прокладчик 2 с захвата л Дй* гГ0 х,1|>
для нити имеет возможность двигаться из одного статора о дру; I
по направляющему каналу 3. выполняя функции вторичного элемс

та. Бесконтактное переключающее устройство 6 на тиристорах
зано с главным аалом станке и работает в соответствии с его
левой диаграммой. При определенном угле поворота главного

Рис- 21. Электрический привод прокладчика

1П1ТН CbICOKOCKOpoCTKOI V

Cfs.
ЦП
валл.

ткацкого станка.

статоры; з —

э«о“вг-пСр"“^Лющ«7"Л#^. “>М: 5-°КО1>г"

станка переключающее устройство 6 подключает, например, статор 1
к источнику трехфазиого тока повышенной частоты—400 Гц. Бегу
шее магнитное поле рабочего зазора статора / в этом случае uanpai
лено ч> сторону статора 4 а сообщает прокладчику скорость, с кото
рой он летит по направляющему каналу 3. Перед входом ирокладчи
ка в статор 4 последний подключается к источнику трехфвзного тока
50 Гц так. что в его рабочем зазоре создастся бегущее магнитное
поле, которое движется в ту же сторону, что и прокладчик, ио
с меньшей скоростью. При входе прокладчика в поле статора 4 он
тормозится за счет работы двигателя в режиме асинхронно! о гсие
ратора. Процесс генераторного торможения с частичным возвратом
кинетической энергии прокладчика в сеть 50 Гц происходит до тех
пор, пока его скорость выше скорости поля. После удара прокзадчн
ка в концевой амортизатор 5 двигатель переходит в режим коротко
го замыкания. Данное обстоятельство имеет важное значение, так
как прн этом электромагнитные сиды гасят еибрацин и отскоки про
кладчика от амортизатора, фиксируют его в крайнем положении. Че-
рез некоторое время, в течение которого станок выполняет формиро
ванне ткани, переключающее устройство включает статор 4 к источ
30

пику тока повышенной частоты для сообщении прокладчику
(ОрОсти обратного знака, т. е. создается возвратно-поступа-
....о* движение прокладчика. Продолжительность включения двн-

принят за основу прн создании олиого из перспективных ти-
ки новых высокопроизводительных ткацких станков.

Обширные экспериментальные, конструкторские и теоретические
••♦Згдовэиия, связанные с разработкой электроприводов воз вратно-
'.итупатсльного движения тля текстильной промышленности, способ-
ТЮМ1Н развитию линейных асинхронных машин, пониманию физики

нрмсходящих в них явлений.

Яалення, аналогичные тем, которые сопровождают работу линей-
мыл веннхропиых машин, наблюдаются в машинах с дуговым стпто-
К Статор таких машин занимает лишь часть длины окружности,
• • качестве ротора используется маховик иля барабан иешмннтыь-
МП Минины Онн получают распространение в приводе крупных ба-
рРМпных мельниц для размалывания угля, цементного клинкера
X f п, в приводе крупных компрессоров, лифтов, шахтных подъем
Kinton к друг,IX машин Теория машин с дуговым статором разраба-
пмалнеь П. А. Фридкиным (Л. 40], М. Г. Резиным и другими уче-
,iumh Дальнейшее развитие теория линейных асинхронных машин
пчАшла в трудах акад. Л. И Вольдекв, проф. II. М. Охремеико
| I 3] и Iруппы специалистов Таллинского политехнического ннсти-
,>1 н Института физики ЛИ Латвийской ССР (Л. 10]. Эти работы
пНФмшены в сичзп с созданием индукционных насосоп для перекачки
«<»ктро11роводящих жидкостей. Роль вторичного элемента в данном
г чу чае играет перекачиваемая жидкость. Такие насосы применяются
|м «юмных электростанциях для перекачки теплоносителя и в метал-
чурпш для транспортировки, дозировки и перемешивания (Л. 2]
• и.итого металла.

11 техническом отношении сложность создания таких машин обу-
Мии.К'па обычно высокой температурой теплоносителя к большими
ьчЛ.иимн зазорами. Движения электропроводящей жидкости в элек-
«ромчгиитном поле приводит к возникновению ряда качественно но-
«мт явлений, которые рассматриваются магнитной гидродинамикой.
I тгчпчнно. явления во вторичной системе оказывают влияние на
Цпмшгпа. протекающие в статоре, чго усложняет теоретический аиа-
|'<| .машин с жидким рабочим телом.

Логическим развитием работ по насосам для электропроводящей
И1И0СТН являются плазменные двигатели для ракетной техники,
у> апритс.тн плазмы для исследования в физике и авиации, магпито-
(<л|'*1нпамическне генераторы для прямого преобразования тепловой
•»| I" «и внзкотемпературион плазмы в электрическую энергию Рабо-
чем х-зом таких машин является плазма. Электрическая проводи-
Шип. плазмы зависит от состава газа, давления, температуры и
ипрялгляет гехнпко-экопомнческие показатели установки. Хорошо
•м*грщ|ровидЯ1цую плазму при добавке легконоиизпрующихся зле-
ы>к>»в, например соединений цезия, казня, или с помощью электрн-
я».. их разрядов и облучения можно получить при 2000—3000 °C. По-
Swhiib хорошей электрической проводимости является одной из
игр.*льпых проблем создания мапштогндродннамических устройств
. низкотемпературной плазмой. Другая, lie менее важная проблема
мязапа с созданием термостойких изоляционных материалов, обес-
к икающих длительную работу установки при температуре плазмы

31


3000'С и пышс (.’I. 21). Решение этой проблемы может быть облети 1
по при использовании мощных электромагнитных полей, выполияг 1
щнх роль экрана и предотвращающих контакт плазмы и стенок ка |
меры (Л. I].

ilfUIUOro зазора; б" — приведенная величина воздушного зазора
наличия пазов и насыщения зубцовой зоны; kKC — коэффи-
пооиеггпп -	•«•иг. Кпыамющий насыщение ярма; Вт — амплитуда индукции

В линейной асинхронной Х;иГРОГеКаю,ЧЙ'	F„ — амплитуда н. е. статора.

г машине	и. г ильные обозначения соответствуют обозначениям ня рис. 22.

пп»Д?М’,*"'тосг‘ магнитной системы лингймыу	lip* виаоас уравнения (2) предполагалось, что железо статора

Tv.iir.uut К 1ом>'- ,|То ИНТУКТ1ЮИОСТН и взаимные .X₽0HI,M* ’iauI11 вирииого элемента не насыщено и обладает относительной маг-
же111< НЫХ грУПп сга||оаятся различным < « запи ,л3*т,,яностн к;, Мап* проницаемостью ц. Магнитное сопротивление стали статора
я но длине статора. Ввиду этого прп симметЯи °Т- "Х расп0,1  йтпричного элемента в направлении, перпендикулярном к плоскости

пряжений mi я4"0" системе l,f НвВЛУ’счсзного пространства, принималось рапным нулю, сопротив-
зах обмотки 1а"ия токн п Ф- <•»«• зубное учитывалось соответствующим увеличением рабочего
сйммстпичным<0КЛ31'паЮТСЯ ,И •♦•"l'’’ С пс-1Ь,о опенки влияния магнитного "шунтирования между-
ТГЖ11 Л»..•	1 )о1,вляются^Ир пшго пространства машины железо статора принято удлинен-

ности а гиг' Послеловатсль <м г каждого конца активной зоны па у.

мотки' в т;‘ coм,,l,cм,,,, °е	Первый член в формуле (2) определяет нормгльнос поле, бегу-

звезду с |гузе°Ль,111к ил"	•• направлении положительной координаты х (рис. 22), а осталь-

аозпиклют также*4** ||ров°а& •«' *п членя — пульсирующие поля, обусловленные ратомкпутостью
“оследопатс зыюс Т0К|,.г,,Улев< • v «итонрочеда. Возникновение пульсирующих магнитных полей
нше токи нм' , "янболг. ,	зазоое статора при равномерной линейной нагруэке no-

фазах обмотки* '1<с1° в тс ♦rW’B название продольного краевого эффекта в первичной цепи,
группы «птт™.' ьатушечш. ilg, гчннй член уравнения (2) обусловлен конечным значением маг-
„ -	расположены -	—	. .

ппЛ г статора. Эти фазы
noTix-бляюг и наибольшую ак-
тивную мощность. Средняя фп
се акт ЯеГ ,,аил|<»ьтнй Ги-
се активная мощность может быть
д/™иН01«° меме|,1« иаибольни.

статора, катушечные груп-

1 4. Особенности физических

Рис. 22. Схема линейной асинхрон-
ной машины с явно выраженными
шунтирующими участками на кон-
цах статора.

Г —статор: !- вторичный эосмспг.

и мощность. В некоторых случаях
даже отрицательной. При движении пторич
мощность наблюдается в той фазе обмотки
пы которой находятся па входном конце.

Все это приводят к искажению распределения магнитного ноля
по длине воздушного зазора статора. Поэтому представляет ннтерс:
создание двухфазных линейных асинхронных машин, о которых легче
получить одинаковые токи и мощности в фазах.

Наиболее глубокое исследование uaiHitntoro поля линейных и
дугостаторных машин в режиме холостого хода при равномерной
линейной нагрузке было произведено в (Л. 43. 44} и развито
в (Л. 3, 10). При рассмотрении задачи о магнитном поле в воздушно
зазоре и ярме линейной асинхронной машины наиболее общие и
удобные зависимости получены е (.'I. 3). В пределах обмотанной
части статора (рис. 22) индукция В в рабочем зазоре равна:

В — В„ sin (шГ — о,х) — (—1)»’ B„t ch ? х sin о/ —
— (— 1 )р В„, sh fix cos <ef,

(2)

где Вт, =• k.Bm; Вт, =. k.Bm\ k,
= ft ch (крХи) 'n ch f?-/? (1 + X„)|;

= sh(?/nXm) sh (I + Ao)[; A-, =
a,=n.t; ji Ki fijuJid"; li„

w»,K2 kM

«= н.М"йх.с; F„ = —-—w р /• k„,a = 1 +?’,»’

В приведенных выражениях обозначены: ш — число витков; р —
число пар полюсов статора; I — эффективный фазный ток статора;
32

и< минутная проницаемость вакуума; А-Ов— обмоточный коэффн-
,о»в». Ки> — отношение магнитной проводимости шунтирующих учя-
»•>• мпгинтной цепи к магнитной проводимости активной зоны воз-

ниткой проницаемости стазн ярма. Это следует из того, что при
бММиом рабочем зазоре машины, когда насыщением стали магнито-
i<l»i»oia можно пренебречь (р-го). параметры р и k. обращаются
л iiviK Второй член уравнения (2) обусловлен прохождением
ч»Г1шт<и'го потока вне рабочего зазора. При он обращается
• ну lU

Искажение картаны магнитного поля при холостом ходе машины
Щрц-'чптся п в рабочих режимах, ухудшая ее тяговые и эиергста-
чаг«1к характеристики. Поэтому претставляют практический
никрсе мероприятия по снижению" пульсаций индукции в рабочем
м.нре.

Установлено, что пульсации потока уменьшаются при увеличении
<«гл« полюсов машины, а также при выполнении обмотки статора двух-
..Лигой с укороченным шагом В плоских линейных асинхронных ма-
ппшпх магнитные потоки, шунтирующие основной поток рабочего
м<ш*а. исходят из торцевых и боковых граней сердечника и спинки
.тчгорл Эффект шунтирования зависит также от типа обмотки я ло-
Wltix частей. В цилиндрических линейных индукционных машинах
шунтирующие потоки возникают фактически только с торцов чягии-
млропода, поэтому пульсирующие поля в них значительно слабее,
v <  в процессе проектирования линейной асинхронной машины при-
м«г-гных факторов н обеспечение минимально возможного рабочего
tainpa способствуют снижению пульсирующих полей.

Пульсирующее поле в принципе можно скомпенсировать с по-
...... катушки. которая охватывает активную часть сердечника и
мочена последовательно в фазу С обмотки (Л. 3] при условии, что
••гугни и фаз А и В расположены на концах статора. Другой метол
Вжкения пульсирующих полей сводится к плавному ипмеиеиню
пейной токовой нагрузки до нуля на концах статора. Таким
рвзом можно добиться полного" уничтожения пульсирующей со-
гпзляющей	I
Однако создание пологого спада индукции на концах маши
приведет к неполному использованию магнитопровода, что нсприг
лемо. если статор имеет небольшую длину активной части и мал
число -полюсов. Кроме того, при большом числе полюсов пульенру .
щие потоки и зазоре значительно уменьшаются. Следовятельно, дя
нын метод имеет ограниченную область применения. Выбор иечетн<-
и дробного числа полюсов в некоторых случаях снижает пульсами
HiuyKiutii в средней части машины, по приводит к нежелательны
имениям во вторичной цепи и усложняет изготовление обмотки. В на.
лнндрических линейных асинхронных машинах пульсируюиь
поле может быть скомпенсировано добавочными кольцевидным!
катушками, расположенными по концам магиитопровода в допе
нктельиых пазах, их роль могут выполнять медные короткозамк!
тые кольца.

При рассмотрении магнитного поля линейной асинхронной маш
ны можно также исходить из условия симметрии системы напряж,-
ннй. приложенных к статору. В этом случае магнитное поле статор
конечной длины можно представить, пользуясь методом суперпоз
ции, в виде полей отдельных катушек (витков) (Л. 38], а для иекс
торых типов цилиндрических машин — с помощью интеграла Фур
(Л. 39]. Данные способы достаточно точны, ио неудобны для акал;
за, а при большом числе катушек — и для вычислений.

Анаяиз свойств переменного электромагнитного поля в рабочем
зазоре линейной асинхронной машины показывает, что бегущее элеч
тромапштное поле существует не иа всей обмотанной части статор..
не говоря о необмотанны.х его частях. При отсутствии компенсирую-
щих обмоток можно считать, что оно существует между серединами
наружных активных сторон секций фаз плоской обмотан, раскол >
жеипых на концах статора, или между серединами аналогичных ка-
тушечных групп для цилиндрической обмотки.

На участках от торнов статора до середины крайних активных
сторон секций, или катушечных групп действует пульсирующее эяск
тромзгннтиое пале При неподвижном вторичном элементе пульси
рующяе поля создают выталкивающие электромагнитные силы, иа
правлеиные встречно. Возникновение этих сил обусловливает потерн
энергии в концевых зонах статора ц вторичного элемента. Поступ.
тельное движение вторичного элемента связано с изменением вар, -
метров его электрических испей, расположенных в рабочем зазоре
короткого статора, и протекающих в инх токов, а также с динамиче-
ским торможением в пульсирующем магнитном поле концевых учасг
ков статора.

В случае короткого вторичного элемента изменяются также ко-
личество и состав цепей стзтора, имеющих с ннм магнитную связь
Возможны случаи, когда одновременно изменяется состав цепей ста-
тора и вторичного элемента. Вследствие этого режим работы линей
пых асинхронных машин при постоянной скорости органически соч.
тается с переходными процессами в статоре и вторичном элемент
Продолжительность переходных процессов изменения токов опреде-
ляется электромагнитными постоянными времени цепей. Яплсш!
сталь своеобразной коммутация ис имеют места в обычных асинхрон-
ных машинах Они тормозят движение вторичного элемента и допог
нитслыю ухудшают энергетические показатели машины.

Конечная длина статора обусловливает наличие продольного
краевого эффекта во вторичном элементе. Действие эффекта проял
зяется в том, что токи, индуктируемые во вторичном элементе, рас
 •«•оч »л пределы активной зоны машины. В результате этого
। чжхебрдзпые электромагнитные процессы как за преде-
••а, чл и пну грн активной зоны. Вопросу продольного краевого
• I V- го вторичном элементе посвящены многочисленные исследо-
»>«<|И например (JI. 3J.

► ик>го1ая ширина вторичного элемента вызывает появление со-
• (••аиющих тока, параллельных направлению движения ноля. Эгч
МЯМЯЮщне аналогичны токам в лобовых частях электрических
•«ИМЯ и И участвуют в создании полезных усиляй. Удлинение линий
••« приводит к уменьшению полезной оставляющей тока н зпачи-
|*««Я1>му снижению тягового усилия. Такое явление называется по-
Жаннмм краевым эффектом и наблюдается в машинах с листовым
вторичным мн-менгом. Известны теоретические и эксвсрныентальиые
- |*Д|1|Ы1Н1я для случая плоского поля а зазоре. Явления понерсч-
Яяга краевого эффекта во вторичном элементе приводят к неравио-
in распределения индукции рабочего зазора по ширине млши-
им н усложняют теоретический анализ. Поперечный краевой эффект
Я аршюльный краевой эффект во вторичной цепи отсутствуют в ли-
мйнмх асинхронных машинах трубчатого типа. Прн значительной
Iimuiiihb проводящего слоя вторичного элемента приходится считать-
 Я ' ||«1Ч411Шчнвающнм действием вторичных Токов и поверхност-
ным •ффСКТОМ.

И кджгипе симметрии токов в фазах приводит к тому, что ско-
рь бегущего магнитного поля становится неравномерной но длине
M««iiniu II местах, где больше угол сдвига между токами в соссд-
"•» юиуннчных группах, больше скорость поля, и наоборот. Поэто-
му формула

(3)

1*г V» — cxopoctb бегущего электрсмагвитиого поля; т—полюсное
nr irtuie обмотки; f — частота тока, справедлива только для снммс-
1|-л1пых токов в фазах обмотки и позволяет определять среднюю
иорость бегущего поля.

Кроме отмеченных специфических явлений, в линейных асипхрон-
яы« машинах наблюдаются зубцовые эффекты, электромагнитные пе-
риодные процессы и другие явления, характерные для машин вра-
Я1«<*.«мою движения.

1	5 Проблемы развития линейных асинхронных
двигателей

Рассматривая достоинства линейных асинхронных двигателей,
всего следует отмстить возможность практически неограни-
|МйигО увеличения ;ix скорости. Увеличивая полюсное деление и ча-
тика, можно получить скорость бегущего электромагнитного
•г-ж близкую к скорости света. Отсутствие Кинематических связей
tlllupa и вторичного элемента, а также какого-либо промежуточного
р«Л-чего тела в виде жидкости или газа позволяет получать практи-
чг.кн любые перемещения. В этом смысле линейный асинхронный
ДИП «гель находится вне конкуренции по сравнению с устройствами,
ЯГ1ги1.зующимк механические, гидравлические или пневматические
пр|1е11чи, а также с соленоидами и электромагнитами. Простота
Г ipoftcrna и возможность изготовления весьма легкого вторичного
4*	35
элемента из немагнитных материалов позао.тяют получать болыв
ускорения и быстродействие привода по сравнению с шдравлическ-
ми и известными типами электрических приводов. При этом при
с линейными двигателями получается относительно легким п ков
иактным.

Статор линейного двигателя может быть отделен от вторично,
элемента не только электрически, ио и механически. Это особен i
важно о тех случаях, когда приходится иметь дело с высокотем, с
ратурнымп, агрессивными средами и вакуумом.

Вторичный элемент может использоваться не только как раб
чий орган какой-либо машины. Он может одновременно участвовал
в создании полезной силы тяги, силы подвески и иагреаа. Линейны)
асинхронный двигатель позволяет просто решать вопросы торможо
пня вторичного элемента н его точной остановки. Прн этом могу,
быть использованы все известные методы торможения асинхронны,
двигателей.

Скорость вторично.'о элемента и тяговое усилие, развиваемы
двигателем, могут регулироваться теми же способами, что и у асии
хрошгых машин вращательного движения.

К недостаткам линейных асинхронных двигателей относя,
большой расход энергии при работе на упор. Мощность i
терь несколько больше произведения силы тяги на скорость скольж;
ния бегущего воля относительно вторичного элемента. Получение мт-
лых скоростей бегущего магнитного поля (меньше 0,1 м/с) требуг
использования двигателя со специальной обмоткой и преобразовать
ля частоты. Применение удерживающих катушек компенсирует недо
статок двигателя, работающего на уаор, но несколько усложнят
устройство. При создании полезной, продольной силы возникают так
же поперечные усилия, которые выгалкнаают вторачный элемент вбо
или прижимают его к статору. В связи с этим возникает необходи-
мость в ряде случаев использован» направляющие подшипники сколь
женин и ролики. Это неудобно при больших скоростях, так как
усложняется конструкция двигателя, а привод становится менее на-
дежным.

Срлвпшслыю большие рабочие зазоры, а также краевые эффеь
ты н электромагнитные переходные процессы несколько ухудшают
к. л. д. и cosg> двигателя. Отсутствие вращающегосн вала хтя раз-
мещения вентилятора требуег принятия специальных мер по отводу
тепла от активных материалов линейного двигателя.

Задачи, которые могут быть решены с помощью линейных асин
хроиных двигателей, а также многообразие конструктивных решении
выдвигают на первое место необходимость-создания достаточно cipo-
гой теории этой группы машин, базирующейся на условии симметрии
напряжения питания. Следствием этой теории должны быть инженер
иые методы расчета индукции в рабочим зазоре, параметров статора
» вторичного элемента, тяговых усилий в функции скорое! и, рабочей
зазора и других параморов. оценка влияния на энергетические по
казателн продольного и поперечного краевых эффектов. Следующим
этапом может ядаться создание’ методов оптимального проекгировс,
ния линейных асинхронных двигателей с учетом специфики их рабо-
ты и конструкции. Для этого необходимы исследования ааектропрн
вода с линейным асинхронным двигателем при переменных частше
питания, полюсном дедепин. линейной ил-рузке. рабочем зазоре и
электрических параметрах обмоток. Учитывая сравнительно больша
рабочие зазоры, рационально проведение экспсриментально-коиструк
—

|>)0oi по созданию более совершенных обмоток и магнито-
и лпгак-ля.

ll...ui «ыпиянспия проектирования двигателей необходимо доста-
**v>u ТО«и» ияреде-ипь также боковые усилия, иметь сведения о ка-
М*н ри-лякм различного типа нодаееок: э,1екгрома1иитпых. воздуш-
ЯМ1 и Mtx.iiiH'iecKHX. Своеобразное выполнение магнитных систем
•л г	 » асинхронных двигателей и их обмоток выдвигает новые

Глава вторая

СТАТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЛИНЕЙНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

2 1 Уравнения линейного асинхронного двигателя
0«i учета электромагнитных переходных процессов

При выводе дифференциальных уравнений линейного
асинхронного двигателя цилиндрического тина вводятся
|Ц«дующие допущения: нс учитываются насыщение маг-
п*1к>11роиода, влияние пазов, поверхностные явления во
коричном элементе, переходные электромагнитные явле-
ния, связанные с его выходом и входом в рабочий зазор
и подключением статора к сети; принимается, что вто-
Мчпын элемент без сердечник!, фазные обмотки
выполнены одинаковыми, воздушный зазор рав-
номерен; магнитное поле обмотки распределено спнусои-
дплыю но длине двигателя; явление продольного крае-
|н и о эффекта устранено с помощью компенсирующих об-
м нж. что возможно при большой длине двигателя
и числе пар полюсов больше 2; частота питающего тока
и полюсное деление обмотки двигателя постоянны; мощ-
к Киси, источника питания бесконечно велика.

Для проведения теоретических исследований удобнее
>1д<<йС1Н1пелы1Ый линейный асинхронный двигатель, прсд-
। KiH.iiuoHUift собой систему нескольких электрически и
•inimio связанных контуров, заменить эквивалентной
«Игырпческон системой, создав для этого схему замеще-
нии Принимается также, что все три фазы статора могут
бы>ь представлены одной и той же схемой замещения.
В дсйсчвительностн для каждой фазы должны быть свои
параметры схемы замещения, так как при подключении
дпнгагеля к сети с симметричным напряжением фазные
как правило, оказываются различными.	„
Рнс. 23. Схема замещения .тиисй-
ного аснихвоипого двигателя с по-
с.1едователысым соединением кату-
шечных групп в фазах обмотка.

Катушки фаз линейного асинхронного двигателя м
гут бьиь соединены последовательно пли параллель
[Л. 55, 71, 82]. На рис. 23 представлена схема замещен! и
двигателя с последовательным соединением катушечиыч
групп в фазах. В этом случае в активных (лежащих про.
тнв вторичного элемента!
и неактивных катушки i
обмотки протекают од
маковые электрические
токи, что нерациональна
с точки зрения потерь и
статоре. Неактивные к.
тушки статора, обладая
повышенным ипдуктш 
Ным сопротивлением, вы
иолияют роль дросселя
снижают тяговое усилие,
создаваемое его активш о
частью. Отмеченные н- 1
достатки схемы с поел
довательным соедниснп।

ем катушек отсутствуют в том случае, если вторичны i
элемент занимает весь рабочий зазор статора. Но это>
причине в быстродействующем электроприводе возврат ’

Рве. 24. Точные схемы замещения лшкиного асинхронного диктате.i t
с паралледьним соединением катушечных групп в фазах обмотк ।

но-поступательного движения наиболее рацпоиальи 
применение линейных асинхронных двигателей с парад
лсльным соединением катушечных групп в фазах обмотке

На рис. 24 представлены точные схемы замещения
линейного асинхронного двигателя с параллельным со
единенном обмотки, которые справедливы для различных
38
шорпчиого элемента в статоре, изображенных
|Щкм< 'Л*>. Преобразования позволяют перейти от схемы
IM pin 21.<1 к схеме ио рис. 24,6, а затем к схеме по
1<Н1 ?* и Глубина погружения вторичного элемента
• учитывается в схемах замещения коэффнциеи-

Р* W Иллюстрации к определению коэффициента погружения вто-
ричного элемента в статор.

ши Л. который для случаен, изображенных па рис.
1> /, ранен:

К(«>- (в+*),Л> ^(б) —•;	1	/4

К<« /».,//* Ktll-(/c-c-x)A. I

1иячсния параметров уравнений (1) ясны из рис. 25.

11<11И1'лем, что при разгоне и тор.можепнп вторичный
ЯрЫг11! по всех случаях перемещается слева направо.

В «I ишииентных схемах замещения и уравнениях
НЫ111.11.1ПЦ.111Ы следующие обозначения: х- -текущее зна-
tMttv неремещения вторичного элемента; Uf— первичное
MMinoe напряжение; rt, г'*— первичное и вторичное
ИЬщн н иное) фазные активине сопротивления; Xiiix'n—
flunriiii >«• и вторичное приведенное фазовые реактивные
•пи	•!внос сопротивление нзмагничи-

Кин । онр< мляемос потерями в стали (гистерезис, внх-
tuKii); л„ -реактивное сопротивление памагничи-
вания, определяемое главным потоком; s — скольжение
Qi — коэффициент приведения схемы.

Параметры, относящиеся к процессу разгона пли тор
моження. будем обозначать соответственно индексам!
р и т.

Использование более простых уточненных схем заме
щсния иногда пряводит к существенным ошибкам,
если Г( соизмеримо с Xt. В данном случае рационально
пользоваться точной схемой замещения, а коэффнцнен
Ot брать равным:

°i — ' + Z,jZ„„
где 7, = г,+/х,; Zm — rm+jxm;

(<м

Модуль а, согласно (Л. 16] равен:

°i. I	Zm | — | ]г,	г„, 4~ j(x,	xm)] f(rm 4-/xm)

= /	+ r,)’+ (xm 4- x,)’J/(? 4- x’).	(7)

Аргумент комплексного числа ф определяется равен
ством

ЦФ+ (r,xm~ rmxl)/[r„(/-m+r,) + x„1(xI + xm)].	(8)

Ток /"2 главной пени схемы замещения (рис. 24,в)
равен:

(Z.,;+ Z'^^U.KXZ^e^+Z'^е~™) =
= Uie^K'(Z^ 4- Z',3’) =

= Ute^K [(/, 4-г"Л) + /« + *",)],	(9)

r'i=rtKri; x'i^x.Kxi;	г^^г'.Кл. (10)

Значения коэффициентов Кп, Kxt, согласно [Л. 9]
определяются по формулам:
11<мери в активном сопротивлении r'-Js для Т-образ-
ИО* и в r"ijs для Г-образной схем замещения равны и со-
нно н гвуют электромагнитной мощности двигателя [Л. 16]

К (12)

НпЛставн. J (12) значение /"2 согласно (9), найдем
Выражение для электромагнитной мощности

Кт	„

Рэм = (г'| + г"»Д),+	(

IЛ« пц — число фаз обмотки статора.

Электродинамическая сила F, развиваемая двнгате-
м, может быть определена по формуле

F—PuctIv—Рая/и0,	(14)

 ускорение х по формуле

x=(F — Fc)im = Psu/mva — Fc'm,

(15)

• ле /'мех — полная механическая мощность двигателя,
1г; / с—сила статического сопротивления движению;
м общая масса вторичного элемента и приводимых им
И движение тел.

11а основании (13)—(15) получено следующее урав-
ннине механической характеристики линейного аспнхрон-
 ио двигателя

(FJin+x) (Ах1—Вх-[-С) — D(va — х)К — 0,	(16)

I V

D = mtU]r'tKx,/m;

A = i?lKirl + %

В = 2и0 (г®	4- г'^г.Кг, +

C^v’KrX. + r'^r + ^l.

(17)
Уравнение (16) справедливо для процесса разгон
а также для торможения в генераторном режиме н щ
противовключении. Ею коэффициенты имеют для про
цесса разгона и торможения свои значения, которые з i
висят от частоты и напряжения источника тока.

Характеристики линейного асинхронною двигать и
в общем нс описываются непрерывной функцией, ч i
связано с изменением выражения для коэффициента /
в уравнении (16). Если в процессе разгона или торможе
ння вторичный элемент двигателя проходит ряд полож ,
ннй, для которых значения К определяются различны.' i
выражениями, то общая характеристика машины иахо!
днтся поэтапно. Причем конечные значения положен!
вторичного элемента, его скорости, ускорения предшесп
вукмцего этапа являются начальными значениями поел
дующего этапа.

Для нахождения из (16) зависимостей x(t), х (t), л ((|
и т. д. необходимо задавать конкретные выражения дл>|
К и начальные условия.

2-2. Характеристики линейного асинхронного двнгате

Исследование характеристик линейного асинхронно! 
двигателя выполнено применительно к двигателю цнлш
дричсского типа для привода прокладчика нити ткацкою
станка. Ряд обстоятельств облегчает анализ для рас-
сматриваемого варианта привода. Силы статическога
сопротивления, определяемые в этом случае трением
прокладчика о стенки направляющего канала » воздух,
натяжением прокладываемой нити, обычно составляют
менее 1% максимальной силы, развиваемой двигателем,
что позволяет не учитывать их в практических расчетах.

По конструктивным и технологическим условиям не-
обходимо, чтобы активная длина прокладчика нити рав-
нялась активной длине статора, а ход прокладчика при
разгоне н торможении был равен его длине.

В этом случае глубина погружения вторичного эле-
мента в статор соответственно прн разгоне и торможении
учитывается выражениями (см. рис. 25)

Кр=(/с-Л)//с. Кт=*//с,	(18)

так как параметры о и св (4) равны нулю.
I Структурная стена модели линейного асинхронного двнгате-
, чата электромагнитных переходных процессов прн пуске (в)
и торможении (б).

После несложных алгебраических преобразований
л|фферс11ц11алыи>1С уравнения процессов разгона и гепе-
p.iгорного торможения прокладчика примут вид:

л'р НрХ -f- Ср) Рр (и,р х) (1с.	) — 0,	(19)

,vT (/1т? - - С.Д- + с,) - D1 (н„ — х) X = 0,	(20)

•	(21)

I	•	т!е	т1с

При расчете характеристик двигателя ио (19) и (20)
целесообразно использовать ЦВМ или АВМ. Схемы

43
электронных моделей линейного асинхронного двигателя
для пуска и торможения прокладчика, составленные по
(19) и (20), показаны на рис. 26.

'	6)

Рис. 27. Графики перемещения, скорости и ускорения линейного
асинхронного двигателя при пуске (а) н торможении (б).

Применение ЛВМ МН-7 позволило определить зави-
симости перемещения, скорости и ускорения прокладчика
в переходных режимах. Графики £(/), х(/), x(t) при раз-
гоне и торможении для опытного образца двигателя при-
ведены на рис. 27.

44
I p к четах принимались следующие начальные

Хро — О» Хт0 —— С ‘ Хте — ^ц.т»

!*•	< н шальная скорость прокладчика при тормо-

П| хг«ч->- разгона и торможения рассчитывался до
II» рис 28 представлены расчетные (/) и эксперимен-
VMMiim (2) зависимости конечной скорости прокладчика

IM* •** I рафики конечной скорости прокладчика в функции напри-
«•«ниш при пуске (о) и торможении (<5) v„.t—^5 м/с.

/ — расчетные; 2 — экспериментальные

• вЛ1рижеппя питания при разгоне (опр=0) и тормо-
(ин.т —25 м/с) для опытного образца линейного
|<»>1и>(ншого двигателя привода прокладчика уточной
*М)и I I И). Па рис. 28,а видно, что расчетная скорость
»|'"ь । 1чпка при разгоне экспоненциально приближается
I > г ibocth ноля по мере увеличения напряжения ипта-
•<ии Однако практически не удается получить скорость
•фщ. ы । шь 1 более 0,9t’«p. На рис. 28,6 показано, что
ттичсская скорость прокладчика в конце торможения
при определенных значениях напряжения питания
IWii nut mi меньше скорости поля торможения. Отмсчеи-
КЫг* р «хождения теоретических и расчетных графиков
М-ИП1Я1ОТСЯ влиянием принятых допущений.

Пн рис. 29 представлена расчетная зависимость па-
Mi.iiiih скорости о,1т прокладчика в функции напряже-
нии I '♦ т при условии, что прокладчик тормозится до од-
м«)й н той же скорости vMmr. которая несколько выше
• »<>!>>>« in поля торможения ищ-
На основании графиков (рис. 27, а, б) nocrpoei 1
характеристики пуска vp(Fp) » торможения vT(F
(рис 30) линейного асинхронного двигателя при отсути

Рис. 29. Зависимость началь-
ной скорости прокладчика от
напряжения при постоянной ко-
нечной скорости 1'няж.

асинхронный двигатель не

Рис. 30. Механические хар*ктс[
стики прн пуске и геиераторн
торможении линейного асинхр
пого двигателя в случае отсутсг
вия статической нагрузки.

вин статической иагруз*.
(Fc==0) При переменном к
гружении вторичного эле
мента в статор линейны i
имеет статической мехапнчс

ской характеристики, а характеристика v(F) изменяете
в зависимости от силы Fc.

2-3. Графоаналитическое определение характеристик
линейного асинхронного двигателя

При отсутствии статистической нагрузки (Fc=0
прилагаемой к вторичному элементу, конечная скорост
и механические характеристики двигателя могут быт
определены и без решения дифференциального уравнет
(16) (Л. 32. 34).

Изменение кинетической энергии вторичного элемеи
та в этом случае равно работе электромагнитных си i
двигателя

dW = mxdx,	(22

где №—кинетическая энергия вторичного элемента:

W = mxJ!2.

(23)
Ill (22) и (23) следует:
xdx—xdx.	(24)

II остановка в (16) значения x из (24) дает:

KDdx = -	dx.	(25)

C-x

Интегрирование левой части (25) проводится прн
ипш>ш конкретного выражения К правая часть нн-
Брирустся табличным способом.

I I. учетом начальных условий xj>o=0 хто=Пп.т урав-
IU и и» линейного асинхронного двигателя для привода
Шацкого станка после интегрирования имеют следующий
•••»

для процесса пуска

£)р	= Лр — 4~ (ЛрО, - Вр) X

X	—	+ Ср) л + и»р	—

-^.₽+;Cp)in-^!^i-;	(26)

V»p

f ДО| процесса торможения

О«Т=Л -llZ^ + (^v„-Bt)X
у? —-’Х*	О

Х~^~ + (Л^Н Втиет + С,) (о„.т - х) +

+ (А^ - BTv„ + CT)v„ In	(27)

"	X — е„

Пл основании (26) и (27) определяется зависимость
I Л- f(x). При расчете характеристик двигателя удобнее
| |млвать значение х, по нему определять х, а затем из
(16) н х.

Конечную скорость прокладчика при пуске и тормо-
жении в функции напряжения можно получить из (26)
и (27), если ввести.

Dr=D\U\,	(28)

• AC

£>'р*——	(29)
Тогда

--"з" + (г1рРор — ^р) — + (^pt£p — BpVcp 4-

+Ср) X+иОр (V!p -	4-Ср) In	;	(3

=Л	+ GV„ - Вт) х

V3 — X*

X—$-------+ №»., -	+ Ст) (о„.т - Л) +

+ V«T (Л^„— BiV» 4- G) In С>:т(3 f

При разработке линейных асинхронных двигателе
для привода ткацких станков обычно ставится задач
получения наибольшей скорости прокладчика прн задан
ной его массе, частоте тока, магнитной индукции в рабоче-
зазоре, полюсном делении и длине активной части ст
тора. С этой точки зрения проведено исследование влпя
ния активного сопротивления г'г прокладчика и глубин ь
паза статора.

Влияние активного сопротивления г'2 определялось ш
того условия, что другие сопротивления двигателя и на
пряжение питания не изменяются.

Запишем условие (26) в виде, удобном для иахожде
ння максимума зависимости конечной скорости при пус
ке ц(г'г), принимая во внимание, что

^-Й^М('Х,-	(32

Тогда

— Dp-y- = /4p-j-4- (Лрп^р — £р)-^+	*

+	К»₽ (х + v.pIn •	(З3|

В соответствии с (33) удобнее строить зависимость
г'г(х). Расчетный график данной зависимости предсган
лен иа рис. 31 Зависимость ц(г'г) имеет максимум при
(г 2опт)с.

Прн работе двигателя корпус прокладчика подвержен
нагреву, в связи с чем рационально брать сопротивлении
прокладчика несколько меньше (г'гопт)с.

По графику рис. 31 легко определить уменьшение ско
рости прокладчика при его нагреве Точке а на графике
соответствуют сопротивление прокладчика (r'j)n н ско
48
un. При нагреве сопротивление увеличивается ii.i
Л я скорость уменьшается на Ди<.

На практике не всегда удается подобрать материал
I н «инструктивные размеры прокладчика таким образом,
I «ц.|Г>ы его сопротивление было близко к требуемому он-
^Ккильпому значению. Для данных значений сопротнвле-
[ «нП ?2, гт и хт некоторое увеличение скорости проклад-
I пка может быть получено за счет правильного выбора

Рис. 31. Зависимость скорости
прокладчика от фазового активно-
го сопротивления вторичного эле-
мента (Дг'м соответствует Л/—
-100 ч:).

Рис. 32. Зависимость конеч-
ной скорости прокладчика
прн пуске от наружного дна-
метра катушек обмотки ста-
тора.

активного н индуктивного сопротивлений рассеяния ста-
тора. Последние зависят от глубины наза или примени-
тельно к линейному асинхронному двигателю цилиндри-
ческого типа от наружного диаметра его катушек, если
внутренний диаметр остается постоянным.

На рис. 32 представлен график конечной скорости
прокладчика при разгоне в функции наружного диамет-
ра катушек статора опытного образца двигателя Как
видно из рис. 32, прн прочих равных условиях скорость
прокладчика максимальна при диаметре катушек обмот-
ки </Опт- Однако при таком диаметре катушек двигатель
может оказаться иеоптпмальным в отношении потерь
энергии, что является предметом дополнительных иссле-
дований. Прн значениях диаметра, меньших, чем d0„t,
наблюдается резкое снижение скростн за счет активного
сопротивления статора. При увеличении наружного диа-
метра катушек уменьшение скорости обусловливается
индуктивным сопротивлением пазового рассеяния.

4—790	«
Глава третья

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С УЧЕТОМ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

При исследовании характеристик.пшенногоасннхроп
ного двигателя в гл. 2 предполагалось, что каждому зна
чсипю скорости вторичного элемента соответствуют стро-
го определенные токи в обмотках двигателя. Такой
упрощенный подход исключает из рассмотрения электро
магнитные переходные процессы, что приводит к нското
рым погрешностям при расчетах н не полностью отража
ст картину физических явлении в двигателе.

Значительный интерес представляют сведения о влня-
инн на характеристики электропривода различных пара
метров обмоток двигателя, источника тока и схемы
управления. Детальное изучение электромагнитных пере
ходпых процессов в линейном асинхронном двигателе
позволяет создавать системы электропривода возврат
но-поступатсльпого движения, которые в большей мере
отвечают требованиям производственных машин.

Вопросам исследования электромагнитных переход
пых процессов в линейных асинхронных двигателях
и электроприводах возвратно-поступательного движения
в литературе уделялось сравнительно мало внимания.
Теория электромагнитных переходных процессов раз-
рабатывалась применительно к электрическим машинам
вращательного движения и трансформаторам. В ее созда-
нии важное значение сыграли работы Р. Рюдеиберга,
Р. Парка, Л. Л. Горева, Г. Стенлея, Г. Крона, Е. Я- Ка-
зовского, Л. А. Янко-Триницкого, С. В. Страхова,
К П. Ковача, II. Раца, Л. Н. Грузова.

Большим вкладом, связанным с практическим приме-
нением результатов исследований электромагнитных пе
реходных процессов в асинхронных электроприводах,
являются работы А Т Голована, В. А. Шубенко,
JI. П. Петрова и других ученых.

В результате этих работ были созданы некоторые
схемы управления асинхронными двигателями, учиты-
вающие электромагнитные переходные процессы [Л. 29],
а также проанализированы вопросы ограничения макси-
мальных переходных моментов с помощью првдвключеи-
ных дросселей насыщения, резисторов и конденсаторов,
создана методика экспериментальных исследований и
so
ттнчсского анализа с применением современных вы-
.днгсльных машин.

Очевидно, что кроме факторов, характерных для Ma-
in вращательного движения, степень влияния электро-
цнптпых переходных процессов на работу линейных
тронных машин определяется относительными раз-
1>лмн и взаимным расположением статора и вторичного
п-мента, их конструкцией и схемой соединения обмоток.
..iiHiue обстоятельства не позволяют без изменений при-
Mvii’irb известные теоретические методы исследований,
(носящиеся к машинам вращательного движения. Ис-
ЛеДоваиие электромагнитных переходных процессов
линейных асинхронных двигателях возможно прово-
нт1> следующими тремя методами: аналитическим,
кспериментальным и с применением вычислительных

ц«ннш.

Первый метод рационально применять при опреде-
лении максимальных динамических усилий пли ускоре-
ний пуска при условии, что скорость вторичного элемеп-
1.1 постоянна. Этот метод позволяет в первом приближе-

нии оценить влияние электромагнитных переходных
процессов па работу электропривода. Второй, экспери-
ментальный, метод исследования имеет важное значение.
Он позволяет определить изменение токов, э. д. с., ско-
рости н ускорения в переходном процессе и проверить
основные положения теории. В ряде случаев оценку ка-
чества работы какой-либо сложной схемы управления
пспнхронным двигателем легче проверить эксперимен-
тально, чем аналитически. Третий метод дает возмож-
ность решить систему дифференциальных уравнений ли-
нейного асинхронного двигателя.

Совместное использование всех отмеченных методов
исследования позволяет получить необходимые сведения
о влиянии различных параметров двигателя, массы по-
движной системы, сил статического сопротивления дви-

жению и схемы управления на характер переходных

процессов.

3-1. Система дифференциальных уравнений трехфазного
линейного асинхронного двигателя

Для упрощения рассмотрения переходных процессов
в линейном асинхронном двигателе цилиндрического
тина допустим, что явления продольного краевого эффекта
4»	51
устранены; не учитываются насыщение мапщтопровода.
влияние пазов и высшие пространственные гармоники
магнитного поля, т е. магнитное поле обмотки считаете-!

распределенным синусоидально по длине рабочего зазо
ра двигателя; явления во вторичном элементе прн выходе
(входе) из рабочего зазора не существенны: принимается
что воздушный зазор равномерен, фазные обмотки вы
полиены одинаковыми и соединены в звезду без нулевого
провода; катушечные группы в фазах соединены парал-
лельно, двигатель питается от сети бесконечно большой
мощности. С учетом указанных допущений электромаг
иитиые переходные процессы в линейном асинхронном
двигателе, как и в любом электромеханическом преоб
разователе энергии, могут быть описаны системой диф
фереициальных уравнений электрического и механиче-
ского равновесия, а также уравнением преобразования
электромагнитной энергии в механическую.

Общность физических явлений переходных процессов
позволяет при выводе уравнения линейного асинхронного
двигателя взять за основу известную систему дифферен-
циальных уравнений двигателя вращательного движения
(Л 29].

В линейной асинхронной машине эле.ктромехаппческое
преобразование энергии происходит на участке, где вто-
ричный элемент имеет электромагнитную связь со стато-
ром. Рассмотрим влияние изменения глубины погружения
вторичного элемента па параметры активной части ма-
шины. Для этого предположим, что число катушек в фа-
зах бесконечно велико, а их толщина очень мала.

Коэффициенты уравнений для активной части линей-
ной асинхронной машины находятся аналогично, как

и для асинхронных машин вращательного движения;

г,'К г,	r,tK г.

«й(л.д1 —	—— — «»: «Нл-ю—	— “г!

о = л«'К= (хт+х,)'К; хг(я я)= (х„4- х.) 'К;

’<л Д) = I -	= I - К.Кг=

(34)

Л*<я *> —	~ Кг<л

° т(л.х):==аг1я== а'г‘ а'с(л л) =	=

Индексы «л.д» относятся к линейному асинхронному

двигателю.
инажсиия для потокосцеплеинй активной части
II шой линейной асинхронной машины, эквивалент-
ен реальной трехфазной машины в системе коор-
г и, и, движущейся с произвольной скоростью, имеют

'« л) •=(£. - Al,) ~iv,K +-|Л112 iU1K=Wu,-,
L -(Л,-ЛГ,)2- ,еЛ+|-	iB1K=T,1;

,	(£- MJ iulK Ц- 4 Af„ -1- /и1К=Ф„,;

„ (£,-М,)±- iVtK+ 4At,, ~^К = ^,

М» ‘I'-.i. Ч'н— потокосцепления статора по осям и и о;
'И. j—потокосцепления ротора по осям к и и; (и1,
гоки статора, действующие по осям и и v опреде-
Ццпцпс вектор тока ru2, — токи вторичного элсмсн-
Ь всйствующне по осям к и v и определяющие вектор
/2; Л н /2— векторы тока, пропорциональные сум-
Крным намагничивающим силам, создаваемым токами
К|а трех фаз статора пли вторичного элемента при усло-
Н|и, что он занимает весь рабочий зазор машины, £,, L2,
il, AL. Ми—индуктивности и взаимные индуктивности

Кмшны

Нз уравнений (34), (35) следует, что коэффициенты
Нк н'г. Кг, Кг, а и потокосцепления активной части лп-
р*|(>й асинхронной машины с параллельным соедипс-
Ю'ч катушечных групп в фазах обмотки не зависят от
Кубнны погружения вторичного элемента в статор и оп-
Лгляются выражениями, которые применяются прн
ИКлэнзе асинхронных машин вращательного движения.

В действительности картина потокосцеплении все же
кколько изменяется, когда вторичный элемент переме-
щается относительно катушечных групп статора, и завн-
»*г от того, какова длина вторичного элемента по отно-
ИГ.шю к полюсному делению: находится ли он полностью
»»\три статора или уже в значительной степени вышел
Ж него. Очевидно, что изменения картины потокосцеплс-
мнй будут уменьшаться при увеличении глубины погру-
tarmin вторичного элемента в статор и числя параллель-
Кх ветвей обмотки.
Индуктивности и взаимные индуктивности двнгатс
связаны с его индуктивными сопротивлениями зав к
мостямп следующего вида:

д-, — (L, — Л/,) — соо -|- Л/,,;

MJ Mtii

3	! ’ll

'^m wo ~~2~ '^11»

xs—wQ (Lt — Af,);

Xr = (Il — Mj.

Составляющие токов по осям и п и определяются
рез потокосцепления из следующих выражении:

iu, — e (Ч U|	цгtt2/Cr^rх• |

*ui ~9,оа rl’Fui — ЧГ1п/СД/г1; |

*1|»==<0»а/г	J

Ио значениям токов идеализированной двукфаз
машины находятся токи статора и вторичного меме: ।
реальной трехфазпой машины при использовании фор >
обратных преобразований:

*Л — ’«и COS <ож/ — ц, sill a>J + iai;

iB = i„,cos(«/ — 120=) — sin(<oK/ — 120=) + i0l'	(i|

/c=/ulcosK/+ 120°) —sin ((»„/+ 120°) +i01;

*< — iU2 cos (mJ — 9) — sin (mJ — ?) + i„;	1

ib=iu.cos(®K/—?—120=)-f\;sin(<oJ—?—120Q)4-i01;	(;.

4 =<«, cos («.J—9+120’)-1\. sin K<—9+12Оэ)4-гО1, I

где <p — угол между осями обмоток фаз о н .1 ста г.
н вторичного элемента, эл. рад.

При синусоидальном распределении индукции в ра
чем зазоре двигателя параметры ы0, w, W|i, q> выражаюь-
через линейную скорость и полюсное деление обмотки

Юо=лс'«/т; ю=яо/т: Ык^хцЛ; ф«*лу/т, (II
54
г- скорость координатной системы, м/с; у—рас-
между осями обмоток фазы Л и « статора и вто-
0ю элемента, м.

|рн соединении обмоток статора в звезду без нуле-
I. провода согласно (39) ток i01=0.

II пшенном асинхронном двигателе цилиндрического
It при отсутствии токов нулевой последовательности
Ии горе отсутствуют таковые и во вторичном эле-
ре.

Уравнения (39) и (40) выражают токи линейной
Рцрониой машины, когда вторичный элемент заинма-
и.н, рабочий зазор статора. Токи ia активной части

и целя равны:

г"«=гК,

(42)

11 ток двигателя в случае, когда вторичный элемент
Шмает весь рабочий зазор.

П.г условия равенства мощности при вращательном

П< к ту нательном движении имеем:

м 4г2^(1 ~	F-2zf(1 ->и)*

(43)

R s«. i'n — скольжения для вращательного л поступа-
auioro движения, соответственно равны: •$»= («о—<о)/с>о,
Ь»(оо— v)/vo.

С учетом уравнений (34), (35), (41), (43) запишем
||, тему уравнений линейного асинхронного двигателя
системе координат и, v, движущейся в пространстве с
1роизволыюй скоростью ок:



•=«ui— -~Ц>“'Лг«и + y c,.«'*Kr’Fui+Yv«’F‘’»

— UVl

иоа'гЧГм -f- y иоа\^г'4гч» — Yu’t^f“1’

 Jr ’

Y i/.«'r«’us+ Y».“'гЛ'*,1Гш+7 (v« — v) *«.;

(44)

о д' Тр, + о0я'г КД,,— y (и«~ Т

7 -г К (ЧГ“’ЧГ*' ~ ’ГЛ);

di'/dt ^»(F — v — dx/dt.
Коэффициенты системы уравнений (41) для пу к
и торможения определяются параметрами двигателя
источника питания в данном режиме работы. Параметр
Uui и «ci выражаются для линейного асинхронного дьн
гателя следующими уравнениями;

«ц । = Um cos ^(v„ — ек) 1 + у
«i. = Um sin Г(ц> — or) ~ 14- f

где Um — амплитуда фазного напряжения; у — фа <
включения напряжения.

В теории электромагнитных переходных процесс
линейных асинхронных машин можно рассматривать т
координатные системы, которые являются частными c.ix
чаями системы, движущейся с произвольной скорость
vK. Первая система </, q 0 неподвижна относительно вт
ричного элемента, т. е. »K=v. Вторая система х, у
неподвижна относительно поля машины, т. е. vK=vo. Эт.
координатная система наиболее предпочтительна дл>
анализа переходных процессов в линейных асинхронных
двигателях, так как напряжения их1 и uvi согласно (45)
будут постоянными. В третьей системе неподвижных от-
носительно статора осей — система а, 0, 0—ик=»0 Пере
менные uat и будут изменяться во времени п
синусоидальному закону' в соответствии с (45) Система
а, 0, 0 обладает тем преимуществом, что в ней ток t
будет равен реальному фазному току одной из фаз ак-
тивной части статора трехфазной машины.

Выбор той или иной координатной системы для ана-
лиза переходных процессов зависит от условий конкрет-
ной задачи.

3-2. Электронная модель линейного асинхронного
двигателя с учетом электромагнитных
переходных процессов

Аналитическое решение системы дифференциальных;
уравнений (44) с целью нахождения зависимости силы,
скорости, перемещений вторичного элемента и электри
ческнх токов от времени встречает значительные трудно-
56
1 лк как уравнения нелинейны. Применение вычисли-
.UUX машин дает возможность получить быстро до-
ючно точное решение этих уравнений.

Цифровые вычислительные машины дают весьма вы-
ую точность, и на них рационально проводить одпноч-
' расчеты. Однако проведение большого объема нс-
доианнй переходных процессов требует значительного
иншного времени и связано с выполнением ручных
и|>ичсских работ по обработке цифровых данных. Поэ-
|у инженерные расчеты и исследования электромаг-
»ых переходных процессов для линейных асинхронных
нагелей рационально проводить на менее точных.
Лато более удобных в работе АВМ непрерывного дей-
IUI.

Для решения уравнений (44) в соответствии с ука-
MM4THI выше рекомендациями целесообразно их запи-
сь и системе координат х. у. О:

л

=Um cos у— ” и<д',ф„-{- ' гоа\Кгф„-|- Z ы,фр1;

- Um sin у -	-[- — voa tK;

«о^'г’Р 1 +	.+ Г (vQ-u) 4TW;

(46)

+ -“- V'1'гКЛГу,— ~(ц>—о) Ф„;

?> гм„К.

1-

:оха

«О? Л'ш-Ч .Ы,

'ft (F—Fc)hn\ v^dxjdt

3 (метим, что система (46) записана относительно
юкосцеплений, а не токов. В этом случае структура
щели оказывается проще и более устойчивой. Для пе-
нила от дифференциальных уравнений линейного
тронного двигателя к уравнениям, описывающим
|Велспне его модели, следует воспользоваться масштаб-
1м преобразованием. Все переменные модели, за нсклю-
|иг.| независимой переменной — времени, представля-
| гобой напряжения операционных усилителей маши-
( «налога. Масштаб тх дайной переменной х реальной
машины есть

ж х единица физической величины ’	' I

-	I

где х — машинная переменная.	I

Значения масштабов переменных рассчитываются I
условия, что максимум значения машинной переменила!
х, прн которой операционные линейные усилители не вь I

Рис. 33. Структурная схема модели линейного асинхронного двнгатс
ля с учетом электромагнитных переходных процессов.

ходят за линейную часть своих характеристик, не должс i
превышать 100 В. Отсюда масштаб может быть пре/,
ставлен в следующем виде:

= 100/ Хмакс •

На первом этапе работы значения •^мокс ПрНИПМЗЮТСЯ
на основании приближенных расчетов или по данным
расчета, выполненного иа ЦВМ Масштаб независимой
переменной времени—/«1=1000» т. е. переходные пр
цсссы в модели протекают в 1000 раз медленнее, чем
в реальной системе.

Исходя из формулы масштабного преобразован!)
(47), можно записать

х ~*/тх.
«чейа переменных в (46) на основании (47) позпо-
Получить систему дифференциальных уравнений мо-

«•4- at, niy	*-•. v

ф'.Кг
-------------zx
;/7iv.

«.Ф,
~4iw

^=^Sin-f

mv att ти 1

VI



Ж.*'. К

V»

mtd4tae-
rnw dt

*•»*'*•	] зи>оаугКдУ,

"wv 3 t#fr

m,dVv, ~t'«a'r - r.w'rK,
m„ dl, мп„. V» Л -m
vn	’»a	H

Ц/

(48)

«'Xi . V ;

•Mum» ' -jK-/nv ma

g _ 3ra».Kr K (У) ф„ Фу,
mp 2-ax, tn,mv^mn

 3m>,Kr к (x) Ф'„ _ Ф» .
2тзХ.	«в

*Ж1	41

mtdu ____ F /‘с • mtdx о

Tn^dtt mnip mmp

;e ma — масштаб произведения.

После подстановка в (48) цифровых значений мас-
1«бов н коэффициентов получается система уравнений,
। которой набирается структурная схема задачи, jicxo-
। из последовательности .математических операций.

На рис. 33 представлена структурная схема набора
ксгемы уравнений линейного асинхронного двигателя.
Для случаев, когда К—(1С-х)Це, цепи, показанные па
Хем*.] пунктиром, подключены к усилителю 13, а когда
I	59
/<=х//с —отключены. Если Л'=1 или К=/ОЛ^С, пап -
мер режим короткого замыкания, то выход усилителя I
отключается от блоков перемножения 5 и 6.

Рис. 34 Осциллограммы пуска линейного асинхронного двигат
экспериментальные (а) н расчетные (б).

Проведем ряд сравнений, чтобы показать пелесо, 
разность учета влияния электромагнитных переходи
процессов па работу линейного асинхронного двпгатс
при пуске и торможении. На рис. 34,а представлст

Рис. 35. Экспериментальные (а) и
расчетные с улетом электромагнит-
ных переходных процессов (б) ос-
циллограммы генераторною тор-
можения линейного асинхронного
двигателя.

экспериментальные с.
цнллограммы пуска от ,
иого образца лииешкт
асинхронного двигателя,
а па рис. 31,6 - его ра
четные осциллограмм
полученные по (48) с и >
мощью АВМ МН-7. П
расчете процесса ifyc. .1
вводились начальны»
условия; л11р = 0;

'Гх, = Чги= ’^=4^ = 0;
Ил1 '0; tiyi Uцзкс.

Аналогично па рис
35,а показаны экснериме
тальные, а на рис. 35.6
расчетные осциллогра
мы генераторного торм>>
жеиня прокладчика, иолу
ченные для следующих
начальных условий; хПт-
=0; Ч^=Ч^=О; КЧт)

'Ед;	'ЕР* 0|<тft
![ряжение питания подавалось в принимающий
до прихода прокладчика, поэтому к началу про-
горможення магнитное поле тока 50 Гц считается
пившимся. Экспериментально подтверждено (см.
что электрические токи, оставшиеся в прокладчи-
ге процесса разгона, и связанные с ними магнит-
ля к началу торможения практически равны пулю
можно пренебречь.

и принять у=0, то

V- ,	(49)

£«LsinTi(xx,,

х — фазный ток статора иа частоте 50 Гц в режи-
осгого хода; дих.х—угол сдвига по фазе между
и напряжением в режиме холостого хода.

овие у=0 предполагает вполне определенное рас-
гние магнитного поля в статоре к моменту начала
:еиия. Как будет показано ниже, первоначальное
геление поля оказывает некоторое влияние па
: торможения.

четные осциллограммы определялись с учетом
шего сопротивления источников питания, масса
;нои системы была равна 130 г. Параметры двига-
шдены экспериментально при р=0 и приняты по-
лми. Начальная скорость прокладчика при рас-
|рможенпя определена из осциллограммы, она
ько меньше скорости в конце разгона' Участок а—
килограммы рис. 35,а соответствует удару про-
кладчика в амортизатор и фиксации его в крайнем
Положении силами магнитного ноля торможения
Г Экспериментальные и расчетные зависимости электро-
днпинтной силы н скорости прокладчика при разгоне
И торможении достаточно близко совпадают между собой
К течение всего переходного процесса. Хорошее совпаде-
те результатов решения дифференциальных уравнений
(шейного асинхронного двигателя с экспериментом
Модгверждает достоверность теоретических положений н
показывает, что допущения, принятые при составлении
[цнфферснциальных уравнений, приемлемы для проведе-
ния инженерных расчетов.
Для сравнения на рис. 3G представлены график»
скорости и ускорения, рассчитанные различными спосо
бамн для одних н тех же условий. Из рис. 36, а следует,
что электромагнитные переходные процессы определи
ют колебательный характер изменения ускорения я
скорости в процессе разгона с частотой, близкой к часто-1
те тока сети. Ускорение достигает максимального значе
иия во второй полупериод тока после включения, ею
значение приблизительно в 2 раза больше значения,

Рис. 36. Расчетные зависимости скорости и ускорения от времен-,
полученные с учетом (сплошные линии) и бе» учета (пунктирные
линии) электромагнитных переходных процессов, для пуска (а) и те
нсраторного торможения (б) двигателя.

рассчитанного без учета электромагнитных переходных
процессов. При ограниченном пути разгона скорое гы
в конце переходного процесса получается несколь о
меньше, чем без учета электромагнитных переходные
процессов. Иод влиянием электромагнитных переходных
процессов скорость прокладчика при генераторном тор
можепнн может быть (даже при Fc”0) меньше скорости
поля, что приводит к увеличению продолжительности
переходного процесса (рис. 36, б). Таким образом, при
учете электромагнитных переходных процессов получают
ся наиболее достоверные данные о размере п характере
изменения скорости и ускорения, а также продолжитесь
пости переходного процесса.

При проектировании .швейного асинхронного двиг..
теля и электропривода возвратно-поступательного
движения особый интерес представляют сведения о ско
ростн прокладчика в конце разгона п торможения,
.максимальном тяговом усилии (ускорении), продолжи
62
miocth переходного процесса. Необходимо также
ть, как изменяются осциллограммы скорости и силы
। изменении различных параметров обмоток двигателя
системы электропривода.

3-3. Пуск линейного асинхронного двигателя

Приведенные в §3-2 характеристики переходных про-
сов относятся к линейному асинхронному двигателю,
Веющему при частоте 400 Гц следующие параметры:

1««0.1 Ом;	л'1=1,27 Ом;	гт=0,265 Ом;

’г 0,84 Ом;	*2=0,61 Ом;	хт= 1,490 Ом;

импнальное фазное напряженно У4,= 13э В (С/тф=
190 В), которые принимаются за бизисиые.

Рассмотрим влияние различных факторов на харак-
рнстнкп двигателя при пуске. Фазу включения напря-
<еиня питания во всех случаях, кроме оговоренных
Кокете, будем брать из условия у=0, т. е. uxt=Um,
К<=0. Данный двигатель предназначен для привода
окладчика нити на ткацком станке.

А 'Влияние массы подвижной системы

двигателя

| На рис. 37 представлены осциллограммы пуска
нгателя для прокладчика массой 20, 70 и 130 г. Ряс-
Ьлтрпвая приведенные графики, можно прийти к выво-
г о том. что с увеличением .массы подвижной системы
Возрастают пик электромагнитной силы и продолжитель-
•’еть пуска, а колебания скорости и электромагнитной
лы в конце разгона уменьшаются. Аналогично аенн-
цюнным машинам вращательного движения коэффици-
енты затухания свободных составляющих электро-
лгннтной силы при низких скоростях малы [Л. 29]. При
Bivibmei'i массе подвижной системы двигатель дольше
мботает при низкой скорости с малыми коэффицнента-
р затухания, что увеличивает ~ количество пиков
Ьектромагнитнон силы в начальный период пуска.
Определяя влияние глубины погружения вторичного
♦лемента в статор, можно установить, что на размере
рчрвого ника силы она практически не сказывается,
f.iK как пройденный путь к моменту максимума первого
Г	63
Рис. 37. Расчетные ос-
циллограммы пуска при
массе подвижной слоте
мы 20 (а), 70 (б) и
130 г (в).

пика относительно мал. Значительные колебания скор‘
сти подвижной системы малой массы в конце пуска об ь-
ясняются тем, что она разгоняется очень быстро, поэтому

Рис. 38. Зависимости максималь-
ной переходной силы, скорости II
продолжительности пуска от мас-
сы подвижной системы.

W

свободные токи электро
магнитных переходных
процессов не успевают До
статочпо затухнуть.

На рис. 38 приведены
зависимости максималь
мой электромагнитной сн
лы, конечной скорости н
продолжительности пере
ходкою процесса от мае
сы подвижной системы.
Электромагнитная сила
возрастает с увеличением
массы. Начиная с некого
рого значения массы
(«риентировочно 50 г), скорость системы, а следователь-
йо, н коэффициенты затухания свободных составляющих
^приходной силы за время от начала пуска до наступле-
нии максимума в графике электромагнитной силы из-
меняются весьма незначительно. Зависимость электро-
linniiiTHOH силы в функции времени при увеличении
м ц’сы свыше 50 г изменяется незначительно, приближа-
ть к виду, который она имеет в режиме короткого
ычыкання двигателя. Этим объясняется слабое воз-
растание максимальной силы при массе системы более
Ы) г Увеличение массы подвижной системы приводит
к снижению максимальной скорости и увеличению про-
должительности пуска Даже при малых значениях мас-
сы подвижной системы минимальное скольжение в конце
»уска равно примерно 10%, что объясняется тормозящим
диянпем электромагнитных полей свободных токов.

Б Влияние параметров обмоток двигателя

рости и продолжительности
t, ч г,

Рис 39 Зависимости максималь-
ной силы, скорости и прото.тжи-
тельности пуска от активного со-
противления прокладчика r't.

Влияние параметров обмоток н источника тока
исследовалось при массе подвижной системы 50 г, кроме
случаев, оговоренных в тексте особо.

На рис. 39 представлены графики максимальных
ктектро.магнитных сил, ск
пуска в функции относи-
тельного значения актив-
ного сопротивления вто-
ричного элемента. по-
строенные по ОСЦИЛЛО-
раммам перемещения
скорости и динамической
силы процесса пуска.

Из приведенных гра-
фиков следует, что ско-
рость прокладчика
максимальна, а про-
должительность пере-
ходного процесса мини-
мальна прн r'zjr’’баз = 0,37.

График v (г'гд/г'шз) позволяет определить влияние на-
грева прокладчика на его скорость и продолжительность
пуска. Например, при изменении температуры на
д △/,°С, изменяется сопротивление на ±Z\r'j п соответ-
5—790	65
ственио скорость прокладчика на ТДо- Максимально
значение переходной силы наблюдается при таком
сопротивлении прокладчика, при котором st<p» 1

Значительный интерес представляет исследование
влияния активного сопротивления г, цепи статора. На
рис. 40 представлены графики максимального тягового
усилия, скорости н времени пуска в функции п/г^аз и

Рис. 40. Зависимое г и максималь-
ной силы, конечной скорости и
продолжительности пуска от ак-
тивного сопротивления цени ста-
тора.

при неизменном папряже
ннн питания (построены
по расчетным осцилло
граммам). Из графиков
следует, что скорость про-
кладчика максимальна,
продолжительность пуска
минимальна при Г|»Зг(в3.,
которое для данного слу
чая является оптималь
ним- Увеличение сопрс,
тивлеиия rt сверх оптн
мального уменьшает ско

рость вследствие у.чень
тения рабочего магнит
пого потока двигателя
При уменьшении сопро
тивлеиия и возрастаю г

постоянные времени сво-
бодных токов статора, магнитные поля которых тормо
зят движение прокладчика. Одновременно возрастают

размер н количество пиков в осциллограмме электромаг
ниткой силы и колебания скорости прокладчика.

Как и для обычных асинхронных машин, увеличение
сопротивлений xt и л'2 приводит к уменьшению тягового
усилия и скорости прокладчика, поэтому применительно
к условиям ткацкого станка необходимо их получать
минимальными. Значение х'г по конструктивным сообра
жениям не всегда можно уменьшить. Снижение значе-
ния х, за счет изменения глубины паза (наружного
диаметра dn# катушек) приводит к изменению активного
сопротивления г, обмотки, что представляет практичес-
кий интерес при конструировании двигателя. При опре-
делении влияния d„u предполагалось, что хт и ток
холостого хода во всех вариантах были одинаковы. По
осциллограммах! переходной силы, скорости и времени
процесса при различных </Нк на рис. 41 построены гра-

&
фнкп максимальной силы, скорости н продолжительно-
сти разгона. Сила FuaK<: имеет наибольшее значение при
</,1н«5 см, а скорость — при dHK~3,5 см.

Расчет максимальной скорости без учета электро-
«пннтиых переходных процессов показал, что оптныаль-

«им является диаметр
</ик>»3,7 ем. Следователь
И<>, расчетные значения
максимальной скорости
прокладчика с учетом и
без учета электромагнит-
ных переходных процес-
сов в данном случае до-
статочно близки. При
уменьшении da.K снижает-
ся число колебаний силы,
что обьясияется умепь
шепнем постоянных вре-
мени переходных токов
и сил.

j Увеличение значения
rm двигателя, имеющего
большой рабочий за-
зор, приводит к некоторо-
му увеличению скорости
И максимальной силы,
[однако при этом увеличи-
ваются их колебания. По-

е.м

ним

о,os

Рис.

ма-
скоро-
пуска

ксныальнон силы, конечной
стн и продолжительности

41 Зависимости

от наружного диаметра катушек
статора.

ложительным следствием увеличения хт является умень-
шение тока намагничивания н магнитных полей рассея-
ния, что имеет существенное значение для улучшения
апергешкн двигателя.

В. Влияние параметров источника тока

Активные и индуктивные сопротивления г1г и л1г
источника тока оказывают на переходные процессы
линейного двигателя токое же влияние, как и сопротив-
ления обмоток л к x't его статора.

На рис. 42 представлены осциллограммы переходной
силы, скорости и перемещения прокладчика при различ-
ных напряжениях источника питания, а на рис. 43 —
графики максимальной силы, скорости и времени про-
цесса разгона в функции UfU^ при частоте 400 Гц н
сопротивлении источника тока, равном нулю. Параметры


обмоток двигателя принимались равными их базисным
значениям. Как следует из осциллограмм и графиков,
напряжение питания оказывает сильное влияние на
характеристики двигателя. Зависимость од
нелинейна. Увеличение U/U^-, сверх 1 дает малое

х. я Г.
к нк п

Рис. 42. Осциллограммы
процесса пуска линейно-
го асинхронного двигате-
ля при напряжении пи-
тания 150 (а), 209 (б) и
266 В (в)

0,0f с

I)

увеличение скорости. Это обстоятельство может быть
использовано для уменьшения вредных воздействий
колебаний напряжения сети на скорость прокладчика и
продолжительность пуска. Из рис. 43 следует, что при
изменении напряжения питания на ±10% скорость про-
кладчика изменяется на +Лгц, —Дог, а время разгона
на ~АЛ, + △/?.

Для сравнения на рис. 43 показана зависимость ос
(tz/i/ваз), рассчитанная без учета электромагнитных
переходных процессов. График лежит выше графика
ед. Разность ординат данных графиков характеризует
68
-V

15

а

iX
ко

A

м-

лг-

'£v,





If 1Я-



XV-



влияние электромагнит-
ных переходных процес-
сов на скорость проклад-
чика при различных на-
пряжениях.

Па рис. 41 представ-
лены зависимости /\ыкс,
•, /,» в функции частоты
fc источника тока прн не-
изменных активных со-
противлениях, шГдуктнв-

AV-

e

4>

<оя

. о

I ..—I

е.б 4J <.о a ffi

иостях его обмоток и
ке холостого хода,
графиков следует,
увеличение частоты

то-
Из

что
не

Рис. 43. Зависимости максималь-
ной силы. конечной скорости и
продолжительности пуска от на-
пряжения питания.

дает прямо пропорцио-
нального увеличения ско-
рости прокладчика и тя-
гового усилия двигате-
ля. Полеченные завнеи-

.мости объясняются ограниченным значением пути разго-
на прокладчика, определяемым длиной статора, возра-

стаинем индуктивных сопротивлений

ион и вторичной цени
переходных процес-
сов.

Для получения наи-
большей скорости про-
кладчика иа данной

и влиянием

рассеяния нервич-
электромагинтных

V *

частоте тока следует
выбирать оптималь-
ные параметры обмо-
ток двигателя на осно-
вании синтеза элек-
тромагнитных пере-
ходных процессов.

Влияние фазы
включения напряже-
ния иа характеристики
двигателя иллюстриру-

tl.015

W0-

№

Рас. 41. Зависимости максимальной
силы, конечной скорости н продолжи-
тельности пуска от частоты тока пи-
тания.

ется осциллограммами
на рис. 45, снятыми
для случая	=

= 280 В, fc = 800 Гц,
масса прокладчика 30 г. Сравнение осциллограмм по
называет, что фаза включения напряжения влияет на
характер переходного процесса, его продолжительность
максимальное динамическое усилие и скорость про
кладчика. Ее влияние можно объяснить расположением
максимумов индукции общего поля в начальный период

Рис. 45 Осциллограммы гцекл при различных фазах включения.
о-Ц.-О; иа-?Э0 В. 6- 1/ж-2а0 В: 0,-0.

и магнитного поля от свободных токов но длине стато-
ра. Различные фазы включения напряжения питания
приводят к многообразию характеристик пуска, однако
конечная скорость и продолжительность процесса из
меняются незначительно.

3-4. Генераторное торможение линейного
асинхронного двигателя

На стадии проектирования линейного асинхронного
двигателя и электропривода возвратно-поступательного
движения необходимы также сведения о влиянии пара-
метров двигателя и источника питания па процесс тор-
можения прокладчика. Прн исследовании процесса
торможения наибольший интерес представляет скорость
70
Рис. 46. Осциллограммы процесса генераторного торможения поп
массе подвижной системы 30 (а), 50 (6) и 130 г (в).
прокладчика в конце торможения (улар в амортизатор),
время торможения, максимальное тяговое усилие (уско
рение). Экспериментальный двигатель в режиме генера
торного торможения питается током промышленной час-
тоты и имеет при частоте 50 Гц следующие параметры

г|т=0,1 Ом;

x,nt=0.194 О«;

х1т=0,098 Ом; r,„t=0,007 Ом;

г'2=0,84 Ом; х 2т=0,0763 Ом

В. которые принимаются за базисные.

А Влияние массы подвижной системы
(прокладчика)

На рис. 46 приведены осциллограммы, на которых

зафиксированы изменения, силы торможения, скорое и

и перемещения при различных значениях массы подвнж
---------- а 11а рПС 47 показани графики зависимо

ион системы,

Рис. 47. Зависимости максималь-
ной силы, скорости удара про-
кладчика в амортизатор и време-
ни торможения от массы и по
явижнон системы.

стн максимальной силы
Гчакс. скорости удара пр )
кладчика в амортизатор
Оуд и времени его элек
трнческого торможения t,
от массы. Представлен
ные зависимости найдены
при напряжении питания
статора 20 В и начальной
скорости прокладчика
20 м/с. Они позволяют
определить, что двигатель
при данных условиях обе-

спечивает торможение
прокладчика массой ме
нее 80 г до скорости но-
ля торможения и ниже
При снижении массы

прокладчика уветнчнвается

продолжительность пропет

са торможении и уменьшается максимальное тяго-

вое усилие, а скорость удара прокладчика в амор
тпзатор изменяется мало. Увеличение нродолжнтель
пости торможения при малой массе прокладчика обь
ясняется тем, что он имеет меньшую кинетическую
энергию. Торможение до скорости поля гСт происходи!
прн меньшей глубине погружения прокладчика
статор. Поэтому увеличивается часть пути, которую про
। ник проходит в статоре с малой скоростью. При
Е i< прокладчика более 80 г кинетическая эергпя
иновнтся настолько большой, что магнитное поле ста-
р । не в состоянии снизить скорость прокладчика на
ином участке торможения до скорости поля. Поэтому
ярость удара в амортизатор растет по мере увелнче-
и .массы прокладчика. При увеличении скорости двп-
•чия прокладчика в статоре возрастает сила торможе-
1н п уменьшается зремя в течение которого проходнт-
н путь, равный длине статора.

( ущественная особенность процесса генераторного
Црмржеиия линейного асинхронного двигателя состоит
юм, что в ряде случаев под влиянием электромагнит-
ах переходных процессов скорость вторичного элемен-
I, даже при отсутствии статической нагрузки, может
ыгь ниже скорости поля торможения.

Б. Исследование влияния начальной скорости
прокладчика

Па процесс торможения оказывает влияние началь-
г«я скорость, опыты проводились при напряжении нита-
кия t/mT=20 В, л1=50 г. Из графиков рис. 48 следует.

••о двигатель обеслечн-
1яет торможение про-
кладчика до скорости по-
ля, если начальная ско-
рость меньше 26 м/с.
При уменьшении началь-
ной скорости увслпчп-
[|астся время процесса и
I уменьшается макспмаль-
| в"" тормозное усилие,
•но объясняется снпжепп-
 м начальной кннетнче-
|<кпн энергии прокладчика.

Меньшую кинетическую
ксргню двигатель гасит
при меньших перемеще-
ниях и усилиях, так как
кинетическая энергия про-
порциональна и2, а усилие
IIIHCHT от v в меньшей
iciiciiii. Поэтому оста-

PflC.
ной

>а га м «м/с

48. Зависимости мзксчмадь-
силы, скорости удара про-

кладчика в амортизатор н иремснн
торможения от начальной скоро-
сти.
ется участок пути для движения с малыми скоростями
При увеличении скорости прокладчика выше 26 мд
возрастают скорость удара в амортизатор п макенмаль
пая сила, а время входа прокладчика в статор уменьша
ется. Начиная со скорости 30 м/с нарастание силы при
увеличении скорости становится незначительным, что
можно объяснить известной зависимостью силы от ско-
рости скольжения асинхронных машин. Некоторое у вс
лнчение скорости и>я удара прокладчика в амортизатор
объясняется колебательным характером его скоростt
относительно скорости поля торможения v<n.

В. Влияние напряжения питания принимающего статора

Указанное влияние иллюстрируют графики па рис. 49

Представленные зависимости

Рис. 49. Зависимости максималь-
ной силы, скорости удара в амор-
тизатор и времени торможения от
напряжении питания.

определены для проклад
чнка массой 50 г при на
чалыюй скорости 40 м/с.
Они показывают, что
увеличением напряжешь
возрастают тяговое усн
лне и время торможения
по уменьшается скорост
удара в амортизатор
При напряжении более
29 В скорость удара при
блнзителыю равна скоро
CTii поля торможения. Но-
минальное напряжение
торможения необходимо
выбирать с учетом во.
можных изменений пара
метров двигателя, сети н
скорости прокладчика.

Г. Влияние параметров обмоток

Указанное влияние иллюстрируется осциллограмма
мн и графиками, которые найдены для случая, когда
начальная скорость прокладчика составляла 25 м/с, мас-
са прокладчика равна 50 г, а напряжение питания
<А„т=20 В.

Графики рнс. 50 показывают влияние активного г г
сопротивления электрической цепи прокладчика. При
74
Винчениях относительного сопротивления г г, меньших
0,6, наблюдается рост скорости удара в амортизатор.

снижение тягового усилия
са. Данное обстоятель-
ство объясняется ухудше-
нием коэффициента мощ-
ности цепи прокладчика
при снижении сто актив-
ною сопротивления. На
участке rS/r м.,3>0,8 ско-
рость удара практически
। не изменяется и близка к
скорости поля торможе-
иия. На этом же участке
Вет резких изменений
продолжительности про-
цесса н максимального
усилия. Таким образом.

и продолжительное i n процес-

4,4 о,с о.» i,e а /,4 // (.»

Рис. 50. Зависимости максималь-
ной силы, скорости улара и вре-
мени торможения от сопротивле-
ния прокладчика.

при правильном выборе

/а возможный нагрев прокладчика не окажет сущест-
венного влияния на процесс торможения.

I Влияние активного сопротивления г, обмотки статора

иллюстрируется графиками
рис. 51. Уменьшение со-
противления Г|/Г1баэ ни-
же 1 практически не
влияет на скорость уда
ра прокладчика, ио су-
щественно увеличивает
максимальную силу и
продолжительность про-
цесса торможения. По-

ка процесс торможения

tt ZB V i»

Рис. 51. Зависимости максималь-
ной силы, скорости улара в амор-
тизатор и времени торможения от
активного сопротивления цепи
статора.

слсдпее можно
нить увеличением
инн в рабочем
при уменьшении

объяс-
индук-
зазоре
сопро-

тивлеиия в цепи статора,
так как активное со-
противление Л при ча-
стоте 50 Гц соизмеримо

с полным сопротивлением
двигателя. Увеличение п приводит к возрастанию ско-
рости удара прокладчика в амортизатор, что объясняет-
ся ослаблением намагничивающего тока.
Ill 	спин влияния глубины паза обмотки

1И«»и tp </„„) предполагалось, что ток холостого кода
ин tv ышхкн' сопротивление г,„ намагничивания носто-

инш-| II > ।рафиков рис. 52 следует, что прн уменьшении

</„. уменьшаются скорость удара прокладчика, продол-

Рис 32. Зависимости максималь-
ной силы, скорости удара в амор-
тизатор и времени торможения от
наружного диаметра катушек об-
мотки статора.

ни силы, скорости и перемеще-
ния прн различных фазах век-
тора напряжения питания на
обмотке двигателя ь начале
процесса торможения (ви.» «=
—25 м/с; т=50 г; 1/т»=20 В)

жнтелыюсть и максималь-
ная сила переходного про-
цесса. Одновременно на-
блюдается некоторое увели-
чение минимальной скоро-

стп прокладчика, что можно объяснить уменьшением по-
стоянных времени свободных токов н сил.

Влияние фазы вектора напряжения питания обмотки

статора двигателя в начале торможения на характери-
стики переходного процесса показано на рис. 53. Графи-
ки, начерченные пунктиром, относятся к случаю у = 0,
а сплошными линиями —к случаю у—90°. Каждому зна-
чению у соответствует вполне определенное положение
максимума индукции относительно торца двигателя. Из
графиков рис. 53 следует, что процесс генераторного тор-
можения протекает лучше при у «0.

Характерной особенностью генераторного торможе-
ния является отсутствие резких инков силы и скорости.
Небольшие колебания указанных параметров вблизи
синхронной скорости поля торможения могут быть ис-
ключены за счет снижения напряжения питания.

Из сказанного следует, что электромагнитные пере-
ходные процессы существенно влияют на размер н ха-
рактер изменения скорости и ускорения прокладчика
при пуске н торможении. Значительное ослабление мня-
пня переходных процессов, обусловленных коммутаци-
онными свободными токами, возможно прн использова-
нии неодновременного включения фаз с помощью тири-
сторов. В этом случае динамические характеристики
двигателя будут стремиться к характеристикам, рассчи-
танным без учета электромагнитных переходных процес-
сов. Однако их полного совпадения не будет, так как
этому препятствуют переходные токи, обусловленные
быстрым изменением скорости прокладчика. Некоторое
уменьшение действия электромагнитных переходных
процессов может быть достигнуто за счет введения
в цепи обмоток статора прсдвключенных резисторов и
конденсаторов (Л. 29}.

В отличие от электрических машин вращательного
движения скорость и электромагнитные силы линейного
асинхронного двигателя ограниченной длины при усло-
вии одновременного включения контактов пускателя за-
висят от момента включения напряжения, т. е. не инва-
риантны по отношению к фазе сетевого напряжения.

Глава четвертая

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО
АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Условия применения линейного асинхронного двига-
теля в значительной мере предопределяют конструкцию
статора, вторичного элемента и методику расчета его
основных параметров. Учитывая разнообразие возмож-
ных конструктивных видов линейных асинхронных дви-
гателей и режимов их работы, а также отсутствие еди-
ной строгой теории, в настоящее время рационально нх
проектировать применительно к конкретному оборудо-
ванпю Рассмотрим в качестве примера проектирование
линейного асинхронного двигателя цилиндрического ти
па для привода ткацкого станка.

4-1. Конструкция линейного асинхронного двигателя

Многообразие ассортимента вырабатываемых тканей
предопределяет необходимость иметь станки различных
габаритов и технологических возможностей. В каждом

।-.....................—4*1

Рис. 54. Конструкция линейного асинхронного двигателя для привода
прокладчика нити ткацкого станка.

а — правая половив* двагатсля; б — магммтаая система.
конкретном случае возникают вполне определенные тре-
бования к конструкции линейного асинхронного двига-
теля.

На рис. 54 представлены конструкции статора и про-
’ шалчнка одного нз возможных типов линейного асин-
хронного двигателя. В целом двигатель, как было ска-
зано ранее, состоит нз двух статоров, расположенных
соосно на некотором расстоянии друг от друга, и вторич-
ною элемента, который выполняет функции прокладчи-
ка инти. Расстояние между статорами определяется ши-
риной вырабатываемой ткани.

| Прокладчик движется из одного
I статора в другой в направляю-
щем канале, который относится
к механической части станка.

Активная часть статора рас-
полагается в корпусе / н состоит
из бескаркасных катушек 2, фер-

I ромагнитиых шайб 3 из тонколи-
?стопой электротехнической ста-
1 ли, шихтованного ферромагиитно-
I го сердечника 4, пластин магпнто-
ировода 5. Пакет, образованный
катушками 2 и шайбами 3, плот-

I но сжат с помощью пластины 6,
| вставленной я пазы корпуса / и
крышки 7. Отверстия шайб 3 об-
разуют ровный канал. Сердечник

ке Я. которая прикреплена к корпусу /. В выточке крыш-
ки 8 установлен амортизатор, состоящий из резиновой
подкладки 9 и дюралевой шайбы 10, фиксируемой от по-
ворота вокруг оси шпильками II. Шайба 10 служит для
передачи усилия удара прокладчика па резиновую под-
кладку 9. С целью снижения шума от ударов шайба 10
покрыта виброгасящей пластмассой. Концы катушек
выведены в клеммную коробку 12 и соединены в трех-
фазную параллельную звезду с помощью медных шин 13.

Центр О, шайбы амортизатора (рис. 55) смещен па
некоторое расстояние 1и относительно центра О2 сердеч-
ника 4. что обеспечивает равномерность деформации
подкладки 9 по всему сечению, определяемому диамет-
рами Dai И Da. Клеммная коробка прикреплена к кор-
пусу / и предотвращает смещение шайб 3. Для сниже-
ния магнитного сопротивления рабочего зазора двнга-

Рис. 55. Элементы кон-
струкции линейного
асинхронного двигателя
(расположение проклад-
чика, сердечника и амор-
тизатора).

4 приварен к крыш-
теля, образованного шайбами 3 и сердечником 4. и
получения равномерного распределения индукции шайбы
3 имеют бортики. Кроме того, между шайбами уставов
лены кольца 14 из трансформаторной стали. Шайбы 3 и
кольца 14 имеют разрезы, что предотвращает появление
вихревых токов. Корпус 1 и клеммная коробка 12 вы
полнены из немагнитного материала. В рабочий зазор
статора может быть подан охлаждающий воздух. Он
проходит из клеммной коробки через отверстия в ее дне
и пазы, образованные вырезами шайб 3. Для у.меньше
ния влияния продольного краевого эффекта пластина 6
и крышка 7 выполнены из меди, а крышка 8—из немаг-
нитной стали. Консольный конец сердечника 4 имеет
конусность для улучшения входа прокладчика в статор

Прокладчик состоит из алюминиевого корпуса 15 и
двух плоских пружин 16 для взятия нити; пружины кре
пятся к корпусу заклепками 17. Сила прижатия кон-
сольного конца пружины к корпусу выбирается в зави-
симости от номера нити. Для нитей средних номеров она
равна 15—20 И. Имеющийся иа корпусе прокладчика
прилив предотвращает его вращение вокруг продольной
оси. Концы корпуса 15 заострены для улучшения обтека
емостп при прохождении через нити основы, наружная
поверхность корпуса имеет на концах небольшие конус-
ности, что способствует лучшему передвижению про
кладчика по каналу и в статорах.

Для повышения износоустойчивости прокладчика его
наружные поверхности анодируют или хромируют.

При работе двигателя возможны случаи отсутствия
поля торможения и удара прокладчика в амортизатор
прн полной скорости. Такой режим учитывается прн рас-
чете на прочность корпуса прокладчика и амортизатора.

Кинетическая энергия прокладчика до начала тормо-
жения равна:

U7a = wit»* J2.

Положим, что эта энергия полностью гасится амор-
тизатором, тогда
’а

J Fadx—mv\j2,	(50)

So

где Го — текущее значение усилия амортизатора; so —
максимальная (полная) деформация амортизатора; So—
начальная деформация амортизатора.
Жесткость амортизатора и его хот выбираются из
условия

Гамаке^ РкпОк.п,	(51)

где Гамаке — максимальное усилие, развиваемое аморти-
затором; Qua — сечение части корпуса прокладчика, воз-
действующей иа дюралевую шайбу; окп—допустимое
напряжение материала корпуса прокладчика па смятие.

Сечение QK.n определяется из выражения

Qk.ow л^/грбп/2,	(52)

где z/Cp —средний диаметр прокладчика; бп— толщина
стенки корпуса прокладчика.

С учетом (51) выражение (52) примет вид:

Гои.„<-^3жп.	(53)

При выборе амортизатора нецелесообразно зани-
жать значение усилия ГОМакс, так как это приведет к не-
обходимости увеличения толщины резиновой шайбы, что
не всегда оправдывается.

Начальную деформацию амортизатора необходимо
брать нз условия

Га0> (I - 1,2)Г1[3.Т,

где Fao — усилие, соответствующее начальной деформа-
ции амортизатора; Fk.st— сила тяги двигателя в режи-
ме короткого замыкания на частоте 50 Гц.

В данном случае обеспечивается точная остановка
прокладчика в крайнем положении.

Из выражения (53) следует, что для получения боль-
шего усилия амортизатора необходимо брать толще
стенку прокладчика и больше его диаметр. С точки же
зрения получения высоких энергетических показателей
необходимо брать рабочий зазор, а следовательно, и
толщину прокладчика минимальными. По технологиче-
ским соображениям рационально брать диаметр про-
кладчика меньше

Таким образом, при разработке двигателя возникают
противоречия, пути разрешения которых определяются
конкретными требованиями станка. Прн постоянной же-
сткости амортизатора его ход при восприятии полной
кинетической энергии прокладчика определяется из урав-
нения

Г -L F

(sa - s0) =	(54)

6-790

8]
4-2. Электрические параметры обмоток
линейного асинхронного двигателя

Параметры обмоток двигателя предопределяют ею
электромеханические характеристики. Рассмотрим мето
дику их определения.

При неизменном полюсном делении и прямоугольной
форме паза активное н индуктивное сопротивления об
мотки статора линейного асинхронного доплате я
цилиндрического типа оыражаются в функции размеров
его катушек. Для этого можно воспользоваться конст
руктнвной схемой линейного асинхронного двигатс. я
цилиндрического типа, представленной на рис. 56.

В цилиндрическом линейном асинхронном двнгате »
индуктивное сопротивление рассеяния статора ран
па новому индуктивному сопротивлению

Пазовая пндуктив юсть £« равна:

Лп = ,К,,//к.

где Чгп — потокосцепление магнитного потока пазово
рассеяния; 1К — ток катушки;

к (</; + 2rf,rf. + 34)

(55)

(56)

Здесь шк—число витков катушки —магнитная
проводимость рассеяния паза; цо=4л-1О'7 Г/м.

Значения других параметров ясны из рис. 56.
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы статора
вне.

Т*>р 2~' р	р \	3&«

,	\	(57)

Сопротивление г, меди обмотки статора равно:

г.

Д?М (‘^7 +

2pba(d1 — dt}kJ

(58)

[1 +<(/-/.)],

где рм_удельное сопротивление меди прн температуре

L-2()°C; as —температурный коэффициент сопротивле-
ния; t— температура провода, k3 — коэффициент запол-
нения паза медью.

Рис. 56. Конструктивная схема линейного асинхронного двигателя
цилиндрического типа.

Для рядовой намотки провода без учета пазовой изо-
ляции коэффициент заполнения определяется из выра-
жения

w,-0.7&5rf’

Кроме того,

{du + Ди) 2а’к=5п (^т	) /2,

(59)

(60)

где dM—диаметр провода меди; Дп — диаметральная
толщина изоляции обмоточного провода.
Из (60)	_______________

=	(61)

После подстановки (61) в (59) и пренебрежения члене !
Д ввиду его малости получим:

*. = 0,785 — 2,21 Дн У u>, bu(d, — dt);	(62)

г ___________________Kfttw3K(d, + dt)_____________

1 -pb„ (</, — rf.) (0.785 — 2.21Д. /ст. Ь„ (d, — </.)] *

Главное индуктивное сопротивление х,„ двигателя
можно определить из следующих соображений. Магнит
ный поток рабочего зазора основной гармоники поля по
аналогии с обычными асинхронными машинами [.И. 16]
на одни полюс равен:

_

где —магнитная проницаемость воздуха; /,— действу
ютее значение тока фазы; 6—рабочий зазор; Z6=it(d4 -
4-d,)'2; *<Л=*у*ри.; ky — коэффициент укорочения uiaia
обмотки; kpw—коэффициент распределения обмотки no-
пазу; *ри=1, если каждая катушка располагается в од
ном пазу; *t — коэффициент воздушного зазора, обуслов
ленный зубчатостью статорной поверхности; определяет-
ся, как и в обычных асинхронных машинах [Л. 22], а так-
же по формулам |Л.2, 40]; *и— коэффициент насыщения
магнитной цепи;	Fb — полная н. с. двигателя

на один полюс; F, — н. с. рабочего зазора.

Электродвижущая сила фазы обмотки от основной
гармоники магнитного потока равна:

—	(65)

где *с— коэффициент скоса пазов (для рассматриваемо-
го линейного двигателя *<-=»!).

После подстановки (64) в (65) получим:

£« =0-5--------яда--------- '•	(6С
	Главное индуктивное сопротивление обмотки статора
равно:

^ = 0-5----------k^rp--------•	<67)

	Активное сопротивление г,п, эквивалентное потерям
Ь стали, определяется нз выражения

гм = (Р» + Рг)'3/20,	(68)

гте /о — ток холостого хода; Рп— потери в стали от вих-
ревых токов; Рг — потери перемагничивания;



(69)

Рг= S

i=0

(70)

Bt—индукция в мапштоироводе на данном участке це-
пи; ов — коэффициент потерь на вихревые токи для
Кипой марки стали; ДСт — толщина пластин магинто-
ровода; Ост<о — масса стали i-ro участка; пм— число
«яастков магнитной цепи; ог — коэффициент потерь на
истерезис.

При частоте 50 Гц и толщине листов 0,35—0,5 мм
ютсри па гистерезис превышают потерн на вихревые
юки в несколько раз. Зависимость общих потерь в стали
>т частоты вследствие этого ближе к первой степени
частоты. Поэтому удельные потери руя можно вычис-
лить по формулам:

РкАоб2 (f/50) '-3;

Р)Я-Р«/»(Л(1,5)3(//50)‘*.

где Н— индукция, Т; pMlW р^/!Л—потери в стали при
частоте 50 Гц при индукции 1 и 1.5 Т, которые обычно
даются в справочной литературе.

Омическое сопротивление фазы прокладчика может
быть рассчитано по следующей формуле:



(71)
где ря — удслыюе сопротивление, материала корпус
прокладчика; «и — температурный коэффициент сон’рс
тивленпя материала корпуса прокладчика; t — ф*тпч<
ская температура прокладчика; /0 — температура, нр
которой определялось удельное сопротивление р1(.

Используя оазличные проводниковые материалы для
корпуса прокладчика, в принципе можно в широки
пределах изменять характеристики линейного асиихрон
ною двигателя. Однако материал корпуса должен быть
достаточно прочным и легким, чтобы позволять при за
данной массе конструировать прокладчик нужных габ
ритов, способный воспринимать большие динамически
нагрузки.

lion выборе материала корпуса рационально пользо
ваться параметром

Рп—o.Jpn<7,	-	(72)

|де <], а„ — плотность и допустимое напряжение на ежа
тие материала корпуса прокладчика.

.Материал корпуса прокладчика должен иметь на
большее значение рп, позволять проводить хромпров i-
иие или анодирование его поверхности. Как показали
исследования, наибольшее значение р< имеют алюмпни
евые сплавы (В-95Т и др.).

Индуктивное сопротивление прокладчика определ
ется магнитными потоками рассеяния от вторичного то
ка. При известном активном сопротивлении прокладчн
ка его индуктивное сопротивление может быть найдено
из формулы

tg <P2=rj/Xz,
a tg фг ориентировочно может быть определен согласно
[Л. 3]:

‘g*Pi—рв<оу1|бцГоОи,	(73

где -ya — электрическая проводимость корпуса проклял
чика; го — средний радиус сечения прокладчика, Оп
параметр, зависящий от (пго/т) и выражаемый с помо
щыо модифицированных функций Бесселя; значение D
может быть также определено по кривым [Л. 3].

Прн выводе формулы (73) были приняты слсдующи
допущения: статор не имеет открытых пазов н осевых
зазоров между отдельными пакетами; магнитная прони-
цаемость стали бесконечно велика; во всей области зазо
ра между центральным сердечником и шайбами магнит-
86
*ая проницаемость равна щ 4 х-10-7 Г/м; толщина
Стенки корпуса прокладчика мала, и поверхностным эф-
фектом в нон можно пренебречь; концевые эффекты от-
сутствуют. Принятые допущения дают завышенное зна-
чение индуктивною сопротивления прокладчика, ноэто-
му его рационально определять экспериментально.

4-3. Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цени проводится с целью проверки
магнитных индукций па всех участках двигателя, опре-
деления коэффициентов насыщения и намагничивающе-
го тока. По найденным значениям индукции определя-
ются потерн в стали, а но ним сопротивление г,и, иводн-

мое в схему замещения
двигателя.

Для расчета маг-
нитной цепи обыкно-
венно она разбивается
на участки, в которых
напряженность ноля //
принимается постоян-
1 пой.

Тогда закон полно-
го тока записывается
в следующем виде:

EHflt—ho. (74)
где •—помер участка;
/ — длина участка.

Рис 57. Конструктивная схема маг-
нитной цени линейного асинхронного
пвнгатсоя цилиндрического типа.

11а рис. 57 показана конструктивная схема магнитной
цепи линейного асинхронного двигателя цилиндрическо-
го типа. Расчет производится следующим образом. За-
дается какое-либо значение максимума основной волны
индукции В1( в средней части воздушного зазора пли
максимума действительной индукции Въ. Так как форма
кривой поля обычно близка к синусоидальной, то поток
основной волны будет приблизительно равен дсйствн-

тельному потоку:

Ф^Ф.=-.(</«+ </.)«,,.

(75)

Магнитодвижущая сила на воздушный зазор равна:

Л = — ВЛ/,
* R» 4

(76)
где

8' = A#I£;	(771

б' — эффективный воздушный зазор; 6 — действитель-
ный рабочий зазор.

Значение Atl определяется на основе анализа поля в
зазоре н пазах методом конформных отображений. Од
нако получаемые прн этом соотношения весьма слож
пы, и для практических расчетов могут быть нспользо
ваны приближенные выражения

k —	• т —	/7

11 "/. + ¥.«• Т,— 5 4-b,/e ’	v

где bi — ширина открытия паза у поверхности воздуш
пого зазора; t\=x!z — зубцовое деление; z — число кат
шск на полюс.

В рассматриваемом двигателе зубцовая зона обра-
зована ферромагнитными шайбами с отогнутыми бортн
ками. Намагничивающую силу зубцовой зоны с доем
точной точностью можно рассчитать следующим обра
зом.

Поток на зубцовое деление

(79)

Часть этого потока Л проходит через зубец, а ос-
тальная часть Фи* через паз. Вследствие изменения гео-
метрических размеров, индукции н магнитной проницае-
мости стали соотношение между Ф» и Фпх по высот
зубца также изменяется. Прн индукции В3<1,8 Т зубцы
не насыщены, и в паз ответвляется ничтожная часть по-
тока. Магнитную цепь зубца можно разделить на два
участка: участок коронки и участок ножки. Обычно тол-
щина коронкн постоянна и равна половине толщины
ножки:

(Л—Л)/2=Лг/2.	(80)

Индукция в коронке Вк равна:

В —_______5»______	/О|

где хл — текущее значение расстояния сечения коронки
от осн зубца; Дн= (d5- d*)/2.

88
Индукция в ножке зубца Rz равна:

(Ф|+ Ф<ц)/зАА2,

(82)

де d, — текущий диаметр цилиндрической поверхности
речения ножки; Фп,— текущее значение магнитного по-
тока от пазового рассеяния в сечении ножки.

| Магнитодвижущую силу на зубцы удобно рассчиты-

ать с помощью

№.

(рис. 58,о).

графических построений

асинхронного тына-





I а)
Рис 58= К расчету чагйигной цепи линейного

।	теля.

« -определение м д с. зубцов: б — ол ре дел си не и д. с. сердечника: о кри-
вая мзматннчивлния двигателя.

Индукции в зубце графически изображена в виде лома-
ной липин ОВ-,Вт. Она максимальна при диаметре ds. По
Кривой намагничивания стали определяется напряжен-
ность магнитного ноля, которая изображена линией
yfhjl-t. .Магнитодвижущая сила F: иа зубец равна пло-
щади под кривой напряженности магнитного поля.

Магнитодвижущая сила спинки статора рассчитыва-
ется из предположения, что индукция распределена рав-
номерно по се сечению:

^сп — (Ф| + Ф! |/2Ь(пйСп.

(83)

где Лгп — высота спинки; fei;I1 — ширина спинки; Фи —
магнитный поток от пазового рассеяния.

I По кривой намагничивания для индукции стали еппн-
кн находим напряженность поля HCD. Тогда м. л. с. Fen
спинки статора равна:

Fen—

где Fen—длина средней магнитной липин в стали спинки.

89
Магнитодвижущая сила зазора между основание i
ножек зубцов и спинкой статора раина:

5Л»"<'2&СЦ.

(«О

Из (81) следует, что для снижения потерь в перабо
чем зазоре необходимо уменьшать последний н увелнчп
вать ширину спннкн статора.

При расчете м. л. с. на центральный сердечник пола
гаем, что индукция в рабочем зазоре синусоидальна
линии магнитной индукции проходят ио средней части
секторов сердечника, т. е. иа расстоянии 0,29 г( от его
наружной поверхности.

Магнитная индукция В1с через поверхность сердечника

^=й*М+4)/2<Л. (8^)

Индукция в поперечном сечении сердечника в дан
ный момент времени зависит от расстояния х, от начала
отсчета (рис. 57):

== [	df cos -v dx = Ru Д siH -г x‘-	)

По выражению (86) Можно построить завнснмост
индукции в сердечнике Вс(х), а по кривой намагничива
ния стали сердечника зависимость //с(х) (рис. 58,6
Магнитодвижущая сила сердечника находится как сум
ма плошали под кривой 7/с(х) при изменении х от 0 до
т и падении напряженности поля на участке длиной
0,29 rt ог индукции

/с=- (' //«Лх + 0,29r/,fiupCT.

(87)

Полная н. с. двигателя /•'« на одну пару полюсов
равна.

= 2/;, + 2F, + Feu + 21\2 4- />.	(88)

Если повторить расчет /?н для ряда значений основ
пого потока Фц то можно построить (рис. 58,е) завнеи
мости Ф|(ЛИ) или Ф(((в), которые отличаются тольк
масштабом по оси абсцисс.
Коэффициент насыщения магнитной цепи определя-
ем из магнитной характеристики машины (рис. 58,в):

Ли= АС/АН— 1 + ВС! АП.

На уравнения (86) следует, что

Всм,го=В^-4	(89)

т е. для увеличения индукции в воздушном зазоре необ-
Жынмо увеличить диаметр сердечника и уменьшить по-
люсное деление.

Прн проектировании линейного асинхронного двига-
теля для ткацкого станка обычно задается сечение про-
кладчика, которое фактически определяет сечение цен-
трального сердечника. Поэтому заданную скорость про-
кладчика при пуске приходится достигать за счет
увеличения длины двигателя, частоты тока питания и
сокращения полюсного деления обмотки. Увеличение
длины двигателя способствует у тучшеиию его энергети-
ческих и скоростных показателей. Однако длина двига-
теля ограничивается допустимым прогибом fупке KOII-
юльно закрепленного сердечника. Электромагнитные
•илы, вызывающего изгиб сердечника, определяются
шачеинем и неравномерностью индукции рабочего зазо-
ра. Их допустимая удельная нагрузка находится из вы-
ражения

9с= (\)*‘

(90)

I где Е,— модуль упругости изгиба шихтованного ссрлеч
пика; q,— удельная и грузка электромагнитных сил,
изгибающих сердечник, П/м; 1Ы момент инерции сече-
ния сердечника; /„— длина консольной части сердечника.

Прн индукции в рабочем зазоре в пределах 0.35—
0.4 Т н диаметре сердечника 1,8 см для опытного образ-
L на двигателя найдено экспериментальным путем соотно-
шение между длиной /„ и диаметром сердечника-

У'

/,<(104-12)4,.

(91)

Из сказанного следует, что сердечник должен иметь
высокую индукцию насыщения и малые потери в магнит-
ном иоле тока повышенной частоты, быть прочным на
изгиб.
Что касается сечений других участков магнитной
цепи, то они могут быть выбраны нз условия получения
в них индукции 1—1,5 Т

По кривой намагничивания двигателя определяют
для данной индукции в сердечнике м. д. с. обмотки ст л
тора. При заданном напряжении и частоте тока пуска
определяют параметры обмоток, обеспечивающие созда
пне необходимой м. д. с. в режиме холостого хода. Зная
параметры обмоток и синхронную скорость поля, оиреде
ляют механические характеристики пуска.

Индуктивные сопротивления двигателя при промыт
ленной частоте определяют в нервом приближении hi
соотношения

т J» /т’

а активное сопротивление гт нз формулы

Для данной начальной скорости прокладчика и пара
метров обмоток двигателя в режиме торможения нахо-
дят напряжение питания двигателя током промышленной
частоты.

Проектирование линейного асинхронного двигателя,
отвечающего требованиям технологического процесса,
конструкции станка и энергетики электропривода, явля-
ется технически сложной задачей.

Ее решение требует рассмотрения ряда вариантов
конструкций двигателя, схемы управления. Она может
быть успешно решена при использовании методов, осно
ванных на применении вычислительных машин.

Наибольший практический интерес представляю!
варианты, которые обеспечивают получение высокой
скорости прокладчика при пуске, минимальные размеры
сечения прокладчика и расход электроэнергии. Частота
тока пуска и полюсное деление обмотки могут при этом
варьироваться. Установлено, что получение высоких ско
ростсй прокладчика тем труднее, чем меньше его попе
речное сечение. Выход из данного положения может быть
найден путем отказа от центрального ферромагнитного
сердечника и создания нового технологического процесса
который позволит использовать прокладчики, имеющие
длину меньше, чем активная длина статора [Л. 90]. Для
92
Ион цели может оказаться целесообразным переход к
Двигателю с поперечным магнитным потоком. При раз-
работке линейного асинхронного двигателя теоретические
расчеты целесообразно дополнять исследованиями экспе-
риментальных образцов. Это особенно необходимо для

«гочнения конструктивных размеров амортизатора, про-
Вкладчика, а также сопротивления последнего, потерь
юергин в стали и оценки влияния краевых эффектов.

Глава пятая

ЭНЕРГЕТИКА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЛИНЕЙНЫМ
АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Энергетические показатели электропривода с линей-
ным асинхронным двигателем являются следствием трех
основных факторов: качества линейного асинхронного
двигателя и аппаратов управления, а также режима
работы. В установившемся режиме па к. п. д. существен-
ное влияние оказывают воздушный зазор и конструкция
вторичного элемента. Оценку влияния этих параметров
«а работу линейной асинхронном машины целесообразно
[проводить с помощью коэффициента добротноски элек-

•рической машины [Л. 17, 74].

Добротность G определяется отношением полезной
ющности Рп машины к мощности Ра возбуждения:

6 = />„//>„.

(92)

Для данной номинальной скорости добротность ма-
шины постоянного тока равна:

с=кл

(93)

где /, 1,я — токи якоря и возбуждения, Ф — рабочий по-
ток статора; U — напряжение питания; Кл—коэффици-
ент пропорциональности; R~~ активное сопротивление
якоря; L — индуктивность статора

Для индукционной машины переменного тока полез-
ная мощность при заданном скольжении пропорциональ-
на частоте тока сети, а потерн возбуждения определяют-
ся потерями в статоре от тока холостого хода. Поэтому
при переходе от базисной частоты ft на более высокую /2
с машины можно спять ту же мощность при мсньп м
моменте. Для создания меньшего момента требует я
в меньшая индукция рабочего зазора и соответ
стненно ток холостого хода. Благодаря этому потер i
холостого хода обратно пропорциональны частоте то i
сети.

Следовательно, для индукционной машины справе
лива зависимость

G=<*L/Rt,	(91»

где /?г — активное сопротивление вторичного элемента
Добротность линейной асинхронной машины с лис
вым вторичным элементом равна [Л. 17]:

0 = 2|1^тг/лЛр.	(9.»>

где р— удельное сопротивление вторичного элемент
h — воздушный зазор.

Очевидно, что при большом воздушном зазоре и не
изменной скорости ноля добротность машины, а следов т
тельпо, и к. п. д. можно увеличить за счет увеличении
полюсного деления и снижения удельного сопротивления
вторичного элемента.

Что касается воздушного зазора линейной аенпхро
пой машины, то он как параметр для расчета рабочет «
магнитного потока не всегда имеет место. Так, например
аналогично обычным электрическим машинам определи
стся эквивалентный воздушный зазор в магнитно-двусто
роняем двигателе. В магиитно-односторопием двигателе
с поперечным или аксиальным магнитными потоками ра-
ционально говорить не о воздушном зазоре, а о магнит
ной проводимости для потока через активную повер
ность вторичного элемента.

Введение железа в конструкцию вторичного элемента
уменьшает эквивалентный воздушный зазор. Однако при
этом могут увечнчнваться механические потерн от сил
трения, обусловленных песко.мненспрованиым прнтяж1
пнем вторичного элемента к статору. Используя скошен-
ные пазы в статоре или вторичном элементе, можно сии
знть потерн, обусловленные коммутационными явлениями
при входе и выходе вторичного элемента нз статора.

В системе электропривода возвратно-поступательно!о
движения линейный асинхронный двигатель работает в
режиме частых включении, связанных с пуском и тормо
жепнем. Применительно к условиям ткацкого станка
<м
Полезная работа линейного асинхронного двигателя сво-
рится к осуществлению прокладки инти и составляет
Незначительную часть от энергии, потребляемой нз сети.
Octiobi ая часть энергии выделяется в виде тепла в про-
шадчнкс и статорах двигателя. Нагрев двигателя явля-
ется в ряде случаев препятствием для получения хороших
Воростных показателен электропривода в длительном
жиме. Опыт показывает, что расход энергии приводом
Прокладчика в общем небольшой. Поэтому эпергонотреб-
Бгкнс двигателя представляет интерес главным образом
В точки зрения нагрева. Потери энергии и условия отво-
да тепла от прокладчика и статоров двигателя различны,
[что обусловливает их различный нагрев. Конструктивны-
ми мероприятиями возможно изменять потери энергии
в отдельных элементах двигателя. Оценку влияния тех
[или иных мероприятий можно проводить эксперименталь-
но и расчетным путем Экспериментальный метод дает
жболее достоверные сведения, но трудоемок, требует
Изготовления опытных образцов и проведения значитель-
ного объема измерений. Расчетный путь при нспользова
ин современной вычислительной техники может уско-
рить получение требуемого варианта конструкции дви-
гателя.

[ Сложность физических процессов, протекающих в лн-
кйной асинхронной машине, затрудняет пх математн-
мское описание. Принимаемые при расчете механических
характеристик допущения в отношении отсутствия про-
дольного краевого эффекта, насыщения мапштопровода.
влияния пазов и т. п. приводят к тому, что расчетные
энергетические показатели у машины должны быть заве-
домо лучше, чем экспериментальные, и это необходимо
учитывать.

При правильном конструировании магнитной системы
и при большом числе пар полюсов относительное влия-
ние указанных явлений па энергетику линейной асин-
хронной машины цилиндрического типа может быть
незначительным. Основная часть потерь обусловливается
пуском и торможением. Уравнения линейного асинхрон-
ного двигателя, учитывающие электромагнитные пере-
ходные процессы, наиболее точно отображают физиче-
скую картину явлений. Поэтому иа их основе может быть
более точно определено энергопотребление.

Влияние электромагнитных переходных процессов на
механические характеристики двигателя может быть
w '

уменьшено подбором параметров его обмоток (гл. 3)
Известны также методы, основанные на неодноврсмен
ном включении фаз обмотки с помощью тирнстов, прел
включения конденсаторов и т. и. Чтобы определить целе
сообразность исключения влияния электромагнитных про-
цессов, необходимо также знать их влияние на энергетн
ческис показатели двигателя. Для этого рациональновна
чале определить энергетику двигателя без учета влияния
электромагнитных переходных процессов.

При расчете энергетики двигателя принимаются соот
ветственно те же допущения, что и в гл. 2 и 3 при опре-
делении его механических характеристик. Можно также
не учитывать влияние отскоков прокладчика от амортиза
тора при фиксации его в крайнем положении на энерге
тику процесса.

5-1. Энергетические показатели работы
линейного асинхронного двигателя без учета
электромагнитных переходных процессов

Потерн энергии в прокладчике U7nu за один цикл
равны:

иГ. + Мг+и/з,	(96)

где U7!, 1Р2, 1Г3 — потери энергии в прокладчике соотвс 
ственно при пуске, генераторном торможении н фиксации
в крайнем положении бегущим магнитным полем:

‘г

= J F(n.p—o)d( = j m^-(o,p —о)Л= ‘

6

= J mdv(vot,— v)=m Ь0рО„.р------f5-);	(97)

О

f9	ГЖ Т

U^a = J ni^-(u — v„)clt— j mdv(v— о,т) =

0	P»t

=4-т(«„.т — 4>t)’;	(98)

ft7, = f F (y„ — v) dt ^F*	(99)

SO
где /,,, /т,	— время разгона, торможения и фиксации

прокладчика в крайнем положении электромагнитным
[полем; f1IJT — тяговое усилие, действующее на иепо-
[движный прокладчик при питании статора током тормо-
жения.

При генераторном торможении часть кинетической
энергии it7* прокладчика возвращается статором в сеть:

/у	г»и т

|rt = j m~v<l,dt = j WTO,,,</«=•/«(о,..tt'oT—w’,)- (100)
u

Из (100) легко определить, что наибольшая энергия
рекуперируется при for = 0,5 Оп.т, которая равна половине
I кинетической энергии прокладчика перед торможением.

В реальном электроприводе прокладчика

1 «=0,14 о||т, а рекуперация энергии равна приблизительно
24% кинетической энергии прокладчика.

Средняя мощность потерь Ра в прокладчике

(101)

а возвращаемая в сеть Р^ равна:

Рре«—-(щГ ,1‘	(Ю2)

Потери энергии в статоре определяются несколько
сложнее, чем в прокладчике Сравнительно большой
рабочий зазор обусловливает относительно большие токи
холостого хода, которые необходимо учитывать в расче-
тах. Как следует из схемы замещения (рис. 24, в), потери
в статоре складываются из потерь от тока /0 в сопротив-
лениях Г| н г,„ и потерь от тока /"2 в сопротивлении п:

W7 = 1Г5 + U76 + U7, + «78 + ,Г8(

(ЮЗ)

где И7,- — потерн в статоре за цикл; IFs, №$ — потери
в статоре при пуске от токов /ор и /"гр; W7?. потери
в статоре прн торможении от токов /от и /"2т; I*7» — по-
терн в статоре при фиксации прокладчика от тока /гт(кл)',

('-₽ + '’№	(104)

/ р = /р4~ /х.х.р!

7-790

97
G.x.p—продолжительность работы статора в режиме хо
лостого хода после окончания процесса разгона проклад
чнка;

Г	I

»".=3 [	Л;

(Ю5)

(г.+г,,,)/',.

(106)

где t't — tt+ii.ii', txi-r — продолжительность рабо ы
двигателя в режиме холостого хода па частоте тока тор
можеппя (от момента включения до начала процесса
торможения прокладчика);

IV. = 3 f (/''„J’r.Aj/;

(107)

И/. = 3(/"„(ЖЭ))3г,/ф.	(108)

Энергия lFe и IPs определяется после нахождения
значений х, х, t, 1"г по уравнениям, приведенным в гл. 2

Средняя мощность, потерь в статоре двигателя равна

в7» + IF. + if, + IF, + IF, „
GO

(1 9)

Средняя потребляемая двигателем мощность равна:

2 + IF, + IF, + В7, -IF.+ IF. + IF. + IF, + IF, + IF,
------------------——iCo

(HO)

5-2. Энергетика электродвигателя с учетом
электромапгитиых переходных процессов

Потерн энергии за цикл ь?ц (разгон- торможение
фиксация) определяются как сумма потерь в проклад
чнке, обмотке статора п мапштопроводе [Л 30]:

11^=1Ра.ц+и75|1+и7«2+и^т,

(1И)
где W\n, 1ГМ2—потери и меди активной и неактивной
части статора; WzCt — потери в стали;

U'u.u * j’ (£,+ <+ О	(О Л +

о

+ J Ф(С+ С+ О rM)dl;

(112)

UZ«- * р%+ $₽+ i2Cf)rM)dl +
+ 5*«;1+4 + ‘с1)''.^(0Л;

(ИЗ)

XdKx(l)rldl +

(114)



здесь «л, in. ic — .мгновенные фазные токи статора;
io, <ь, i — .мгновенные фазные токи прокладчика; «*д,
т*в, i*c—мгновенные значения тока холостого хода ста-
тора; Гр — продолжительность подключения статора к
сети повышенной частоты; Т—электромагнитная постоян-
ная времени двигателя в режиме холостого хода; Kv (/),
Кг (0 — коэффициенты погружения прокладчика в ста-
тор, выраженные в функции времени, для процесса раз-
гопа п торможения.

Потери в стали определяются из точной схемы заме-
щения двигателя, приведенной в гл. 2.

Мгновенные значения фазных токов статора и про-
кладчика могут быть определены через потокосцепления
с помощью уравнений (39). (40).

Значения ишегралов в (112) — (114) рассчитываются
с учетом начальных значений токов, а также значения
7»	99
К (I), определяющего положение прокладчика в статоре
Так, при вычислении lFlllt начальные условия таковы
«ар=»ьр=«'ср=0; Кр(/)='1; iOT, 6,т, «,т соответствуют зна
четно тока холостого хода в .статоре к началу торможс
ипя прокладчика, когда /(т (/)=(); конечные условия
КР (0=0, Кт (0 = 1; прн t — K функция Кт (Останови!
ся равной единице и сохраняет это значение в течение
времени /ф.

Начальные и конечные условия при определении но
терь IV’mi в меди активной части статора те же, что и для
уравнения (112).

Определение потерь в неактивной части статора
относящихся к процессу пуска, ведется из условия, что
начальные значения токов «Лр, iIJp, «ср различны для
каждой катушки и берутся равными току в момент, когд
прокладчик выходит из пределов данной катушки при
1>(Р, Кт(/) = 1 иди Кр(/)=0. В начальный период «лг
>вт, «ст. Кт W) в (114) равны нулю. При (=G.x t катушки
начинают последовательно становиться активными
в связи с погружением прокладчика в статор, что отобра-
жается возрастанием Кт (f).

Интегрирование (112)— (114) после подстановки
значений мгновенных токов, выраженных через (38) —
(40). без применения вычислительных машин практичес
ки невозможно.

Достаточно точно интегралы уравнений (112—(114)
определяются как сумма большего числа слагаемых при
малых интервалах времени. Прн вычислении суммы
используются мгновенные значения 4rxi, 4fwi, V»2. 'Йуг, л
полученные с ЦВМ пли ЛВМ при расчете переходных
процессов в двигателе.

Таким образом, определены потерн энергии в проклад
чике при пуске с помощью конкретного статора линей
пого асинхронного двигателя. Масса прокладчика 50 г;
скорость поля 27,5 м/с; конечная скорость прокладчика
24,05 м/с. На рис. 59 представлена зависимость мощно-
сти Р-2 потерь в прокладчике в функции времени, мню
венная мощность вычислялась через 0,0005 с. Энергия
потерь пропорциональна площади под графиком Р?р (()
и равна 31,5 Дж.

Потерн энергии без учета электромагнитных переход-
ных процессов согласно (97) равны 19.1 Дж. Следова-
тельно, электромагнитные переходные процессы увеличи-
вают потери в прокладчике при пуске в 1,65 раза.

IO0
Анализ уравнений, описывающих энергетику работы
линейного асинхронного двигателя, позволяет определить

меры по снижению расхода электроэнергии при исполь-
зовании его в условиях ткацкого производства. Прежде
всего необходимо создать условия для свободного движе-

ния прокладчика в направляющем канале за счет точ-
еного изготовления, подбора материалов поверхностей
трепня и смазки, а также за счет выбора технологичес-

кой схемы прокладки ни-
ти, обеспечивающей ее
....шальное натяжение.
Эти условия позволяют
получить минимальную
массу прокладчика и со-
ответственно потребляе-
мую мощность в пере-
ходных режимах. Рацио-
нально по возможности
увеличивать заправочную
ширину станка. Срав-
нительно большой ра-
бочий зазор двигателя

Рис. 59. График мощности потерь
в прокладчике при пуске в функ-
ции времени.

предопределяет существенные потерн в режиме холостого
хода. Поэтому схема управления должна исключать
работу двигателя в режиме холостого хода. Значитель-
ное снижение потерь в статоре и прокладчике может

быть достигнуто за счет уменьшения влияния электро-
магнитных переходных процессов, выполнения двигате-
ля с оптимальными конструктивными размерами и пара-
метрами обмоток. Применение двигателя с переменным
шагом обмотки, а также источников питания переменной

частоты также может дать снижение расхода энергии, по
оно связано с усложнением изготовления двигателя и

привода в целом

Прн рассмотрении энергетики двигателя не учитыва-
лось влияние зубцового и продольного краевого эффекта
В [Л. 5] дан расчет влияния продольного краевого
эффекта на энергетику двигателя в установившемся
режиме работы. Очевидно, его действие будет аналогич-
но и в переходных режимах При использовании компен-
сирующих обмоток следует учитывать, что они также
потребляют энергию. Целесообразность их применения
определяется исходя из общего энергопотребления дви-
гателя в заданном режиме работы.
Глава шестая

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ
АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

В зависимости от конкретных условий для управле
пия работой линейного асинхронного двигателя исполь
зуется автоматическое или ручное управление Автоматп
чсское управление осуществляется по программе или в
функции положения механизмов производственной маши-
ны при использовании путевых выключателей. При авто-
матическом регулировании скорости вторичного элемен-
та могут быть использованы известные способы регули-
рования обычного асинхронного двигателя со стороны
статора Скорость измеряется с помощью тахогенератора
вращающегося типа, установленного, например, наста
торс [Л 48]. Его привод осуществляется путем сцепле
пня диска, насаженного на вал тахогенератора, с вто-
ричным элементом. Более компактное устройство для
измерения скорости вторичного элемента может быть
выполнено па принципе асинхронного тахогенератора
В этом случае [Л. 105] обмотка возбуждения, питаемая
переменным током, и генераторная обмотка устаивали
ваются на статоре. Прн движении вторичного элемента
в генераторной обмотке наводится э.д. с. с частотой тока
возбуждения, пропорциональная скорости Ниже для
примера рассмотрено автоматическое управление приво-
дом прокладчика инти ткацкого станка.

6-1. Цикловая диаграмма работы электропривода
прокладчика нити

Для выполнения операции прокладки нити отводится
вполне определенное время в цикловой диаграмме ткац
кого станка п соответственно угол поворота главного
вала станка. При проведении расчета цикловой диаграм-
мы работы электропривода возратно-поступателыюго
движения должны быть заданы скорость п станка и его
заправочная ширина L3. семейство характеристик пуска
и торможения двигателя, потери скорости Ао/4 про-
кладчика на I м пути при движении по инерции в ианрав
ляющем капало, угол «„ попорота главного -пала стайка,
отводимый на работу электропривода. Так как скорость
движения прокладчика в направляющем канале, про-
102
должптелыюсть пуска и торможения пел и пси по зависят
от напряжения, то приходится с помощью графоаналити-
ческою метода находить ряд вариантов и из них выби-
рать наиболее приемлемый Первоначально определяются
ориентировочные значения напряжении питания статоров
двигателя при пуске Uf, и торможении 17т.

Исходя из заданных параметров определяется время
tn. отводимое па работу привода прокладчика:

t __ оп 60 __а„

и-_зао п ~ би ‘

(Н5)

Время ta состоит из ряда слагаемых:

/«=/₽ +/св + G+/ф.	(116)

где 1СЛ — время движения прокладчика по инерции в на-
правляющем канале.

I __21

'<=•= V„.,-iu(L,-2la),2l. :	(117)

здесь /ц — длина прокладчика, равная длине статора /<•;
г’пр—начальная скорость прокладчика, т. е. скорость
после окончания разгона.

Скорость т прокладчика в конце движения по нпер-
цпп равна:

Ц.л = «в.р — ^(L3 — 21 „).

(И8)

Анализ экспериментальных графиков показывает, что

для скорости

удара

прокладчика в амортизатор, равной

скорости поля торможения, можно принять следующее
соотношение времени пуска и общего времени торможе-

ния:

/т + /ф—2/р.

(119)

С учетом (117) и (119) уравнение (116) примет вид:

Л. '' 3/р-ф

С>,.р —ae(l»-2/D)/2Z, •

(120)

По .характеристикам /,,(Л7Р) и vv(Up) определяются
время пуска и начальная скорость движения прокладчи-
ка по инерции в канале, удовлетворяющие условию (120).
Вслед за этим определяется скорость и,1Т по (118), и для
нее с помощью характеристик процесса торможения вы-
бпрают значение t/T и находят общее время торможения
<т + Л|>- Выбор значения проводится с учетом ликвида-
ции магнитным нолем торможения отскоков прокладчика
от амортизатора и последующий его фиксации механиз-
мами станка. Найденные значения скорости и времени
подставляют в (120) и производят вычисление. Если ле-
вая и правая части (120) отличаются существенно, то
проводится повторный расчет и т. д.

Рис. 60. Графики переме-
щения вторичного эле-
мента в функции време-
ни при наиболее харак
терных значениях напри
жеиия питания линейно-
го асинхронного двига-
теля в режиме пуска и
торможения

'-Ур-Ь'а...	»-

^-t'p.a'AWp-

Лб,. 3-</р-У -дор;

0,-1/, „+ДЦ,.

В реальных условиях характеристики линейного асин
хроипого двигателя несколько изменяются вследствие
изменения напряжения питания и сопротивлении обмо-
ток. Рисунок 60 иллюстрирует влияние упомянутых изме-
нений на график перемещения прокладчика в функция
времени. График / относится к случаю, оцисаииому вы
ше: Uv=Up.u, Ur=UrM. Участок Ои соответствует разго-
ну прокладчика, ab—движению по инерции, fee — тормо-
жению и фиксации в крайнем положении. График 2 ил-
люстрирует случай, когда напряжение при пуске макси-
мально ((7|t=C/p.n+Al/p), а при торможении минимально
(Ur = Ur.u— А(7Т); параметры обмоток двигателя в этом
случае наиболее благоприятные для uo.iweiutfi наиболь-
шей скорости при пуске. Процесс пуска согласно графи
ку 2 протекает за время, соответствующее Оа', движение
но инерции — а'Ь', торможение и фиксация—feV. Гра-
фик 3 построен для минимального напряжения пуска
(£/р=(Ур.1|—ч\(7р), максимального напряжения торможе-
ния (Ur=Ur„+AU-r) п неблагоприятных с точки зрения
получения скорости прокладчика при пуске параметров
обмоток двигателя. Процесс пуска по графику 3 закан-
чивается в точке а", прокладчик приходит к принимаю-
щему статору в момент времени Ь". Торможение в при-
1Ш
нимающе.м статоре протекает наиболее интенсивно, в
(связи с чем прокладчик проходит путь, равный длине
статора, за наибольшее время; с учетом процесса фикса-
ции торможение заканчивается в точке с".

Под влиянием изменения напряжения питания двига-
теля главного привода станка и нагрузки на валу сред-
няя скорость станка изменяется на ±Лп. Поэтому в рас-
четах необходимо брать вместо /„ время t'n, которое оп-
ределяется по формуле

t'a=tnn/(n+&n).	(121)

Номинальное напряжение питания линейного двига-
теля при пуске и торможении определяется с учетом гра-
фика 3 рис. 60 из условия, что

/Zir2s^p + ^св + it + /ф.

Если принять, что график / па рис. 60 относится к по-
минальному режиму, а 2 п 3— к режимам, обусловлен-
ным отклонением напряжения питания и сопротивлений
обмоток, то легко определить минимальный угол вклю-
чения аппаратов управления в градусах угла поворота
главного вала при установившейся скорости станка.

Так, для пуска

а9—0а”—^ = 0а',— п'. ,	(122)

г	п—Лп 1а	п — hn	'	1

для торможения и фиксации

а^^Ь’с"-----!L—^=zb'c"	6/1*. .	(123)

и	п — ill f,	п — Лп	'	'

Интервал апт между моментом выключения статора,
осуществляющего разгон, и включением другого статора
в режим торможения равен:

<хи , = a"V п~п&п — a”V 6(ц — Дл),	(124)

где 1ц—время цикла станка при номинальной скорости.

Приведенные выражения справедливы для случаев,
когда отсутствуют какие-либо аппараты управления, кор-
ректирующие включение двигателя в зависимости отско-
5-790	105
ростн станка или напряжения питания линейного асин-
хронного двигателя.

В данном случае колебания напряжения питания ли-
нейного двигателя и скорости главного вала станка при-
водят к необходимости некоторого увеличения продолжи-
тельности включения статоров и ввиду этого к ухудшению
энергетических показателей привода. Расход энергии
можно уменьшить за счет правильного выбора рабочей
точки иа характеристике скорость — напряжение питания
линейного двигателя, использования для главного при-
вода станка асинхронного двигателя с жесткой механи-
ческой характеристикой н за счет введения автоматичес-
ких регуляторов основных параметров, определяющих
циклограмму. Выбор мероприятий зависит от конкретных
требований.

6-2. Управление работой двигателя

Работа электропривода возвратно-поступательного
движения в условиях ткацкого станка связана с частыми
подключениями линейпого асинхронного двигателя к нс-
очиику тока промышленной и повышенной частоты. Так,
если станок работает при частоте вращения главного ва-
ла 400 об/мин, то за I ч работы двигатель 24 000 раз под-
ключается к сети промышленной частоты и столько же
к сети повышенной частоты Мгновенные значения тока
равны 30—50 Л и более при сравнительно низком коэф-
фициенте мощности нагрузки и напряжении порядка 120 В.
В связи с этим рационально для управления работой
электропривода использовать силовые тиристоры. Приме-
нение тиристоров представляет интерес также и с точки
зрения устранения вредного влияния электромагнитных
переходных процессов, связанных с коммутацией, за счет
неодновременного включения фаз двигателя к сети.

Решение задачи может вестись по линии создания
контактно-бесконтактных или бесконтактных схем управ-
ления. Коптактно-бесконтактпые схемы используют кон-
такты для переключения силовых цепей бе-з тока и три
однофазные группы тнристов для коммутации тока. Эти
схемы требуют небольшого числа тнристов, но наличие
контактных групп является потенциальным источником
механических поломок в системе управления стайка.

Принципиальная схема электропривода прокладчика
с бесконтактным управлением представлена па рис. 61.
ИЮ
В приведенной схеме пспотьзовапы симметричные управ-
ляемые вентили. Применение вместо симметричных вен-
тилей тнристов увеличивает габариты и усложняет уст-
ройство управления. Схема построена исходя из необхо-
димости обеспечения тиристорным выключателем ряда

доп

Рис. 61 Принципиальная сксма электропривода прокладчика с бес-
контактным ynpaiwciiiicM.

/. 2 —статоры; J — щюклллчкк: <—/5 — сиывсторы.



последовательных во времени переключений различных
электрических цепей. Вентили 4—9 обеспечивают под-
ключение статоров 1 и 2 двигателя к сети повышенной
частоты Л для осуществления разгона прокладчика 3, а
вентили 10 -15— к источнику тока промышленной часто-
ты с целью торможения прокладчика. Очередность н про-
должительность включения вентилей показаны иа цикло-
вой диаграмме, представленной па рис. 62, которая ил-
люстрирует включение вентилей за два оборота главного
вала станка, что соотетствует движению прокладчика из
Одного крайнего положения н другое и обратно. Включе-
8*	107
•

иие и отключение вентилей осуществляются бесконтакг
ними датчиками перемещения, которые управляются от
главного вала станка. В качестве датчиков могут быть
применены известные тины индукционных и фотоэлектри
ческпх путевых выключателей

При пуске, торможении и ручной прокрутке стайка
частота вращения главного вала меньше расчетной, поэ
тому прокладчик придет к принимающем)' статору рань

Рис. 62. Цикловая диаграмма .работы управляемых веатнлеЛ э.тек
троиривода возвратно-поступательного движения.

шс, чем последний будет включен в режим торможения
Это приведет к отскоку прокладчика от амортизатора и
остановке станка с помощью контрольных механизмов.
Поэтому при скорости станка меньше расчетной схема
управления станка обеспечивает более раннее включение
тиристоров цепей торможения. На рис. 62 продолжнтель
ность включения тиристоров 13, 14, 15 и 10, И, 12 прн
скорости станка меньше расчетной показана соответст-
венно пунктирами Ос и dg Для исключения влияния элек
трических наводок на работу управляемых вентилей п
упрощения обслуживания электрооборудования возмож-
но объединять бесконтактные датчики и вентили в одно-
фазные блоки. Такие блоки могут быть унифицированны
ми и взаимозаменяемыми. С учетом развития силовой
полупроводниковой техники рационально совершенство-
вать бесконтактную схему управления.
6-3. Источник тока повышенной частоты для питания

линейного асинхронного двигателя

Специфика работы электропривода возвратно-посту-
пательного движения требует периодических подключений
'пшенного асинхронною двигателя к источнику тока по-
вышенной частоты. Для конкретных типов приводов дли-
тельность включения в зависимости от скорости проклад-
чика составляет 0,01—0,015 с, а интервалы между вклю-
чениями 0,15—0,3 с. Выше отмечался сравнительно низкий
cos двигателя. Ч го касается наибольшей активной мощ-
ности, потребляемой двигателем в режиме короткого за-
мыкания, то для обеспечения конечной скорости проклад-
чика 23 м/с она равна приблизительно 3 кВт (полная
мощ1 )сгь около 10 кВ-Л) и растет с увеличением скоро-
сти. К сказанному следует добавить, что ткацкие станки
являются массовым оборудованием, поэтому стоимость,
надежность, простота и к. п. д. источника тока повышенной
частоты имеют существенное значение. В принципе пита-
ние станков током повышенной частоты может осущест-
вляться от общей цеховой нреобразова гедыюн подстан-
ции, источника небольшой мощности, обеспечивающего
группу станков, или от индивидуального источника. Каж-
дый из вариантов имеет свои недостатки и преимущества.
Выбор варианта представляет некоторую трудность и за-
висит от технических требований и экономических пока-
зателей.

Первый вариант требует меньших капитальных затрат
на один станок, имеет больший к. н. д. и проще в обслу-
живании. При питании от мощной преобразовательной
подстанции гораздо проще получить высокую скорость
прокладчика, чем при питании от источника малой мощ-
ности. Однако при этом па фабриках требуется сооруже-
ние преобразовательных подстанций и распределительных
сетеп тока повышенной частоты, что наиболее удобно сде-
лать при строительстве новых цехов, оснащаемых одно-
типными станками. При питании от общей подстан-
ции усложняется регулировка напряжения н практиче-
ски невозможно регулировать частоту тока на каждом
станке.

Отрицательное влияние повреждения распредели-
тельной части или подстанции на работу станков может
быть сведено к минимуму за счет резервирования пита-
ния и переключения распределительной сети.
Групповой источник питания несколько дороже, чем
общий, однако он позволяет регулировать частоту тока
для небольшой группы станков (20 —30) и его гораздо
легче зарезервировать. Индивидуальный источник тока
требует существенно больших затрат па оборудование и
имеет хуже к. п. д., что определяется импульсным харак-
тером нагрузки, но позволяет проводить как частичную
так п полную замену станочного парка существующих
ткацких цехов без дополнительных затрат па капитальное
строительство. При индивидуальном источнике питания
.....мальвы длина подводящих электросетей н их влия-
ние иа напряженно нагрузки. Автономный источник пита-
ния позволяет регулировать скорость прокладчика каж-
дого станка за счет изменения частоты и напряжения и
тем самым способствует расширению его технологических
возможностей.

. Известно несколько типов источников тока повышен-
ной частоты: статические — тиристорные, ламповые, фер-
рорезоиаисиые; вращающиеся электромашпппые—синх-
ронные, индукторные п асинхронные генераторы, синхрон-
но-реактивные преобразователи частоты.

Из статических преобразователей частоты наибольший
интерес представляют тиристорные преобразователи.

Ориентировочные расчеты показывают, что использо-
вание существующих преобразователей в качестве груп-
повых источников тока незначительно увеличивает капи-
тальные затраты иа оборудование ткацких станков п при-
емлемо для промышленности.

Синхронные и асинхронные электромашинпые преоб-
разователи частоты с контактными кольцами нежелатель-
ны для условий ткацких цехов, имеющих повышенное
содержание текстильной пыли; синхронные генераторы
с постоянными магнитами дороги и имеют незначительную
номинальную мощность. Представляют интерес индук-
торные генераторы и асинхронные генераторы с самовоз-
буждением. Их недостатки в основном сопряжены с на-
личием вращающихся частей, шумом, большой массой и
сравнительно невысоким к. п.д. К. недостаткам асинхрон-
ных генераторов также следует отнести наличие конден-
саторной батареи для самовозбуждения, а к преимущест-
вам— самозащиту от коротких замыканий.

Автоматическое управление работой электропривода
в системе ткацкого станка весьма просто решается при
использовании программного устройства иа силовых ти-
пи


рпсторах, приводимого в действие г швпым валом станка.
Обеспечение станков током повышенной частоты не вы-
зывает принципиальных затруднений н может быть выпол-
нено на безе серийных преобразователей. Следует приз-
нать актуальной проблему создании простых и надежных
индивидуальных источников тока повышенной частоты,
работающих в импульсном режиме.

Глава седьмая

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ПРИВОДА
ОЗВРАТНО ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Экспериментальные исследования линейных асинхрон-
ных двигателей и привода возвратно-поступательного дви-
жения представляют особый интерес, поскольку теорети-
ческие исследования сопряжены с значительными труд-
 постами и требуют принятия ряда допущений. В данном
случае они служат не только для проверки влияния при-
нятых допущений и подтверждения результатов теорети-
ческих исследований, ио приобретают самостоятельное
значение, позволяя изучить ряд сложных в теоретическом
отношении режимов работы и схем управления. Некото-
рая сложность экспериментальных исследований линей-
ного асинхронного двигателя обусловлена необходи-
мостью измерения текущих значений .сравнительно боль-
ших линейных скоростей (30—40 м/с) и ускорений (1 —
210‘ м/с’). В условиях, когда масса прокладчика мала
(50 г), а перемещение равно 0,7 м. соединение с проклад-
чиком датчиков скорости и ускорения существенно увели-
чивает массу подвижной системы, что влияет иа ускоре-
ние, скорость в конце переходного процесса и продолжи-
тельность последнего. Поэтому данные приборы
использовались лишь прн выявлении качественной сторо-
ны явлений при пуске и торможении. Полученные с их
помощью результаты сравнивались с теоретическими зна-
чениями и являлись критерием правильности методики
расчета. Широкие экспериментальные исследования ско-
рости прокладчика и длительности переходных процессов
при различных значениях параметров питания проводи-
лись с помощью более простого и удобного в работе стен-
да записи перемещения и электронного хронометра. Боль-
шую помощь экспериментальные методы оказали при
изучении распределения магнитного поля в рабочем зазо-
ре статора, определении нагрева,энергетики« работоспо-
собности электропривода.

7-1. Исследование механических параметров
и цикловой диаграммы электропривода
возвратно-поступательного движения

Принципиальная конструкция стенда для исследования
механических параметров привода представлела на рис. 63.
Два статора 1 и направляющий канал 2 установлены со-
осно на общем основании 3, что позволяет прокладчику
5 свободно перемещаться из одного статора в другой.
Расстояние между статорами взято несколько больше
длины прокладчика, благодаря чему исключается взаим
ное влияние электромагнитных полей, осуществляющих
разгон н торможение прокладчика, на механические ха
рактернстикн двигателя Стенд позволяет проводить как
раздельную, так н совместную запись перемещения, ско-
рости, ускорения прокладчика в функции времени при
разгоне, установившемся движении и торможении.

Запись перемещения в функции времени производит-
ся па вращающемся барабане 6, приводимом посредством
передачи 7 от электродвигателя (на рис. 63 не показан).
Для этого к прокладчику прикреплена упругая стальная
пластинка 4 с заостренным концом, а поверхность бара
бана окрашена водным раствором мела. Перед записью
осциллограммы прокладчик помещается в правый статор,
пускается двигатель привода барабана, подается напря-
жение торможения в левый! статор После подключения
правого статора к источнику тока повышенной частоты
прокладчик разгоняется и пролетает по инерции в левый
статор, где осуществляется его торможение. Писец про-
кладчика при этом записывает на поверхности барабана
зависимость перемещения в функции времени при разго-
не. Установка писца на правом конце прокладчика поз-
воляет записать график перемещения при торможении
и остановке у концевого амортизатора. Полученные ос-
циллограммы копируются на бумагу. Перемещение в дан-
ном случае записывается в натуральном размере, а масш-
таб времени определяется из выражения

Ай^бО/яПбОв,	fl 25)

где Mt — масштаб времени, с/мм; Лд— скорость враще-
ния барабана, об/мин; — диаметр барабана, мм.
Ю ff f2	f3 . /4

линейными асин-
хронными двига-
телями.
Па рис. 61,« и б представлены осциллограммы пере-
мещения прокладчика в процессе разгона и торможения,
соответственно, прн различных значениях питающего на-
пряжения. Осциллограмма / на рис. 64,о соответствует
минимальному, 7—максимальному значению напряже-
ния питания, а 2—6 — промежуточным значениям. Из
рис. 64,а следует, что увеличение напряжения питания
приводит к уменьшению продолжительности процесса
разгона. При исследовании влияния напряжения питания

Рис. W. Экснсрнмситальимс осиплюграмми перемещения проклад-
чика.

а — разгон; б — торможение.

принимающего статора па характеристики торможения
начальная скорость принималась неизменной. Па рис. 64,6
построен график перемещения в функции времени при
торможении прокладчика с начальной скорости 25 м/с.
Минимальному значению напряжения соответствует ос-
циллограмма 6, а максимальному — / В осциллограммах
рнс. 64,6 можно выделить два характерных участка. Так,
для осциллограммы 6 участок 1Г соответствует генератор
пому торможению, а /ф— удару прокладчика в амортиза-
тор и фиксации его в крайнем положении. При ударе
прокладчика амортизатор прогибается на \щ, ио затем
упругие силы отбрасывают прокладчик назад за линию
д=?с. соответствующую первоначальному положению
амортизатора, па величину \*i. Вслед за »тнм бегущее
поле торможения разгоняет прокладчик, он вновь удар»
ется в амортизатор и деформирует его на \аг, после че-
го вновь следует отскок. Деформации амортизатора н
отскоки прокладчика уменьшаются во времешь За окон-
чание процесса фиксации принимается момент времени,
114
после которого продольные колебания прокладчика мень-
ше 0,5 мм. Общее время торможения ("т равно:

Гт-G+U

(»26)

Из осциллограмм рис. 6-1,6 следует, что увеличение
напряжения торможения приводит к увеличению времени
tT н уменьшению /*. Увеличение времени tr с ростом на-
пряжения объясняется тем, что в этом случае усилие тор-
можения больше, прокладчик быстрее теряет скорость.
Следовательно, большая часть пути в статоре проходит-
ся с малой скоростью, близкой по значению к скорости
поля торможения (графики / и 2). Уменьшение времени
/ф обусловлено, с одной стороны, снижением скорости
улара прокладчика в амортизатор, а с другой стороны —
увеличенном тягового усилия двигателя.

Уменьшение напряжения торможения приводит к уве-
личению деформаций амортизатора прн ударе н отскока
прокладчика. На представленных графиках прокладчик
после отскока все же фиксируется у амортизатора элек-
тромагнитными силами. При дальнейшем снижении на'
пряжения отскок может быть так велик, что прокладчик
покинет пределы статора. Для данной начальной скорости
и массы подвижной системы существует минимальное
время торможения 1Т" при допустимой силе удара в амор-
тизатор. Максимальное усилие может быть определено
по прогибу Дй! амортизатора, если известна его характе-
ристика.

Зависимости максимальной скорости прокладчика прн
разгоне и минимальной в конце электрического торможе-
ния в функции напряжения представлены па рис. 65. Гра-
фика 1 получены по графикам рис 64 при определении
скорости методом графического дифференцирования, а
графики 2 построены по расчетным данным с учетом элек-
тромагнитных переходных процессов. Как видно из рис.
65.0, скорость прокладчика значительно отличается от
синхронной скорости поля Оор, что можно объяснить
влиянием электромагнитных переходных процессов, про-
дольным краевым эффектом и ограниченной длиной пути
разгона. Экспериментальный график на рис. 65,а лежит
несколько ниже расчетного, что обусловлено влиянием
внутреннего сопротивления источника тока повышенной
частоты (генератор индукторного типа ГТ-500/25) и при-
нятыми в расчете допущениями. За напряжение разгона
принималось напряжение иа статоре в режиме холостого
хода.

Характерной особенностью графиков скорости в функ-
ции напряжения UT при торможении является то, что
Скорость удара прокладчика в амортизатор уменьшается
с ростом напряжения. Причем теоретические и экспери-
ментальные данные показывают, что при генераторном
торможении скорость прокладчика может иметь значение

Рис. <55. Зависимости максимальной скорости прокладчика при пуске
(п) н минимальной при торможении (6) от напряжения.

/ — экспериментальные: 2 — расчетные.

меньше скорости о«т бегущего электромагнитного поля.
Данное положение объясняется влиянием электромагнит-
ных переходных процессе* в двигателе. График 1, най-
денный по экспериментальным данным, лежит несколько
выше расчетного графика 2, что связано с влиянием внут-
реннего сопротивления понижающего трансформатора н
изменением параметров обмоток двигателя при сравни
тельно высоких скольжениях.

Из графиков рис. 65.6 следует, что чрезмерное увели-
чение напряжения торможения практически не приводит
к уменьшению скорости удара прокладчика в амортиза-
тор. но требует увеличения расхода энергии и затягивает
переходный процесс.

Исследования процесса торможения при неизменном
напряжении питания принимающего статора показали,
что увеличение начальной скорости прокладчика до не-
которого значения практически не влияет на скорость его
удара в амортизатор. Дальнейшее повышение начальной
скорости приводит к резкому возрастанию скорости удара
116
Для записи осциллограммы скорости использовался маг-
нито-электрический датчик, состоящий из электромагнита
постоянного тока 13 и подвижной катушки 14 (рис. 63).
Электромагнит состоит из стальной трубы диаметром
70/60 мм и длиной 700 мм, па которую по образующей
цилиндра намотана обмотка возбуждения. Труба имеет
продольный паз размером 1 мм для размещения катушки
14. Витки катушки 14 намотаны изолированным медным
проводом марки ПЭВ-2 па легкую деревянную рейку так,
что одна из коротких сторон может находиться в рабочем
зазоре, а другая вне его. Длинные стороны катушки па-
раллельны осп электромагнита и находятся вне рабочего
зазора. Активное сопротивление катушки равно 6 Ом, а
се индуктивное сопротивление при частоте 100 Гц мало
по сравнению с активным. Благодаря этому общее сопро-
тивление практически не изменяется при внесении корот-
кой стороны катушки в рабочий зазор электромагнита,
чем обеспечивается достаточно высокая точность измере-
ния. Деревянная рейка имеет поперечное сечение в фор-
ме двутавра, благодаря чему она удерживается в рабо-
чем зазоре электромагнита. Электромагнит 13 (рис. 63)
крепится на основании стеида, а рейка катушки с помощью
легкой алюминиевой тяги 9 связана с прокладчиком нити.
Влияние электромагнитных полей рассеяния статоров
двигателя иа работу датчика скорости уменьшалось бла-
годаря применению магнитного экрана 8.

При движении катушки в рабочем зазоре электромаг-
нита индуцируется э. д. с.

Е* — В J»vtt>n2,

(127)



где В, — средняя индукция в рабочем .зазоре электромаг-
нита; /а — длина активной части короткой стороны катуш-
ки; V. Ын.2 — скорость и число витков катушки.

Выводные концы катушки 14 гибкими проводами под-
соединяются к шлейфу осциллографа, что обеспечивает
Дались графика скорости в функции времени иа фотобу-
магу. Для тарировки осциллограмм скорости использова-
лись данные, полученные иа стенде записи перемещения.
Тарировка скорости проводилась по ее максимальному
Значению в конце разгона. Достоинством рассмотренного
датчика скорости является то, что его подвижная часть
существенно легче, чем в датчиках с подвижным ферро-
магнитным сердечником.
Запись ускорения прокладчика проводилась с по
мощью акселерометра. В качестве чувствительного
элемента акселерометра использовалась стальная пла
стпнка // (рис. 63). Общие размеры пластинки 40Х
Х12Х1 мм, размеры копсольноА части 20X12X1 мм.
На консольной части наклеены два прополочных тензо-
датчика с базой 10 мм. 1 (.частника 11 акселерометра

Рис. 66. Осинл.тограмми скорости и ускорения прокладчика в тече-
ние одного хода.

а — экспериментальные; б — рассчитанные с учетом электромагнитных перс»
xv iiiNx прицессон.

крепилась к тяге 9 с помощью промежуточной втулки
12, установленной подвижно на направляющей 10.
Наличие направляющей позволило существенно умень-
шить влияние вибраций, действующих на акселерометр
в плоскости, перпендикулярной направлению движения

Проволочные тензодатчики акселерометра соединены
в открытый полумост и посредством гибкого провода
подключены на вход тензометрического усилителя. Вы
ход усилителя включай на шлейф осциллографа. В пре-
делах упругих деформаций прогиб пластинки прямо про-
порционален изгибающему усилию, значение которого
пропорционально ускорению. Изменение сопротивления
тензодатчиков вызывает соответствующее изменение
напряжения на диагонали моста. Следовательно, ус-
коренно преобразуется в напряжение, которое после
Н8
усиления регистрируется оснллографом. Для определе-
ния масштаба записи па осциллограмме ускорении по-
рядка 10‘ м/с2 обычно используют метод камертона.
Если одновременно ведется запись скорости, то мас-
штаб ускорения может быть найден расчетным путем
по осциллограммам 1Л 29]. В данном случае масштаб
ускорения А1а определялся по формуле

.U,=Fn/m/l,

(128)

где Го — усилие деформации амортизатора при ударе,
//; т—масса подвижной системы, кг; Л—отклонение
луча на осциллограмме (рис. 66, в), мм.

На рис. 66 представлены экспериментальные (а)
и теоретические, рассчитанные с учетом электромагнит-
ных переходных процессов (б), осциллограммы скоро-
сти н ускорения прокладчика в течение одного хода.
Участок 0—а на рис. 66,л соответствует разгону, а—б —
движению прокладчика в канале, б—в — торможению
магнитным полем, в—г—удару в амортизатор и фик-
сации в крайнем положении. В процессе движения про-
кладчика но каналу (участок а—б) его скорость не-
сколько уменьшалась. На рис. 66,6 начальная скорость
торможения принималась такой же, как и в эксперимен-
те. Сравнение расчетных и экспериментальных графиков
переходных процессов показывает достаточно хорошее
их совпадение. Колебательный характер ускорения
и скорости в процессе разгона обусловлен влиянием
электромагнитных переходных процессов. Некоторые
колебания скорости на осциллограмме в конце торможе-
ния обусловлены электрическими паводками в подвиж-
ной катушке датчика магнитным полем повышенной
частоты статора двигателя. Крепление к прокладчику
подвижной катушки датчика скорости и акселерометра
увеличило массу подвижной системы с 50 до 130 г.
Однако характер изменения скорости и ускорения про-
кладчика в переходных режимах сохраняется при из-
менении массы подвижной системы в достаточно широ-
ких пределах (гл. 3). Следовательно, описанные датчики
скорости п ускорения позволяют определить качествен-
ную сторону переходных процессов, протекающих
в двигателе, при неиагружеппом прокладчике.

Дополнительно скорость прокладчика и продолжи-
тельность переходных процессов измерялись с помощью
бесконтактных датчиков н электрического хронометра.
Па рис. 67,л приведена принципиальная схема уст-
ройства. Опа состоит из фотодиодов 1, формирователей
импульсов 2. частотомера-хронометра 3, источников
питания н осветителей (на рис. 67, а не показаны)
Формирователь импульсов 2 собран на трех высоко-
частотных транзисторах типа П-416 и включает в себя

Рнс. 67. Устройство для измерения скорости и времени движения
прокладчика,

а — структурная схема: 0 — расположение фотодатчнков и осастктелсА при
измерениях.

триггер Шмитта (транзисторы Г/н Г2) н эмиттерный
повторитель (транзистор ТЗ). Его применение обуслов
лево необходимостью получения малой длительности
переднего фронта запускающих импульсов, которая для
частотомера-хронометра Ф 599 не должна быть более
1 мкс. Формирователи импульсов питаются от стабили-
зированного источника постоянного тока напряжением
24 В. Осветитель фотодиода ФД 1 содержит электрн
ческую лампочку 5 и собирательную линзу 6 (рнс. 67,6).
В зависимости от конкретных условий может использо-
ваться один или несколько комплектов фотодиодов
с осветителями. Они стационарно устанавливаются так,
чтобы луч света, проходящий от осветителя к фотодиоду,
пересекал линию движения прокладчика. Осветители
120
питаются переменным напряжением через лабораторный
автотрансформатор, что позволяет регулировать их яр-
кость.

Установка работает следующим образом. Прн дви-
жении нз статора 4 прокладчик 7 перекрывает луч света,
идущий от осветителя к фотодиоду, изменяя освещен-
ность н соответственно ток фотодиода. Изменение тока
фотодиода вызывает срабатывание формирователя им-
пульсов. На его выходе возникает прямоугольный им-
пульс напряжения, длительность которого равна времени
затемнения фотодиода прокладчиком. Этот нынульс по-
дается на вход частотомера-хронометра и управляет его
работой. Результат измерения времени выдается в циф-
ровом виде с помощью индикаторных ламп частотомера-
хронометра.

Измерение времени разгона или торможения про-
кладчика статорами линейного асинхронного двигателя
производится с помощью одного фотодиода н осветите-
ля, которые устанавливаются (рис. 67, б) в начале зоны
разгона (положение Л) или торможения (положение Я).
При этом достаточно измерить время прохождения про-
кладчиком расстояния, равного его длине, так как длины
прокладчика и разгоняющего статора равны. Запуск
частотомера-хронометра производится передним фрон-
том прямоугольного управляющего импульса, а останов
задним фронтом того же импульса. Прибор работает
в режиме измерения длительности импульсов (Измере-
ние ти).

При определении скорости прокладчика в заданной
точке, например точке С, используется та же методика
определения времени. Средняя скорость определяется
делением длины прокладчика на время, измеренное
частотомером-хронометром.

Для измерения общего времени движения проклад-
чика нз одного крайнего положения в другое использу-
ются два комплекта фотодатчиков с осветителями
и формирователями. Один комплект устанавливается у
выхода из разгоняющего статора линейного двигателя
(положение Л). Его импульсы подаются иа вход пуск,
второй комплект—в точке D, соответствующей край-
нему положению прокладчика в тормозящем статоре.
Второй датчик выдает нмпул1>сы управления на вход
Стоп. При движении прокладчик пересекает луч света
первого датчика, а затем второго, н передние фронты
♦
импульсов запускают и останавливают прибор (режим
Измерение /). Заметим, что при остановке прокладчика
в крайнем положении возможны ei<o отскоки от аморти-
затора. При этом второй датчик выдает ряд импульсов
па вход Стоп частотомера-хронометра. Прекращение из-
мерения в данном режиме пронзой, ?т от переднего
фронта первого импульса. Поэтому последующие им-
пульсы не влияют на работу прибора.

Статоры линейного асинхронного двигателя создают
значительные электромагнитные поля рассеяния, кото-
рые могут привести к ложным пускам и остановам
частотомера-хронометра и тем самым сделать невозмож-
ным проведение измерений. Для устранения их влияния
формирователи импульсов располагались в непосредст-
венной близости от фотодиодов, заключались в сталь-
ные экраны и соединялись с частотомером-хронометром
и фотодиодами экранированными проводами. Частото-
мер-хронометр и источник питания располагались на
расстоянии 2,5—3 м от статоров линейного асинхрон-
ного двигателя, а их корпуса заземлялись.

При исследовании электропривода прокладчика из-
меряемое время изменялось в различных случаях в пре-
делах 0,01 -0,15 с. Максимальная относительная по-
грешность частотомера-хрономгтра в режиме Измерение
ти равна 0.01%, а в режиме Измерение t—0.02%.

При установке фотодатчиков неизбежно наличие
зоны печувств! те 1ЫЮСТН. Прн разгоне прокладчика опа
равна перемещению от начала движения до момента
срабатывания датчика, а в режиме торможения—от
момента срабатывания датчика до удара в амортизатор.
Погрешность измерения времени, обусловленная на
личнем зоны нечувствительности, является систематичес-
кой погрешностью, зависит от размера зоны нечувст-
вительности, скорости прокладчика и составляет для
данных условий в режиме измерения времени разгона
около 0,5%, в режиме измерения времени торможения
окаю 0,3%. В режиме измерения полного времени
патета прокладчика необходимо учитывать обе зоны
нечувствительности. Прн измерении средней скорости
прокладчика необходимо учитывать погрешность опре-
деления его линейных размеров, которая для длины
100 мм составит 0.1%. Таким образом, общая погреш-
ность измерении средней скорости прокладчика не будет
превышать 0,02%.
Из сказанного следует, что при измерении времени
разгона и торможения в случае движения прок, адчпка
из одного крайнего положения в другое систематическая
погрешность составляет основную часть общей погреш-
ности устройства. Опа обусловлена конечными размера-
ми сечения луча света, пят на фотодиода п необходимо-
стью иметь зазор между световым лучом и концом про-
кладчика, когда он находится в крайних положениях.
В силу отмеченных обстоятельств систематическая по-
грешность присуща всем известным устройствам из-
мерения времени движения прокладчика. Проведение
серии однотипных измерений при неизменном положе-
нии датчиков позволяет исключить систематическую по-
грешность. Следовательно, в этих случаях относительная
погрешность измерения времени пуска, торможения и
пролета прокладчика из одного крайнего положения
в другое будет определяться погрешностью частотомера-
хронометра.

Применение современных цифровых электронных
частотомеров-хронометров совместно с бесконтактными
фотоэлектрическими датчиками позволяет существенно
увеличить точность измерения скорости прокладчика
нити ткацкого станка, продолжительности процессов
разгона, торможения и полного временя его движения
из одного крайнего положения в другое, облегчает и
упрощает проведение исследований.

Высокая точность измерения времени, возможность
вывода на печать результатов измерения позволяют про-
водить обширные исследования привода как при
одиночном пролете прокладчика, так и прн работе
в цикле ткацкого станка.

Применение частотомера-хронометра удобно прн
изучении влияния па скорость прокладчика его нагрева,
смазки, натяжения нити, отдельных параметров источ-
ника тока и статора. Совпадение результатов измерений,
выполненных различи мп способами, с расчетными дан-
ными подтверждает достоверность экспериментальных
результатов.

Прн известной массе подвижной системы по осцилло-
граммам скорости и ускорения в случае необходимости
легко строится динамическая механическая характери-
стика двигателя F(v).

Исследование с помощью скоростной киносъемки
точности остановки прокладчика в крайних положениях
♦st
при работе в режиме возвратно-поступательного движе-
ния показало, что процесс фиксации прокладчика проис-
ходит так же четко, как и при одиночной прокндке.

7-2. Исследование магнитного поля статора
и вторичного элемента линейного асинхронного
двигателя

При проведении экспериментальных исследований
распределения магнитного ноля в рабочих зазорах
статоров линейных асинхронных машин используют
зонды-катушки. Максимальное потокосцепление катуш-
ки можно определить из общеизвестной формулы

Е=4 44/>1'мп1(с,

где Е — действующее значение индуктированной э. д. с.,
которая измеряется ламповым вольтметром; f — частота.

При малых геометрических размерах катушки пола-
гают. что индукция вмокс в се пределах равномерна и
равна:

где — площадь, ограниченная контуром катушки;
w — число витков катушки.

Картину распределения магнитного поля вдоль
статора строят по значениям индукции в отдельных
точках, найденных с помощью лампового вольтметра
[Л. 4,6], «ли записывают с помощью светолучевого осцил-
лографа на бумагу (Л. 14f. Действительную постоянную
катушки применительно к данному ламповому вольт-
метру или осциллографического гальванометра рацио-
нально определять экспериментально в условиях одно-
родного магнитного поля известной интенсивности.

Применение светолучевого осциллографа позволяет
ускорить получение картины распределения индукции по
длине двигателя. Появляется возможность для проведе-
ния одновременной записи общего значения, а также
радиальной и аксиальной составляющих индукции в не-
скольких точках, расположенных на различных рас-
стояниях от осп статора. Передвижение измерительных
катушек вдоль воздушного зазора статора согласно
[Л. 14] производится при помощи гибкого шнура,
который наматывается на вращающийся цилиндр, при-
водимый через редуктор отдельным двигателем. Полага-
124
К>т, что при небольших скоростях протяжки бумаги
о осциллографе и датчиков в статоре они движется
синхронно.

Существенная особенность устройства, используемо-
го для записи индукции в двигателе привода проклад-
чика нити ткацкого станка, состоит в том, что в нем
отсутствуют вращающийся цилиндр и приводной двига-
тель с редуктором. Применение в осциллографе ультра-

Рис. 68. Огибающие линии индукции в рабочем зазоре линейного
асинхронного двигателя при /=400 Гц.

фиолетовой бумаги позволило соединить ее выходной
конец непосредственно с трубчатым бумажным карка-
ем, на который намотай измерительный виток медного
изолированного провода диаметром 0,3 мм. Выводные
концы витка подсоединены к осциллографическому
гальванометру. Небольшое усилие, приложенное к труб-
атому каркасу, обеспечивает натяжение бумажной
|епты. При включении осциллографа в этом случае
Гостигается синхронное движение измерительной ка-
’ушки и бумаги. Тяговое усилие может быть создано
)укой, перекинутым через блок грузом п другими мето-
дами. Описанное устройство сравнительно просто и
,ает меньшую погрешность в графиках распределения
111дукцпн в функции длины. На рис. 68 приведены огпба-
мине линии синусоидальных кривых поперечной состав-
яющей индукции и отдельных точках статора, пред-
ъявленного на рис. 54 (2 р=*5; г=3). Выступы на огиба-
мцих линиях, повторяющиеся с шагом соответствуют
убцам. а впадины — пазам статора и определяют зуб-
рвый эффект. Периодические выступы н впадины, ио-
нторяющисся с шагом тг, обусловлены явлением про
довольного краевого эффекта и характеризуют его влия-

ние па двигатель.

Характер распределения индукции и рабочем зазоре
сохраняется, если в него вставляется прокладчик. Из
мсреине распределения индукции является эффективным
средством контроля исправности обмотки статора и оире
деления места повреждения. Так как па графике распре

Рис. 69. Осциллограмма
напряжения, нацеленного
магнитным полем остаточ-
ных токов прокладчика, в
обмотке принимающего ста-
тора.

деления индукции длина двп
гателя дана в натуральном
размере, то. приложив график
к статору, легко определить
поврежденную катушку обмот-
ки: ей соответствует впадина
на кривой В (х).

Электрическая цепь про-
кладчика обладает некоторой
индуктивностью. Наличие ин-
дуктивности обусловливает
протекание в прокладчике
электрических токов после то-

го, как он вышел из пределов рабочего зазора пли ста-
тор двигателя отключен от сети. Электрические токи

прокладчика затухают во времени по экспоненциальному
закону. Интенсивность затухания определяется электро
магнитной постоянной времени контура прокладчик i
Время пролета прокладчика в принимающий статор срав
пптелыю небольшое (0,1—0,2 с), поэтому были оценены
остаточные токи в прокладчике к началу торможения
При проведении эксперимента две фазы принимающего
статора подключались к светолучевому оецпллографх
С помощью разгоняющего статора прокладчику сообща
лась некоторая скорость, с которой он влетал в при-
нимающий статор. Магнитное поле прокладчика на
водило в фазах обмотки статора напряжение, которое
фиксировалось осциллографом. Из осциллограммы
рнс. 69 следует, что максимальное напряжение, наведен
ное магнитным полем прокладчика в принимающем
статоре, очень мало (около 0,07 В) и по сравнению с

напряжением, которое используется в режиме торможе-
ния (примерно 15 В), не превосходит 0,5%. Осцилло

грамма относится к случаю, когда скорость прокла i
чика равна 15 м/с, расстояние между статорами—0,32 м

В реальных условиях скорость несколько больше, по
соответственно больше к расстояние между статорами.
Следовательно, магнитное поле токов в прокладчике
к началу торможения очень мало и практически
не оказывает влияния на процесс торможения. Анало-
гичные выводы можно сделать о влиянии остаточных
токов торможения па процесс последующего пуска
двигателя.

7-3. Исследование нагревания линейного
асинхронного двигателя и потребления
электроэнергии

Исследование нагревания двигателя имеет важное
значение для оценки его применимости при переработке
текстильных материалов, условий работы электрической
изоляции и степени опасности прикосновения к нему
эксплуатационного персонала. Оно сводилось к опреде-
лению превышения температуры основных его частей —
обмотки и прокладчика над температурой окружающей
среды при работе электропривода в заданном режиме.
Некоторые вероятные режимы работы прн естественном
«I принудительном воздушном охлаждении двигателя вос-
производились па специальном стенде, имитирующем
работу электропривода прокладчика нити па ткацком
станке. Линейный асинхронный двигатель >в приводе
ткацкого станка работает в повторно-кратковременном
режиме. Продолжительность включения и цикла изме-
ряется сотыми и десятыми долями секунды. Тепловая
постоянная времени статора измеряется десятками
минут, а прокладчика—десятками секунд. Приведенные
особенности позволили не учитывать колебания темпе-
ратуры в пределах одного цикла работы электропривода
и исследовать нагрев двигателя по аналогии с машинами,
работающими в длительном режиме.

Для измерения температуры обмотки статора исполь-
зовался метод сопротивления [Л. 8]. Температура охла-
ждающего воздуха в трубопроводе на входе в двигатель
определялась с помощью термометра сопротивления.
Температура корпуса прокладчика измерялась пластин-
чатым термометром сопротивления, представляющим
узкую полоску текстолита, на которую намотана топкая
медная изолированная проволока. Концы этой про-
волоки припаяны к серебряным контактам. Псе вместе
залито в пазу прокладчика эпоксидной смолой так, что
Рис. 70. Графики температуры
обмотки статора в функции
времени при работе двигателя
в длительном режиме.

Z — L-I.2 м л - 420 1/мкя: 2 — L-
—2.16 «: л-250 I мия. 3 —Z.—3.3 м;
л-200 1/яня.

имелась возможность коснуться проводниками серебря
ных контактов прн измерении сопротивления мостовым
методом. Для исследования нагрева п измерения нотре
бляемой мощности стенд запускался в работу. Перед
проведением измерений температуры отключались при
нуднтельнОе воздушное охлаждение (если таковое
использовалось) и электропитание двигателя, после
чего измерительный мост быстро подключался к обмотке
сопротивления прокладчика.
В последнем случае пре
кладчик предварительно вы-
талкивался из статора в
направляющий канал. При
измерении максимальной
температуры прокладчика
замеры повторялись несколь-
ко раз н принималось сред-
нее значение. Ввиду сравни-
тельно небольшой мощности
двигателя замеры темпера
туры проводились через
10—15 мни работы. За уста-
новившееся значение прини-

малась температура, которая повторялась в последних
трех замерах.

Экспериментальные графики температур обмотки
статора в функции времени при температуре охлаждаю-
щего воздуха' в корпусе двигателя +20°С и его давле-
нии 103 11а для различных режимов работы электро-
привода представлены на рис. 70.

В табл. 2 даны значения установившейся температуры
обмотки статора и прокладчика при использовании

Таблица 2

Расстояние мождч' статорами
лштатсая м

2.16	3,30

Частота ходов прок задника
1'мин....................

Максимальная температура
обмотки статора. *С . .

Максимальная температура
прокладчика °C . . .

По|реб.тяемая мощность (Вт)
средняя .................

285

38

53

430

304 332

61 70

480 530

390

47

85

740

420

51

94

850

220

42

54

430

250

45

58

520

200

43

53

450
принудительного воздушного охлаждения, а также по-
требляемая мощность.

Время движения прокладчика во всех случаях было
равно половине времени цикла. Анализ эксперимен-
тальных исследований показал, что температура стато-
ров н прокладчика прн работе в длительном режиме
приемлема для условий ткацких цехов текстильных
предприятии При заправочной ширине станков более
3 м и скорости прокладчика до 25 м/с данный двигатель
может быть использован без принудительного охлажде-
ния. Увеличение скорости станка приводит к значитель-
ному росту потребления энергии и нагреву двигателя.
Эффективной мерой их снижения является увеличение
расстояния между статорами и соответственно ширины
станков, устранение вредного влияния электромагнитных
переходных процессов пуска.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I.	Арцимович Л. А. Управляемые термоядерные вел кии и М
Фязчлтгиз. 1961	г ‘	'

2.	Верте Л. Л. Электромагнитный транспорт жидкого металла
М- «Металлургия*. <965.

3.	Вольдек А. И. Индукционные мвг1|итогндроднпдт|нческне ма-
шины с жцдкоисталлическпч рабочим телом. Л.. «Энергия» 1970

4	Вольдек А. И.. Вяльямяз Г. X., Силламяэ X. А., Тийсмус X. Л.
Экспериментальное исследование магнитных полей в индукционных
машинах н насоса* для жидких металлов с разомкнутым млгнито-
проводом.— «Труды Таллинского политехнического института» се-
рия А. № 131. 15)58.

5.	Вольдек A. II.. Толвииская Е. В. .Метод расчета характери-
стик линейных п Дутовых индукционных машин с учетом влияния
продольного краевого эффекта.— «Магнитная гидродинамика». 197IS
X.‘ 1.

6.	I ригорьсв М. II. Экспериментальное исследование магнитных
нолей цилиндрических индукторов. — В кн.: Вопросы магнитной гид-
родинамики. Рига. «Зннатпе». <963.

7.	Дьяков В. II., Фролов А. Н. Регулирование скорости индук-
ционных двигателей с разомкнутым статором от тиристорного регу-
лятора, напряжения (ТРИ). «Известия вузов. Электромеханика»,

8.	Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин.
М. Госэпергоиздат. 1959.

9.	Завалишин Д. А. Электрические .машины малой мощности. М,
Госэпергоиздат. 1963.

16.	Исследование н проектирование электромагнитных средств
перемещения жидких металлов. Под ред. А. И. Вольдека. Таллин.
Изд-во ТПП. 1968.

I I. Каховский Е. Я. Переходные процессы в электрических маши-
нах переменного тока. М.. Изд-во ЛИ СССР. 1962.

12.	Квачев Г. С. Машитофугмы1ый привод в сельских электро
установках. Киев. Видавипцтво УАСГП. I960.

13.	Ковач К. П., Рац И. Переходные процессы в машнпах'пере-
менного тока. Л.. Госэнергоиадат. 1963.

14.	Кюльм Э. Г.. Таммемяги X. А.. Янес X. II. Механизирован-
ный способ исследования магнитного поля линейных цилиндрических
индукторов.— «Труды Таллинского имнтехничсского института», се-
рия А. № 315. 197И.

il5.	Костенко М. П. Компенсированный коллекторный многофаз-
ный альтернатор.— «Электричество», 1925, № 7

16.	Костенко М. П Пиотровский Л. И Электрические машины
Ч. П. М . «Энергия». 1965.

17.	Лейтуейт Е. Р„ Насар С. А. Электрические машины с по-
ступательным движением.— «Труды института инженеров по элек-
тротехнике и радиоэлектронике». 1970. т. 58, Л> 4.

18.	Линейные двигатели ГДР па Весенней Лейпцигской ярмарке
1971 г.— «Электротехническая промышленность». Серия «Электриче-
ские машины», пып. 9. А!.. 1971

19	Малышев А. П„ Воробьев П. А. Механика и конструктивные
расчеты ткацких стааков. М„ Машгиз. 1960.

20.	Москвитин А. И. Электрические машины возвратио-поступа-
тельного движения (электрические молотки, вибраторы, быстроход.
иый электромагнитный привод). М. Пиво ЛИ СССР, 4950.

21.	Пост Р. Высокотемпературной плазма я управляемые термо-
ядерные реи инн и. М_ Итд-во иностр, лит., '1961.

22.	Постников И. М. Проектирование электрических машин. М_
Госэпергоиздат, 4961.

83-	Охременко II. М. Основы теории и проектирования линейных
индукционных насосов для жидких металлов. М, Лтомпздат, 1968.

24.	Пресс С Л. Применение электричества к ударным маши-
нам— «Технико-экономический вестник», 1922, Ле 12.

25.	Разработка и внедрение линеПпых электродвигателей в на-
родном хозяйстве. Украинский научно-нсследопательскнй институт
научно-технической информации и технико-экономических исследова-
ний Киев. 1968.

26.	Садовский Б. Д. Асинхронный двигатель как машина по-
ступателыю возарвтного движения.— «Вестник электропромышленно-
сти». 1940. № 7.

27.	Саудите, Товмснко С. М. Теория электромагнитного транспор-
тера с двжузцимся индуктором бегущего поля -- «Известия АН Латв.
ССР», 1966. Jfs 3 (сер фн.«. и техн. наук).

28.	Соколов М. И. Масандялов Л Б., Шнняиский А. В. Экспе-
риментальное исследование электромагнитных переходных процес-
сов в асинхронных электродвигателях единой серия А.— «Электриче-
ство». 1965. № 8.

29.	Соколов М. М., Петров Л П., ЛЪсаидилов Л. Б, Ладен-
эон В. А. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном
электроприводе. ft.. «Энергия», 11967.

30.	Соколов М. М., Сорокин Л. К. Исследование электромагнит-
ных переходных процессов в линейных асинхронных двигателях воз-
вратно-носгувательного движения.— «Электричество». 11974. ti.

31.	Соколов М. М., Сорокин Л. К. Применение асинхронных дви-
гателей прямолинейного движения для привода прокладчика уточной
нити ткацкого станка.— В кн.: Автоматизированный электропривод
в народном хозяйстве. Т. 1. М, «Энергия». 1971.

32.	Соколов М. М.. Сорокин Л. К Методы расчета скорости
бегуна линейного асинхронного двигателя, предпарпачеппого для
прокладки уточной нити на ткацких станках.— В кн.: Автоматизиро-
ванный электропривод о текстильной и легкой промышленности.
Труды первой Всесоюзной конференции. М.. «Энергия». 1972.

33.	Сорокин Л. К. О направлениях создания более эффективных
высокопроизводительных бесчелночных ткацких станков с малогаба-
ритными прокладчиками уточной ннтн.— «Научно-техническая ин-
формация. Машиностроение для текстильной промышленности»,
ЦПИНТЭИлегиитемаш. 4970. №9.

34.	Сорокин Л. К. Определение параметров линейного асинхрон-
ного двигателя для привода прокладчика уточной ннтн ткацких
станков.— «Научно-техническая информация. Машиностроение для
текстильной npoMuiiiaeiiuocTii», ЦНИИТЭНлепшщемаш, 1970. № Н.

35.	Сорокин Л. К. Электропривод прокладчика уточной нити
ткацкого стайка. А. С. -V? 265223 (СССР), опубл, в бюлл. «Откры-
тия. Изобретения. Пром, образцы. Товарные знаки», 1970. Xs 10.

36.	Сорокин Л. К.. Мвркнн В. Ф., Руденко Н А. Способ тор-
можения прокладчика утка ткацкого станка А С.Ле221670 (СССР),
опубл, а бюлл. «Открытия. Изобретения. Пром, образцы. Товарные
знаки». 1968. № 21.
37.	Троицкий И. М. и др. Металлоткацкий станок. А. С
№ 112916 (СССР), опубл, в бюлл. «Открытия Изобретения. Пром
обрати. Товарные знаки», 1058. № 5.

38.	А. А. Фомин. Многофазный цилиндрический индуктор с му.ть-
типольным полем.— ЖТФ, т. 36. вып. 1, 1966.

39.	А. А. Фомин. К теории цилиндрических индукционных насо-
сов.— «MafiiBтая гидродинамика», 1967, № 4.

40.	Фридкин П. А. Безредукторный лугостаторный элсктропри
вод. М.. «Энергия», 1970.

41.	Чнликии ,М. Г. Общий курс электропривода. М.. «Энергия»
1965

42.	Чиргвнц К М Исследование в области линейных аеннхрон
пых двигателей в США.— «Ежемесячный бюллетень Международной
ассоциации железнодорожных конгрессов», 1968, № 4.

43.	Штурман Г. И. Индукционные машины с разомкнутым маг-
пнтопроводом.— «Электричество», 1946. № 10.

44.	Штурман 1 И., Аронов Р Л Краевой эффект в индукци-
онных машинах с разомкнутым магнитопроводом,—«Электричество».
1947. > 2.

45.	Штурман Г. И. Индукционные машины с дуговыми и пл
скими статорами.— «Труды Харьковского электротехнического ин
ститхта». 1918, вып 7.

46.	Япоиьскнй Я С Магинтофугальные ударные машины.—
«Электричество». 1925, .Vs 11.

47.	Жсдев Иван, Бахнев Бахин, Кутиичев Басил, Бодуров То-
дор. Дистанционно задвнжване с линеен двиг.чтса па разъединители
за средне напряжение.— «Еиергетнка», 1970, 21, № 10, 3—6 (болг).

48.	Adams W. I.. White В. A. Applying linear induction motors.—
«Automation», 1967, v. 14, № 6.

49.	Bases theoriques ct applications des motcurs lineaires.— «Rev.
Jeumont — Schneider», 1970, № 9.

50.	British and Franch firms to co operate in marketing linear
motors.— «Elec. Rev.», 1970, v. 186, Nr 14

51.	Cynober S. Applications du moteur lineaire dans la manuten-
tioii.— «Rev. gen. elec.», 1971, v. 80, № 2.

52.	Davey A. W. Linear motors thrust ahead in many roles.—
«Engineer*, 1969, v. 229, № 5928.

53.	Dec Llnearmolor — ein Antrieb fur die Zukunft.— «Deutsche
Hebe und Forderlcchnik», 1971, № 9.

5-1.	Dec Llnearmotor und sine Anwendung.— «Elektro-Anz. Ausg.
ges. Ind.», 1969. Bd 22. № 17.

55.	Dimbolu Eugen, Pcstcaiiu Ovldiu. Gcgciiwartigcr Stand der
Kraflbcrechnung bei fladien Linearmotorcn mit Wandcrleld.— «Wiss.
Z. Teclin. llochsch.» Karl Marx-Stadt, 1970, Bd 12. .Vs 3.

56.	Dorland J. Application du niotcur lineaire a la realasation de
deplacemciits sous vide on sous pression.— «С. r. Acad, sci.», 1970.
v. 270. As 4.

57.	Duval A. l.’entrainement electrodynamique des navettes, est I
possible?—«Industrie Textile», 1952, v. 8, -Vs 789

№. Duvlalard J.—P Moteurs lineaires.—«Eleni, prod.— serv ».

1971. № 15.	„	. .

59	. Electromotor zur Erzeigung liiiearer Bcwegungen — «Tccnni-
sches Zentralblal fair praklische Metallbearbcitung», 1965, Bd 59, Mt 8
60	Crzengnlsse dcr Elcktroindustrie auf dcr l.eipzigcr Fruhjahrs-
incsse 1970. Elcklrische Maschincn. «Etektro Prakt.», 1970, Bd 24
Ar 6.

61	. Friedrich M. Ober neuartlgc Elcktromotoren cinige Realisierun-
gen.— «Schweiz, teclin. Z.». 1967, Bd 61. № 39.

G2	. Goldhanuncr A. B., Markey P 1.. Mathur S. K. Ijnear motors
applied.— «Electrical Times». 13 June 1968.

63	Hoppe Lothar. Linearmotoren. Riditungsweiscnde Elcktroan-
triebc dcr I'ordartcchnik.— «Maschnurnmarkt», 1Ш>9. Bit 7o. .N« 101.

61.	Ischikawa Sadao, Kajino Masatoshi, liirasa Takao. Linear
induction motor as accelerator.— «Bui. Univ. Osaka Protect», Л 20,
1971, № 1.

Go. Kanter It. Beduetung von Ijnearmotorun tiir Schnellbahnan-
trieb.— «Elektric», 1970., Bd 24, № 10.

66.	Klocke W Annwcndting von Linearmotoren in der Schiffbau-
Vcrsuchsanstalt.— «Elektne», 1970. Bd 24. № 10.

67.	Kulp P. G. Wirkungswcisc und Aiiwcndiingsmoglichkeiten
won Linearmotoren.— «Teclin. Obcrwachnng», J969, Bd 10, Ar 11.

68.	Kuntc 1. Der linear Inductionsmolor.— «F.lcktrowelt», 1967,
Bd 12. J* 15—16.

69.	Kramer Heinrich, Lulzclcr fhcodor. Das Verlialtcn von Metall-
zylinderii und Metallblechen im StJnderfeld eincs l.inearmotors.—
«Eleklrotechn. Z.». 1969. v. A90. .Ns 21.

70.	Kunie I. IJnearmotoren.— «Etcktr. Mash ». 1970. Bd 49, № 3.

71.	Lalthwaite E. R. Induction machines for special purposes. Xcw
York, 1966.

72.	Laithwcite E. R. Linear induction motor propulsion for high —
speed reitwais.—«Engineers Digest», Aug. 1962.

73.	Laitwaite F. R. Motcurs clcctrjgues animes d’un mouvement
lineaire.— «Rev. politechn.». 1963, At 1200.

7L	Lailhwaile E. R. The goodness of a machine.— «Proc. 1ЕЕ»,
London, 1965. v. 112.

75.	laithwaitc E. R., Barwcll F. T Applications of linear induc-
tion motors to high-speed transport systems.— «Proc. 1ЕЕ», 1969,
v. 116. A” 5.

76.	Lalthwaite E. R., Lawrenson P. 1. A selfoscillating induction
motor lor shuttle propulsion.— «Proc. 115Е», 1957, April, v. I04A.

77.	Lalthwaite E. R., Droxbnry V Electromagnetic shuttle propel-
ling devices.— «Journal of the Textile Institute», 1957, v. 48. At 3.

78.	Laithwaitc E. R., Nix G. F. Further developments of the
self-oscillating induction motor.— «Proc. 1ЕЕ», 1960, v. 107Л.

79.	Laithwaitc E. R., Nix G. F. Linear induction motors for low-
speed and standslill application.—«Proc. 1ЕЕ», 1966, v. 113.

80.	Laithwaitc E. R., Alix G. F. Brunnschweiler D. and Bina J.
Self-oscillating Induction motor as traverse mechanism for cone-win-
ding machines.— «Journal of the Textile Institute». Proceedings
lA»idon, 1961. v. 52, At II.

81.	Laithwaitc E. R., Tipping D., Hcsmondhalgh D. E. The appli-
cation of induction motors to conveyers.— «Proc. IF.F.», London,
I960, v. 107Л.

82.	Lalthwaite E. R. Linear electric motors. London, Mills and
Boon. 1971.

83.	Linear Induction Motors. Machine Design, 13 April 1972.

84.	Linear motors for slidings doors.— «Electrical Times», 1970,
v. 158, № 2.
85.	Linear motor development order for rope testing rig.—
«Scut. Ek-clr. Engrs». 1967, v. 38. № 4.

86.	Linear motors open doors.— «Electr. Times», 1969, v. 156,
№ 22.

87.	Linear motor up to 1,2 metres per sec.— «ЛUeli .Market», 1967,
-V» 3191.

88.	Lorinet I. I*. Lc moteur lineaire, son principe, quclqucs appli-
cations.— «Journal des EIcctricicns», 1971, № 495.

89.	L'usagc du motenr electriqiie lineaire dans un equipciucnl de
jnanutention.— «Rev. Polytcchn.», 1970. Лё 1273.

90.	Nakashima T., Aoyama T„ Takagi K. Study on the electro-
magnetic weft — inserting device for a loom.— «J. Text. Mach. Soc.
Jap.». 1971, v. 24. № 4

91.	Nasar S. A. Electromagnetic fields and forces in a linear
induction motor, taking into account edge effects.— «Proc. lliE»
London. 1969. v. 116, № 4.

92	Neuer Linearmotor.—«.Masch. und Wcrkzcug». 1970, Bd 71,
№ 6.

93.	New crane propulsion system. First Britteh application of
linear induction motors to 3-ton underslnng bridge crane.— «Electri-
cal Times», 5 .May 1966.

91.	A wound rotor motor 1400 ft. long.— «Westinghouse Engi-
neer». Sapk-mber 1916.

95.	Remy E. Grenoble. Anwcndungsmoglictikcitcn des Linearmo-
tors.— «Ekklrie». 1970. Bd 14. As 10.

96.	Ooi Boon-Теск, White David C. Traction and normal forces
in the Enear induction motor.— «IEEE Trans. Power Appar. and
Syst .», 1970, v. 89, № 4

97.	Stier L. Digilalc Geschwindigkeitsmessiing und Geschwindig-
keilsregclung cincs Schleppwagcnanlricbs mit l.inearmotorcn.— «Elek
trie», 1970. Bd 24. № 10.

98.	Stolzel D. Emsatz von l.inearmotorcn Im Bcrgbau.— «Elekt-
rie>. 1V70. Bd M. № 10.

99.	Trombetta ₽. The electric hammer.— «J. American Institute
of Electrical Engineers». 1922. v. 41. № 4.

100.	Viclorri M., Lorinet L— P. Motenr lineaire et martutentton
Application du uioleur d'iuduction lineaire 4 la mamitcnlion de pro-
duits en vrac.—«Techn. MG», 1970, As 57.

101.	Wiarl A. Separation des variables dans I’etude des courants
de motcurs lineaires on rolatifs a Courant de Foucault.— «Rev. Jcti-
mont — Schneider», 1971, Лё 12.

102.	Bjornesjo C, Induktiousinotor for asiadkonunande av cn
rorelse langs cn rak eller cirkelbagforming bane. AB Lineara.

10)	. Bolton Hugh Robert: a ot. Linear induction motor.

104.	Bndig Peter-Klaus. Anorduung dcr Standcrwicklung bci
l.inearmotorcn.

105.	Chung Kwaitgho. Speed sensor for linear induction motors.

106.	Dispcisilif de propu&on a moteur lineaire d'iuduction.

107.	Martin Robert IL, Wroblc Francis Norman. Linear induction
motor actuator with electromagnetic detent.
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ...................................................  3

Глава первая. Общие сведения об электроприводах с линей-
ными асинхронными двигателями	7

1-1. Электропривод поступательного движения и его
основные элементы ...	.............. 7

1-2. Вилы линейных асинхронных двигателей и формы
осуществляемых ими движений	7

1-3. Краткий очерк развития электропривода с линейными
асинхронными двигателями. Области применения ли-
нейных асинхронных двигателей......................... 16

1-4. Особенности физических процессов, протекающих
в линейной асинхронной машине..........................32

1-5. Проблемы развития линейных асинхронных двига-
телей ........................................... ....	35

Глава вторая. Статические механические характеристики
линейных асинхронных двигателей .........................37

2-1. Уравнения линейного асинхронного двигателя без уче-
та электромагнитных переходных процессов	37

2-2. Характеристики линейного асинхронного двигателя	42

2-3. Графоаналитическое определение характеристик ли-
нейного асинхронного двигателя.........................*6

Глава третья. Теоретическое исследование характеристик ли-
нейного асинхронного двигателя с учетом электромагнит-
ных переходных процессов.................................50

3-1. Система дифференциальных уравнений трехфазиого
линейного асинхронного двигателя.......................51

3-2. Электронная модель линейного асинхронного двига-
теля с учетом электромагнитных переходных про-
цессов ................................................56

3-3. Пуск линейного асинхронного двигателя ....	63

3-1. Генераторное торможение линейного асинхронною
двигателя......................................... ...	70

Глава четвертая. Особенности проектирования линейного
асинхронного дмн ягеля	.................77

4-1. Конструкции .гши-йною жиньроииого рпнзтелн .	78

4-2. Электрпчисмге гшрам<->ры обмоюк линейного асин-
хронного лпнгатган	...	82

4-3. Расчет мании ной шин	87
Гласа пятая. Энергетика работы электропривода с линейным
асинхронным двигателем	....	93

5-1. Энергетические показатели работы линейного асин-
хронного двигателя без учета электромагнитных пере-
ходных процессов......................................96

5-2. Энергетика электродвигателя с учетом электромаг-
нитных переходных процессов...........................98

Глава шестая. Автоматизация управления линейным асин-
хронным двигателем .	.	.................. .	102

6-1. Цикловая диаграмма работы электропривода про-
кладчика нити.........................................Ю2

6-2. Управление работой двигателя................	’	106

6-3. Источник тока повышенной частоты для питания ли-
нейного асинхронного двигателя.......................109

Глава седьмая. Экспериментальные исследования линейны*
асинхронных двигателей н привода возвратно-поступатель-
ного движения.............................................Ill

7-1. Исследование механических параметров н цикловой
диаграммы электропривода возвратно-поступательного
движения ............................................112

7-2. Исследование магнитного поля статора и вторичного
элемента линейного асинхронного двнгатмя ...	124

7-3. Исследование нагревания линейного асинхронного
двигателя и потребления электроэнергии ....	127

Список литературы	............................... 130

МИХАИЛ МИХАЙЛОВИЧ СОКОЛОВ

ЛЕВ КОНСТАНТИНОВИЧ СОРОКИН

ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЛИНЕЙНЫМИ

АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Редактор А. В. Шинянский

Редактор издательства М. И. Николаева

Обложка художника А. А. И в а н о а

Художественный редактор Д. И. Чернышев

Технический редактор Л. В. Иванова

Корректор Г. Г. Желтова

Сдано а набор S3/V 1974 г. 1|одд:саж> к петзтя 24/Х1 1974 г. T-20IJ8

Формат 84X108'/» Усл. п. л. 7.14 Ут.-нзд. з. 8.02 Бумага типографская № 3

Тираж еох эка.	Зах. ЛЮ	ц«на 40 коп.

Издательство .Зпертвя*. Москва, М 114. Шлюзовая маб.. 10

Чуковская типография М 10 Союзполитрафлрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делим издательств. и.заиграфии и кинжкоП торговли,
Москва. М-114, Шлюзовая каб., IQ