Характеристики синхронного реактивного двигателя - Автомобильный журнал
Arskama.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики синхронного реактивного двигателя

Рабочие характеристики синхронных реактивных двигателей при переменной частоте Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Е. В. Кононенко, Г. И. Лукиянов

Текст научной работы на тему «Рабочие характеристики синхронных реактивных двигателей при переменной частоте»

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЕ

Е. В. КОНОНЕНКО, Г. И. ЛУКВДНОВ

Синхронные реактивные двигатели (СРД) находят применение в электроприводе с частотным регулированием скорости вращения. Режимы работы СРД при питании от сети с переменной частотой зависят от различных факторов: параметров самого двигателя, величины и характера изменения момента нагрузки, закона регулирования напряжения в зависимости от частоты и т.д. Для оценки свойств двигателя, выявления особенностей проектирования, а также рационального использования спроектированных двигателей в системах частотного регулирования необходимо изучить влияние указанных факторов на режимы работы и различные характеристики СРД.

Основные уравнения, описывающие процессы в СРД при переменной частоте, приведены в [1]. В настоящей работе проводится анализ рабочих характеристик СРД при переменной частоте.

При анализе влияния частоты на рабочие характеристики СРД удобно рассматривать зависимости от частоты токов, к. п. д., коэффициента мощности и углов нагрузки, определенных при постоянном или любом заданном значении момента нагрузки. Эти зависимости также будем называть рабочими характеристиками. Расчетные формулы целесообразно выразить через момент нагрузки. При этом формулы оказываются более простыми, если оперировать углом р между осью намагничивающей силы обмотки статора и продольной осью ротора.

Для удобства аналитические выражения в [1], описывающие синхронный режим работы СРД, преобразуем так, чтобы они содержали одну тригонометрическую функцию угла. Тогда ток статора при любой частоте определяется по следующему выражению (все величины в относительных единицах):

V и а — относительные значения напряжения и частоты. В номинальном режиме £/н = 1,0, 7=1,0, а=1Д /=1,0. Значение угла рн, соответствующее номинальному моменту нагрузки при номинальной частоте, может быть найдено из уравнения (1):

аг=г2 + хд2—1, б1=2г(^—С! = г2+д:л2— 1. Электромагнитный момент при любой частоте равен

Значения угла р, соответствующие любому заданному значению мо мента нагрузки, можно найти из выражения (3)

Установившемуся синхронному режиму работы двигателя соответствует меньшее значение угла р по выражению (5). Ток статора определяется из выражения (4) в следующем виде:

Коэффициент мощности находится как отношение активной составляющей тока к полному току. Активная составляющая тока статора, выраженная через момент нагрузки, может быть определена по еле* д у ю ще й ф о р м у л е:

Потребляемая . двигателем мощность пропорциональна активной составляющей тока и равна

Потери в меди в относительных единицах равны

Согласно [2, 3] можно считать, что механические потери изменяются пропорционально угловой скорости ротора в степени 1,5, т. е.

рШ1 — потери механические при а—1,0 в относительных единицах.

Если потери в стали считать пропорциональными квадрату индукции в стали машины и частоте в степени 1,5, то при изменении частоты их с достаточной точностью можно определить по выражению

р сн —потери в стали при номинальной частоте в относительных единицах.

Зная суммарные потери, можно найти и к. п. д.

— суммарные потери в двигателе.

При частотном регулировании скорости вращения одновременно с изменением частоты необходимо также регулировать величину напряжения по определенному закону. Выбор закона регулирования напряжения зависит от множества факторов и требует знания конкретных условий эксплуатации двигателя. Поэтому рассмотрим работу двигателя при двух наиболее характерных законах регулирования напряжения: 1) пропорционально частоте и 2) исходя из постоянства максимального момента, развиваемого двигателем.

Согласно [1] максимальный электромагнитный момент двигателя при любой частоте равен

Максимальный электромагнитный момент при номинальной частоте Мтп находится из этого же выражения подстановкой у = сь =1,0. Разделив Мтп на Мт , находим

Т=—Л/ у у «г й д ^ * Л/ 1У1п (14)

Зависимости (1) (14) позволяют проанализировать рабочие характеристики СРД при переменной частоте. Для повышения точности расчетов желательно учитывать влияние насыщения на параметры СРД, так как в общем случае с изменением частоты магнитные потоки по осям й и ¿7 не остаются постоянными. Магнитные потоки изменяются:

1) с изменением момента нагрузки;

2) при постоянном моменте нагрузки и с изменением частоты, так как при этом изменяется угол Р;

3) за счет того, что при регулировании частоты и напряжения не соблюдается постоянство отношения э.д. с. к частоте.

Учет всех перечисленных факторов вызывает значительные вычислительные трудности. Опыт показал, что в диапазоне а = 0,5ч-1,5 расчеты с достаточной точностью можно провести, если учитывать изменение параметров за счет изменения угла р. В этом случае для расчета рабочих характеристик достаточно найти зависимости хйл хд—р), определенные при номинальной частоте. Такие зависимости приведены на рис. 1.

На рис. 2а приведены рабочие характеристики двигателя с номинальной мощностью 2,2 кет (при частоте 50 гц) и номинальной скоростью вращения 1000 об/мин. Напряжение изменяется пропорционально частоте. Из этих кривых видно, что при изменении частоты в достаточно

О ¿0 kO 6,0 8.0 Ю /2 Рис. 1. Зависимости х ^ и xq от tg?>

широких пределах и AiCT —const ток статора изменяется незначительно. Поэтому и потери в меди изменяются мало. С уменьшением частоты потери в стали и механические, а также суммарные потери уменьшаются. Одновременно с этим происходит более быстрое снижение потребляемой мощности, что и обусловливает характер изменения к. п. д. Коэффициент мощности с уменьшением частоты возрастет. На рис. 2а приведены также рабочие характеристики при номинальном моменте нагрузки, определенные экспериментально. Расчетные данные достаточно хорошо совпадают с опытными данными.

о ■0.2 О.Ч 0.6 0,8 /.О /.2 ‘.U ¿jo 02 Оч 0.6 08 /0 /,2 М

Рис. 2. Рабочие характеристики СРД в зависимости от частоты: а) MCT=const; б) Mzl = a

Если момент нагрузки уменьшается пропорционально скорости вращения (напряжение регулируется пропорционально частоте), то угол р, соответствующий этой нагрузке, также уменьшается (рис. 26). При этом характер изменения к. п. д. остается таким же, что и при Мст = const. С уменьшением частоты коэффициент мощности ухудшается. Следовательно, в том случае, когда момент нагрузки изменяется пропорционально скорости вращения и напряжение изменяется пропорционально частоте, энергетические показатели двигателя при регулировании скорости вращения вниз от номинальной сильно ухудшаются.

Читать еще:  Chery very какой двигатель

На рис. 3 приведены характеристики СРД при различных законах регулирования напряжения. Момент нагрузки остается постоянным и равным номинальному, £/н=1,0. Сравнивая эти характеристики, можно заметить, что в диапазоне ос = 0,6—1,4 они отличаются незначительно. При регулировании напряжения из условия постоянства максимального момента двигателя и а Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Характеристики синхронного реактивного двигателя

Синхронными реактивными микродвигателями (СРМД) называются двигатели, вращающий момент в которых создается только НС статора за счет разной магнитной проводимости по продольной и поперечной осям машины. Различие проводимостей по осям d и q осуществляется либо конструкцией ротора благодаря выступам и впадинам (рис. 3.6,а), либо выполнением его из разных материалов, например из алюминия 1 и стали 2 (рис. 3.6,б).

Рис. 3.6. Роторы синхронных реактивных микродвигателей

Принцип действия СРМД в синхронном режиме рассмотрим на следующей модели (рис. 3.7). Представим вращающееся магнитное поле статора П-образным постоянным магнитом, внутри которого находится невозбужденный явнополюсный ротор. При совпадении оси постоянных магнитов с продольной осью ротора силовые линии поля проходят через зазор радиально, т.е. не деформируясь (рис. 3.7,а). В этом случае q = 0, МР = 0.

Рис. 3.7. К вопросу о принципе действия СРМД

Если вращающийся ротор чуть притормозить, между осями образуется угол q, линии поля, проходя через зазор, деформируются (их можно уподобить резиновым жгутам), возникают силы магнитного натяжения, тангенциальные составляющие которых развивают реактивный момент и увлекают ротор за полем статора (рис.3.7,б). Формулу реактивного момента при r1 = 0 получим из (3.2), положив в ней Е = 0.

(3.3)

Исходя из принципа действия и формулы (3.3) можно предположить, что чем больше разница между xd и xq, тем лучше свойства машины. Однако это не так. Дело в том, что с увеличением разности xd и xq увеличивается средний воздушный зазор, что приводит к увеличению намагничивающего тока, тока статора, падения напряжения в обмотке статора и, как следствие, к уменьшению магнитного потока в асинхронном режиме. При этом уменьшается пусковой (при s = 1) и подсинхронный (при s @ 0) моменты.

Исследования показали, что для ротора рис. 3.6,а оптимальными размерами будут: отношение полюсной дуги к полюсному делению 0,5 ¸ 0,6;dmax/dmin = 10 ¸12. И даже такие двигатели имеют невысокие энергетические показатели: КПД = 5 ¸ 50 %; сosj = 0,2 ¸ 0,5; Mп/Mном = 1 ¸1,5; Mвх/Mном = 1 ¸1,5; Mmax/Mном = 1,2 ¸ 2,2.

В последнее время большое признание получили двигатели с ротором типа рис. 3.6,в, которые имеют значительную разность хdи хqпри относительно небольшом среднем воздушном зазоре. Благодаря такой конструкции, характеристики СРМД улучшаются в среднем на 30 ¸ 40 % по сравнению с ротором явнополюсной конструкции (рис.3.6,а).

В целом СРМД развивают полезную мощность в 2 ¸ 3 раза меньшую, чем асинхронные двигатели таких же габаритов. Во многом это объясняется тем, что в создании момента участвует только одна половина машины (статор), а не две (статор и ротор), как во всех других двигателях.

Векторную диаграмму синхронного реактивного микродвигателя можно построить, используя уравнение напряжения синхронного явнополюсного двигателя, приняв Е=0 (рис. 3.8).

На рис. 3.8 пунктиром показан вектор напряжения при r1 = 0. Видно, что с учетом r1 угол q уменьшается. Это дает основания утверждать, что активное сопротивление статора смещает угловую характеристику в сторону меньших углов. Кроме того, из-за потерь в обмотке статора уменьшается полезный момент, что смещает эту характеристику еще и вниз (рис. 3.9).

В порядке иллюстрации можно привести формулу электромагнитного момента реактивного двигателя с учетом активного сопротивления статора [1]

В результате смещения угловой характеристики влево максимальный момент реактивного двигателя наступает при углах порядка 25 о .

Особенности пусковой характеристики СРМД. В двигателях с ротором рис. 3.6,а пусковая обмотка несимметричная либо по причине отсутствия стержней в междуполюсном пространстве, либо по причине разных индуктивных сопротивлений стержней, лежащих в полюсных наконечниках и вне их.

В этом случае поле, созданное короткозамкнутой обмоткой ротора, становится эллиптическим, т.е. состоящим из прямо и обратновращающихся составляющих.

Прямое поле ротора вращается относительно статора с синхронной частотой nпр = n1 и, взаимодействуя с его полем, создает обычный асинхронный момент (Ма). Обратное поле ротора вращается относительно статора с частотой nобр = n1(1-2s), поэтому его действие зависит от скольжения s.

Рис. 3.10. Пусковая характеристика СРМД с несимметричной пусковой обмоткой

Пока скольжение изменяется от 1 до 0,5 это поле помогает разгонять ротор. Когда же скольжение станет меньше 0,5, это поле будет создавать тормозной момент (Ма2), препятствующий разгону двигателя. В результате в пусковой характеристике появится провал, могущий привести к застреванию двигателя на скорости, примерно равной половине синхронной (рис. 3.10).

§ 3.4. Вход в синхронизм

Процесс входа в синхронизм является сложным и ответственным моментом в работе синхронных микродвигателей. Ротор, достигший подсинхронной скорости, должен за счет взаимодействия полей статора и ротора (в двигателе с постоянными магнитами) или упругих свойств линий поля (в синхронном реактивном двигателе) скачком втянуться в синхронизм. Поэтому входной момент в сильной степени зависит от момента инерции ротора и момента нагрузки. Рассмотрим процесс входа в синхронизм на примере двигателя с постоянными магнитами [2].

Двигатель войдет в синхронизм, если работа, совершаемая синхронным моментом, будет больше или равна сумме прироста кинетической энергии ротора и работы преодоления сопротивления нагрузки:

(3.4)

Зависимость синхронного момента от угла q с учетом r1 носит сложный характер (3.2′). Примем ее синусоидальной:

Изменение кинетической энергии ротора

где: J — момент инерции ротора; sвх — скольжение, при котором двигатель входит в синхронизм.

Если принять пусковую характеристику двигателя на участке s = 0 — sном линейной, работу по преодолению сопротивления нагрузки найдем по формуле

(3.5)

где tвх — продолжительность входа в синхронизм. Ее найдем из закона сохранения момента количества движения.

Читать еще:  Что крепится на головку 402 двигателя

Приняв , получим

Подставляя это значение в формулу (3.5), находим

Неравенство (3.4) принимает вид

(3.6)

Соотношение (3.6) определяет при заданных Мm и Мном скольжение асинхронного режима, при котором возможен вход двигателя в синхронизм.

Вентильный реактивный электродвигатель

Вентильный реактивный электродвигатель (ВРД) — бесколлекторная синхронная машина, на обмотки статора которой подаются импульсы напряжения управляемой частоты, создающие вращающееся магнитное поле. Также известен под названием вентильно-индукторный двигатель [1] [2] , а устоявшийся англоязычный термин Switched Reluctance Motor (SRM) [3] [4] . Вращающий момент возникает за счёт стремления ротора к положению, при котором магнитный поток статора проходит по оси ротора, изготовленного из магнитомягкого материала, с наименьшим магнитным сопротивлением. Стоит различать данную электрическую машину и вентильно-индукторный двигатель с независимым возбуждением [5] , а также синхронный реактивный электродвигатель [6] (synchronous reluctance motor [7] [8] ), принцип формирования электрического момента и способ управления для которых иной.

Содержание

  • 1 Достоинства
  • 2 Недостатки
  • 3 См. также
  • 4 Примечания
  • 5 Литература
  • 6 Ссылки

Достоинства [ править | править код ]

Вентильные реактивные электродвигатели/генераторы имеют следующие достоинства:

Ротор и статор выполнены в виде пакетов листового магнитомягкого материала. На роторе ВРД отсутствуют обмотки и постоянные магниты. Фазные обмотки находятся только на статоре. Для уменьшения трудоёмкости изготовления катушек, обмотки статора могут изготавливаться отдельно, а затем надеваться на полюсы статора.

Простота обмотки якоря повышает ремонтопригодность ВРД/ВРГ, так как для ремонта достаточно сменить вышедшую из строя катушку.

Отсутствие механического коммутатора

Управление электромеханическим преобразователем электропривода/генератора осуществляется с помощью высокоэффективных силовых полупроводниковых элементов — IGBT или MOSFET (HEXFET) транзисторов, надёжность которых существенно превышает надёжность любых механических деталей, например: коллекторов, щёток, подшипников.

Отсутствие постоянных магнитов

ВРД/ВРГ не содержит постоянных магнитов ни на роторе, ни на статоре, при этом он успешно конкурирует по характеристикам с вентильными электрическими двигателями с постоянными магнитами (ВЭДПМ). В среднем, при одинаковых электрических и весогабаритных характеристиках ВРД/ВРГ имеет в 4 раза меньшую стоимость, значительно большую надёжность, более широкий диапазон частот вращения, более широкий диапазон рабочих температур. Конструктивно, по сравнению с ВЭДПМ, ВРД/ВРГ не имеет ограничения по мощности (практически, мощность ВЭДПМ ограничивается пределом около 20-40 кВТ). ВЭДПМ требуют защиты от металлической пыли, боятся перегрева и сильных электромагнитных полей, в случае короткого замыкания обмотки превращаются в самовозгорающуюся систему. Вентильные реактивные электродвигатели/генераторы свободны от всех этих недостатков.

Малое количество меди

На изготовление ВРД/ВРГ требуется в среднем в 2-3 раза меньше меди, чем для коллекторного электродвигателя такой же мощности, и в 1,3 раза меньше меди, чем для асинхронного электродвигателя.

Tепловыделение происходит в основном только на статоре, при этом легко обеспечивается герметичная конструкция, воздушное или водяное охлаждение

В рабочем режиме не требуется охлаждение ротора. Для охлаждения ВРД/ВРГ достаточно использовать наружную поверхность статора.

Высокие массогабаритные характеристики

В большинстве случаев ВРД/ВРГ может быть выполнен с полым ротором. Толщина спинки ротора при этом должна быть не менее половины ширины полюса. Подбором количества полюсов статора и ротора могут быть оптимизированы массогабаритные характеристики электродвигателя/генератора, его мощность при заданном моменте и диапазоне частоты вращения.

Простота конструкции ВРД/ВРГ снижает трудоёмкость его изготовления. В сущности, его можно изготовить даже на не специализирующемся в области электромашиностроения промышленном предприятии. Для серийного производства ВРД/ВРГ требуется обычное механическое оборудование — штампы для изготовления шихтованных сердечников статора и ротора, токарные и фрезерные станки для обработки валов и корпусных деталей. Трудоёмкие и сложные в технологическом отношении операции, например изготовление коллектора и щёток коллекторного электродвигателя или заливка клетки ротора асинхронного двигателя, здесь отсутствуют. По предварительным оценкам трудоёмкость изготовления ЭМП вентильного реактивного электродвигателя составляет на 70 % меньше трудоёмкости изготовления коллекторного и на 40 % меньше трудоёмкости изготовления асинхронного электродвигателя.

Простота обмотки статора и отсутствие обмотки и магнитов на роторе обеспечивает ВРД/ВРГ высокую гибкость компоновки. Конструкция электродвигателя/генератора может быть плоской, вытянутой, обращённой, секторной, линейной. Для выпуска целого типоряда электродвигателей/генераторов с различной мощностью можно использовать один и тот же комплект штампов для вырубки ротора и статора, поскольку для увеличения мощности достаточно увеличить соответственно длину набора ротора и статора. Не составляет труда изготовление машины с расположением статора как снаружи ротора, так и наоборот, а также встраивание электроники в корпус машины. Изменение коэффициента электромагнитной редукции позволяет создавать машины для облегчённых и, напротив, тяжёлых условий работы, включая моментные двигатели. Для привода некоторых рабочих машин выгоднее иметь линейные электродвигатели с возвратно-поступательным перемещением зубцового штока (аналога ротора). В ряде случаев может быть использована давно известная, но неэффективная в случае асинхронного электродвигателя конструкция дугостаторной машины, статор которой охватывает доступную для размещения дугу окружности ротора, в качестве которого может использоваться вал с зубчатым колесом.

Простота конструкции обеспечивает ВРД/ВРГ более высокую безотказность, чем безотказность других типов электрических машин. Конструктивная и электрическая независимость фазных обмоток обеспечивает работоспособность ВРД даже в случае полного замыкания полюсной катушки одной из фаз. ВРГ остаётся работоспособным даже после выхода из строя одной или двух фаз.

Широкий диапазон частот вращения (от единиц до сотен тысяч об/мин)

Электромагнитная редукция позволяет создавать малогабаритные «моментные» электродвигатели для приводов роботов, манипуляторов и других низкооборотных механизмов или низкооборотные высокоэффективные генераторы для ветровых или волновых электростанций. В то же время частота вращения быстроходных ВРД/ВРГ может превышать 100000 об/мин.

Высокий КПД в широком диапазоне частот вращения

Практически достижимый КПД вентильного реактивного электродвигателя/генератора мощностью 1 КВт может доходить до 90 % в диапазоне 5-10-кратной перестройки частоты вращения. КПД более мощных электрических машин может достигать 95-98 %.

ВРД часто путают с синхронным реактивным электродвигателем (СРД), обмотки якоря которого питаются синусоидально изменяющимися напряжениями без обратной связи по положению ротора. СРД имеет низкий КПД, который не превышает 50 % для маломощных электродвигателей и до 70 % для мощных электрических машин.

Импульсный характер питания ЭМП обеспечивает удобную стыковку с современной цифровой электроникой

Поскольку ВРД/ВРГ питается (возбуждается) однополярными импульсами, для управления ЭМП требуется простой электронный коммутатор. Управляя скважностью импульсов силовых транзисторов электронного коммутатора можно плавно изменять форму импульсов тока фазных обмоток электродвигателя или генератора.

Читать еще:  Что находится в двигателе холодильника свияга

Электронное управление электрическими и механическими характеристиками, режимом работы

Естественная механическая характеристика ВРД/ВРГ определяется реактивным принципом действия электрической машины и близка к гиперболической форме. Основное свойство такой характеристики — постоянство мощности на валу машины — оказывается чрезвычайно полезным для электроприводов с ограниченной мощностью источника, так как при этом легко реализуется условие его неперегружаемости. Применение замкнутой системы управления с обратными связями по скорости и нагрузке позволяет получить механические характеристики любой заданной формы, включая абсолютно жёсткие (астатические), и не ведёт к какому либо усложнению системы управления, так как её процессор обладает большой избыточностью по числу входов и выходов, быстродействию и памяти. Фактически поле доступных механических характеристик непрерывным образом покрывает все четыре квадранта плоскости момент-скорость в пределах области ограничений конкретного электропривода.

Низкая стоимость электромеханического преобразователя

Стоимость ВРД оказывается самой низкой из всех известных конструкций электрических машин. Дорогостоящим в рассматриваемой системе электропривода можно считать электронный преобразователь, который является обязательным элементом всех современных регулируемых электроприводов. Однако, цены на изделия силовой электроники по мере развития масштабов производства имеют устойчивую тенденцию к снижению. Исключение из состава ВРД/ВРГ коммутационных аппаратов, для изготовления которых необходима непрерывно дорожающая медь, также способствует уменьшению стоимости.

Наконец, экономическая эффективность ВРД повышается также в результате существенно меньшего расхода электроэнергии, обусловленного высоким КПД электродвигателя и применением наиболее экономичных стратегий управления в динамических режимах работы.

Недостатки [ править | править код ]

Вентильные реактивные электродвигатели/генераторы имеют следующие недостатки [9] :

низкий коэффициент мощности

Он обусловлен значительной величиной намагничивающей составляющей тока статора.

низкий КПД при небольших мощностях

В реактивных двигателях мощностью в несколько десятков Вт КПД составляет 30-40 %, а в двигателях мощностью до 10 Вт — не превышает 10 %.

по габаритам реактивные двигатели больше синхронных и асинхронных двигателей

Это объясняется низким КПД, малым cos ⁡ ( φ ) и небольшой величиной реактивного момента.

Общие сведения об электрических машинах — Синхронные реактивные двигатели

Содержание материала

  • Общие сведения об электрических машинах
  • Нагрев вращающихся машин переменного тока
  • Номинальные режимы работы
  • Конструктивные исполнения электрических машин
  • Регулирование скорости вращения трехфазных асинхронных двигателей
  • Изменение скорости вращения путем изменения первичного напряжения и другие
  • Работа трехфазного асинхронного двигателя в неноминальных условиях
  • Синхронные машины
  • Неявнополюсные синхронные генераторы
  • Системы возбуждения синхронных генераторов
  • Машины постоянного тока
  • Коллекторные машины постоянного тока
  • Устройство и конструкция коллекторной машины постоянного тока
  • Обмотки барабанных якорей
  • Петлевые обмотки барабанных якорей
  • Волновые обмотки барабанных якорей
  • Комбинированная обмотка машин постоянного тока и выбор
  • Характеристики генераторов постоянного тока
  • Генератор смешанного возбуждения
  • Сельсины
  • Работа однофазных сельсинов в индикаторном режиме
  • Поворотные трансформаторы
  • Синхронные реактивные двигатели
  • Однофазные реактивные двигатели
  • Синхронный гистерезисный двигатель

Выше указывалось, что возможен синхронный двигатель, в котором вращающееся магнитное поле создается только н.с. статора без участия н.с. ротора; ротор такого двигателя должен быть явнополюсным, обмотка возбуждения на роторе отсутствует. Такие двигатели, получившие наименование реактивных, в качестве двигателей малой мощности находят применение в случаях, когда используется переменный ток и требуется постоянная скорость вращения при небольшом моменте на валу. Благодаря простоте конструкции, надежности, отсутствию скользящего электрического контакта синхронные реактивные микродвигатели получили широкое и разнообразное применение; они используются в схемах автоматики, телемеханики, синхронной связи, в установках звукозаписи, звукового кино, радиолокации, в медицине, в электрических часах и других устройствах.

Трехфазный реактивный двигатель

Конструкция статора реактивного двигателя с распределенной трехфазной обмоткой не отличается от применяемой в асинхронных машинах. В двигателях общего применения ротор выполняется как короткозамкнутый с беличьей клеткой по типу роторов асинхронных машин, но отличается от последних тем, что имеет на своей поверхности междуполюсные впадины, обеспечивающие различие магнитных проводимостей по осям. Число выступов на роторе должно быть равно числу полюсов обмотки статора.
Конструктивно роторы достаточно разнообразны. На рисунке 359 приведены некоторые типы роторов синхронных реактивных двигателей. Ротор, представленный на рисунке 359, а выполнен из чередующихся слоев алюминия и электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. По стали получается ориентация продольных осей ротора. Слои алюминия образуют короткозамкнутую клетку. На роторах, представленных на рисунке 359,6, имеется неполная беличья клетка.

Рис. 359. Типы роторов синхронных реактивных двигателей.

Рис. 360. Векторная диаграмма трехфазного реактивного двигателя.

Рабочим режимом синхронного реактивного двигателя можно считать режим явнополюсного синхронного двигателя при отсутствии возбуждения и вести анализ, базируясь на общей теории синхронных машин. На рисунке 360 дана видоизмененная диаграмма Блонделя для синхронного двигателя, не имеющего возбуждения на роторе и, следовательно, работающего с отстающим реактивным током по отношению к напряжению сети. Для реактивных микродвигателей характерно влияние на угловую характеристику (кривую момента) активного сопротивления обмотки статора, поскольку здесь это сопротивление относительно велико. Поэтому векторная диаграмма построена с учетом активного сопротивления в двигателе.
Начальный пусковой момент в двигателе обеспечивается благодаря тому, что па роторе есть тот или иной вид беличьей клетки (рис. 359, б) или короткозамкнутые проводящие контуры (рис. 359, а).

Рис. 363. Схема однофазного синхронного реактивного двигателя.

Пуск осуществляется прямым включением в сеть; под действием асинхронного момента Мас двигатель благодаря малому активному сопротивлению пусковой клетки почти доходит до синхронной скорости и затем под действием реактивного момента втягивается в синхронизм.
Как следует из уравнения (457), электромагнитный момент синхронного реактивного двигателя пропорционален квадрату напряжения, приложенного к обмотке статора (M = U), что означает чувствительность двигателя к колебаниям напряжения сети.
Роторы синхронных реактивных двигателей склонны к качаниям. Часто это нежелательно, так как нарушается равномерность хода, что приводит к погрешностям в схемах синхронной связи, звукозаписи. Положительное влияние на уменьшение колебаний оказывают короткозамкнутая клетка и подбор соответствующей массы ротора.
Трехфазному синхронному реактивному двигателю свойственны низкий коэффициент мощности cos ф и низкий коэффициент полезного действия. Это обусловлено тем, что магнитное поле создается относительно большим током, потребляемым из сети, при большом среднем значении воздушного зазора. К-П.Д. двигателей мощностью в несколько десятков ватт составляет 35-40%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector