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 трех- или двухфазной (с конденсатором в одной из фаз). Ротор двигателя представляет собой цилиндр, выполненный из магнитно-твердого 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.

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 0Г гистерезисного сдвига. Поэтому возникают тангенциальные составляющие /т сил взаимодействия между полюсами ротора и магнитным потоком статора (рис. 12.27, а).

Синхронный гистерезисный микродвигатель

Рис. 12.27. Синхронный гистерезисный микродвигатель:

а — принцип возникновения гистерезисного момента; б — зависимость результирующего момента двигателя от скольжения

Для данной машины угол 9Г определяется только свойствами материала ротора и чем шире петля гистерезиса ферромагнитного материала ротора, тем больше угол 0Г, больше сила /т 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.

Поскольку ротор имеет большое активное сопротивление, то зависимость Мас = /(s) близка к линейной и асинхронный момент будет максимальным при s ~ 1.

На рис. 12.27, б изображены зависимости моментов Мг, Мас и результирующий Мрез от скольжения s. Результирующий момент А^рез = Мг + Мас.

Электромагнитный момент М в асинхронном режиме пропорционален потерям мощности в роторе ЛРэл2, поделенным на скольжение s. Поэтому гистерезисный и асинхронный моменты можно определить по формулам

где АРГ — потери мощности, на перемагничивание ротора (гистерезисные потери) и пропорциональные частоте перемагничивания ротора /2 =fiS, т.е. скольжению s; АРвихр потери мощности на вихревые токи в роторе и пропорциональные /22, т.е. s2; АРг н. и ДРвихр н — значения АРГ и АРвихр при неподвижном роторе (при s = 1).

В режиме пуска наибольшего значения вращающий момент Мрез достигает в начальный момент пуска, т.е. при s = 1. Характеристика СГМД в установившемся режиме соответствует прямой Мр. Мвых — 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 Цп/1ном = 1,2ч-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 cos ф = 0,4-^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 трех- и двухфазном исполнениях.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >