Synchrónne motory s nízkym výkonom
Nízkoenergetické synchrónne elektromotory (mikromotory) používané v automatizačných systémoch, rôznych domácich spotrebičoch, hodinách, fotoaparátoch atď.
Väčšina synchrónnych elektromotorov s nízkym výkonom sa líši od strojov s normálnym výkonom iba v konštrukcii rotora, ktorý spravidla nemá vinutie poľa, zberné krúžky a kefy pritlačené k nim.
Na generovanie krútiaceho momentu je rotor vyrobený z tvrdej magnetickej zliatiny, po ktorej nasleduje jednoduchá magnetizácia v silnom pulznom magnetickom poli, v dôsledku čoho si póly následne zachovávajú zvyškovú magnetizáciu.
Keď sa použije mäkký magnetický materiál, rotor dostane špeciálny tvar, ktorý poskytuje jeho magnetickému jadru rôzny magnetický odpor v radiálnych smeroch.
V čase štartovania synchrónny motor pracuje ako indukčný motor a jeho počiatočný krútiaci moment vzniká interakciou rotujúceho magnetického poľa statora s ním indukovanými prúdmi vo vinutí rotora nakrátko. Pri spustení motora v excitovanom stave magnetické pole permanentných magnetov rotujúceho rotora indukuje e vo vinutí statora. atď. v. premenlivá frekvencia a to spôsobuje prúdy, v dôsledku ktorých vzniká brzdný moment.
Výsledný krútiaci moment na hriadeli motora je určený súčtom momentov spôsobených skratom vinutia a brzdného účinku, t.j. ktorý závisí od sklzu. Pri zrýchľovaní rotora tento krútiaci moment dosiahne minimálnu hodnotu, ktorá by pri správnom výbere štartovacieho vinutia mala byť väčšia ako menovitý krútiaci moment.
Keď sa otáčky priblížia k synchrónnym otáčkam, rotor sa v dôsledku interakcie poľa permanentných magnetov s rotačným magnetickým poľom statora stiahne do synchronizácie a potom sa otáča synchrónnou rýchlosťou.
Činnosť synchrónneho motora s permanentným magnetom sa len málo líši od činnosti synchrónneho motora s vinutím.
Synchrónne odporové motory majú rotor s vyčnievajúcim pólom vyrobený z mäkkého magnetického materiálu s dutinami alebo štrbinami, takže jeho magnetický odpor v radiálnych smeroch je odlišný. Dutý rotor pozostáva z lisovaných plechov z elektroocele a má skratovanú štartovaciu cievku. Existujú rotory vyrobené z pevného feromagnetického materiálu s podobnými dutinami.Sekčný rotor pozostáva z plechov z elektroocele odliatej hliníkom alebo iným diamagnetickým materiálom, ktorý pôsobí ako skratové vinutie.
Pri zapnutí vinutia statora sa roztočí rotujúce magnetické pole a motor sa spustí asynchrónne. Po dokončení zrýchlenia rotora na synchrónnu rýchlosť, pôsobením jalového krútiaceho momentu v dôsledku rozdielu magnetického odporu v radiálnych smeroch, vstupuje rotor do synchronizácie a nachádza sa vzhľadom na rotujúce magnetické pole statora, takže jeho magnetická odolnosť voči tomuto poľu je najviac - malá.
Synchrónne odporové motory sa bežne vyrábajú s menovitým výkonom do 100 W a niekedy aj vyšším, ak prikladajú mimoriadny význam jednoduchosti konštrukcie a zvýšenej spoľahlivosti. Pri rovnakých rozmeroch je menovitý výkon synchrónnych odporových motorov 2-3 krát menší ako menovitý výkon synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi, ale sú konštrukčne jednoduchšie, líšia sa nižšou cenou, ich menovitý účinník nepresahuje 0,5 a menovitá účinnosť je do 0,35 — 0,40.
Hysterézne synchrónne motory majú rotor z tvrdej magnetickej zliatiny so širokým hysterézny obvod... Aby sa ušetril tento drahý materiál, rotor je vyrobený z modulárnej konštrukcie, v ktorej je hriadeľ pripevnený k objímke z fero- alebo diamagnetického materiálu a je to vystužený plný alebo dutý valec zostavený z dosiek utiahnutých poistným krúžkom. to .Použitie tvrdej magnetickej zliatiny na výrobu rotora vedie k tomu, že pri bežiacom motore sú magnetické indukčné vlny na povrchoch statora a rotora voči sebe posunuté pod určitým uhlom, tzv. hysterézny uhol, ktorý spôsobuje vznik hysterézneho krútiaceho momentu smerujúceho k otáčaniu rotora.
Rozdiel medzi synchrónnymi motormi s permanentnými magnetmi a hysteréznymi synchrónnymi motormi je v tom, že v prvom prípade je rotor pri výrobe stroja predmagnetizovaný v silnom impulznom magnetickom poli a v druhom je zmagnetizovaný rotujúcim magnetickým poľom statora.
Pri spúšťaní synchrónneho motora s hysterézou vzniká okrem hlavného hysterézneho momentu u strojov s pevným rotorom v dôsledku vírivých prúdov v magnetickom obvode rotora aj asynchrónny krútiaci moment, ktorý prispieva k zrýchleniu rotora, jeho vstupu do synchronizácie a ďalšia prevádzka pri synchrónnej rýchlosti s konštantným posunom rotora voči točivému magnetickému poľu statora o uhol určený zaťažením hriadeľa stroja.
Hysterézne synchrónne motory pracujú v synchrónnom aj asynchrónnom režime, ale v druhom prípade s nízkym sklzom. Synchrónne motory s hysteréziou sa vyznačujú veľkým rozbehovým momentom, plynulým vstupom do synchronizácie, miernou zmenou prúdu v rozmedzí 20-30% pri prechode z režimu nečinnosti do režimu skratu.
Tieto motory majú lepší výkon ako synchrónne reluktančné motory, vyznačujú sa jednoduchosťou konštrukcie, spoľahlivosťou a tichou prevádzkou, malými rozmermi a nízkou hmotnosťou.
Absencia krátkeho vinutia spôsobuje kmitanie rotora pri premenlivom zaťažení, čo vedie k určitej nerovnomernosti jeho otáčania, čo obmedzuje rozsah použitia strojov, ktoré sú vyrábané s menovitým výkonom do 400 W pre priemyselné a zvýšené frekvencie. , jednoduché aj dvojité rýchlosti.
Menovitý účinník hysteréznych synchrónnych motorov nepresahuje 0,5 a menovitá účinnosť dosahuje 0,65.
Pri zapínaní vinutia statora v dôsledku skratovaných závitov vzniká v čase medzi magnetickými tokmi netienenej a tienenej časti pólov fázový posun, čo vedie k vybudeniu vznikajúceho rotujúceho magnetického poľa. Toto pole interagujúce s rotorom prispieva k vzniku asynchrónnych a hysteréznych momentov, čo spôsobuje zrýchlenie rotora, ktorý po dosiahnutí synchrónnych otáčok pod vplyvom reaktívnych a hysteréznych momentov vstupuje do synchronizácie a otáča sa v smere od netienenú časť stĺpa na jeho tienenú časť, kde sa skrat otáča.
Mám reverzibilné motory, namiesto skratovania sú použité štyri vinutia, ktoré sú umiestnené na dvoch častiach každého deleného pólu a pre akceptovaný smer otáčania rotora je príslušný pár vinutí skratovaný.
Reaktívne hysterézne synchrónne motory majú pomerne veľké rozmery a hmotnosť, ich menovitý výkon nepresahuje 12 μW, pracujú s veľmi nízkym účinníkom a ich menovitá účinnosť nepresahuje 0,01.
Synchrónne krokové motory riadia elektrické impulzy, ktoré sa premieňajú na nastavený uhol natočenia, realizovaný diskrétnym spôsobom. Majú stator, na magnetickom obvode ktorého sú dve alebo tri rovnaké priestorovo posunuté cievky zapojené do série so zdrojom elektrickej energie. vo forme pravouhlých impulzov nastaviteľná frekvencia. Vplyvom prúdových impulzov sú póly statora zmagnetizované s premennou polaritou. Zmena smeru prúdov vo vinutiach statora vedie k zodpovedajúcemu prepólovaniu magnetizácie pólov a vytvoreniu novej opačnej polarity.
Rotor s výraznými pólmi krokových motorov môže byť aktívny a reaktívny. Aktívny rotor má jednosmernú budiacu cievku, zberacie krúžky a kefy alebo sústavu permanentných magnetov so striedavou polaritou a reaktívny rotor je realizovaný bez budiacej cievky.
Počet pólov na rotore krokového motora je polovičný ako počet pólov na statore. Každé prepnutie statorových vinutí otočí výsledné magnetické pole stroja a spôsobí synchrónny pohyb rotora o jeden krok.Smer otáčania rotora závisí od polarity impulzu aplikovaného na príslušné vinutie statora.
Prečítajte si tiež: Selsyns: účel, zariadenie, princíp činnosti