Синхронный гистерезисный микродвигатель

В синхронном гистерезисном микродвигателе (СГМД) вращающий момент создается за счет явления гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала ротора. Статор в гистерезисном двигателе выполняют так же, как и в машине переменного тока обычного исполнения: обмотка статора (якоря) может быть трёх или двухфазной (с конденсатором в одной из фаз). Ротор двигателя представляет собой цилиндр, выполненный из магнитно-твёрдого материала (имеющего широкую петлю гистерезиса), без обмотки.

Для экономии дорогих специальных сплавов роторы гистерезисных двигателей выполняют сборными: в виде массивного или шихтованного из отдельных изолированных пластин кольца из указанного сплава, насаженного на стальную или алюминиевую втулку.

Синхронный гистерезисный микродвигатель

Рис. 5.58. Синхронный гистерезисный микродвигатель: а - принцип возникновения гистерезисного момента; б - зависимость результирующего момента двигателя от скольжения

В рабочем режиме СГМД вращающееся с синхронной частотой поле статора намагничивает ротор. При этом из-за явления гистерезиса (молекулярного трения) ось намагничивания ротора отстает от оси вращающегося магнитного поля статора на некоторый угол вг гистерезисного сдвига. Поэтому возникают тангенциальные составляющие /г сил взаимодействия между полюсами ротора и магнитным потоком статора (рис. 5.58,а). Для данной машины угол вг определяется только свойствами материала ротора и чем шире петля гистерезиса ферромагнитного материала ротора, тем больше угол вг, больше сила /г и гистерезисный момент Мг.

В СГМД с массивным ротором в процессе пуска и до входа в синхронизм на ротор действуют два момента: гистерезисный Мг и асинхронный Мас. Асинхронный момент Мас, возникает в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с вихревыми токами, индуктируемыми этим полем в роторе. Так как ротор имеет большое активное сопротивление, то зависимость Мас = f(s) близка к линейной и асинхронный момент будет максимальным при 5»1. На рис. 5.58,6, изображены зависимости моментов Мг, Мас и результирующий Мрез от скольжения 5. Результирующий момент Мрез = Мг + Мас.

Электромагнитный момент М в асинхронном режиме пропорционален потерям мощности в роторе АРм1, поделенным на скольжение 5. Поэтому гистерезисный и асинхронный моменты можно определить по формулам:

где ДРг - потери мощности, на перемагничивание ротора (гистерезисные потери) и пропорциональные частоте перемагничивания ротора /2 = /,5, т.е. скольжению Л ; АРвихр потери мощности на вихревые токи в роторе и пропорциональные /22, т.е. 52; АРГ н и АРвихр - значения АРг и ДРвихр при неподвижном роторе (при 5=1).

В режиме пуска наибольшего значения вращающий момент Мре1 достигает в начальный момент пуска, т.е. при 5 = 1. Характеристика СГМД в установившемся режиме соответствует прямой М . Мвш - момент, при котором двигатель выходит из синхронизации в случае перегрузки.

СГМД могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Однако работа двигателя в асинхронном режиме неэкономична, так как при этом возникают значительные магнитные потери энергии в роторе:

Таким образом, при переходе гистерезисного двигателя в асинхронный режим его КПД резко уменьшается. Достоинствами СГМД являются: простота конструкции, надежность в работе, малый пусковой ток (1П / 1И0М = 1,2 ч-1,5 ), плавность входа в синхронизм, бесшумность и сравнительно высокий КПД - до 60%. К недостаткам относятся: повышенная стоимость из-за значительной стоимости магнитно-твердых сплавов и трудности их обработки, низкий соъср = 0,4 ч-0,5 и склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки. Гистерезисные двигатели выпускают на мощность до 2000 Вт и частоту 50, 400 и 500 Гц в трёх и двухфазном исполнениях.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >