Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами или с активным ротором


Отличие синхронного микродвигателя с активным рото­ром от прочих заключается в том, что на его роторе тем или иным образом расположены блоки постоянных магнитов. Их изготовляют из магнитотвердых сплавов из кобальта, алюми­ния, никеля, железа, обладающих большой коэрцитивной си­лой. Блоки постоянных магнитов могут быть расположены на роторе радиально или аксиально.

В радиальной конструкции блок постоянных магнитов 1 насаживается непосредственно на вал ротора 4. Пакет стали ротора 3 выполнен в виде кольца, напрессованного на блок постоянных магнитов (рис. 5.1,о).

В пакете стали имеются прорези, разделяющие полюсы разной полярности. В пазах пакета стали ротора располагаются стержни 2 короткозамкнутой обмотки типа «беличья клетка». Эта обмотка играет роль пусковой обмотки.

 

Рис. 5.1. Расположение постоянных магнитов на роторе: а — радиальное; b — аксиальное

 

В аксиальной конструкции кольцевой пакет стали 2 наса­живается непосредственно на вал ротора 4. По краям пакета с торцевых сторон устанавливается один или два блока по­стоянных магнитов 1, выполненных в виде дисков (рис. 5.1,6). В пазах пакета ротора, как и в предыдущем случае, уложены стержни короткозамкнутой обмотки 3.

Основное комплексное уравнение синхронного микродви­гателя:

Ů=İ1R1 – Ė (5.1)

где Ů — напряжение на фазе статора; İ1 — ток в фазе статора; R1— активное сопротивление фазы статора; Ė — ЭДС, индуктируемая рабочим потоком машины в фазе статора.

Результирующий поток машины в установившемся режиме работы складывается из вращающихся синхронно потока ста­тора Ф0 и потока полюсов ротора Ф0. Поэтому ЭДС Е0 можно представить в виде суммы векторов: Ė= Ė1+ Ė0, где Ė — ЭДС, наводимая в фазе статора вращающимся магнитным потоком статора Ф1; Ė0— ЭДС, наводимая в фазе статора вращающим­ся потоком полюсов ротора Ф0. Поэтому (5.1) имеет вид:

Ů1= İ1R1 – Ė – Ė0 (5.2)

Действующее значение этой ЭДС определяется формулой:

E0=4,44w1f1Kоб1Ф2 (5.3)

где w1— число витков фазы статора; Kоб1 — обмоточный коэффициент фазы; f1— частота питающей сети.

ЭДС самоиндукции E1, пропорциональна току в фазе стато­ра и индуктивному сопротивлению фазы машины или синх­ронному сопротивлению X1:

 

Ė1= - j İ1 X1.

Электромагнитный момент машины образуется в результа­те взаимодействия потокаполюсов ротора с активной состав­ляющей тока в фазах статора:

МЭМ= СM Ф2I1акт = СM Ф2I1 cosφ1, (5.4)

где I1 cosφ1— активная составляющая в фазе статора; φ1— угол сдвига между векторами тока и напряжения в фазе.

Процессы при работе синхронного микродвигателя анало­гичны процессам в обычной синхронной машине. В режиме холостого хода ось потока полюсов ротора совпадает с осью вращающегося потока статора, и угол нагрузки =0. Ток в фазе является практически реактивным, и электромагнитный момент машины МЭМ = 0.

При появлении нагрузки на валу машины ротор двигателя смещается относительно оси потока статора на некоторый угол , т. е. вектор ЭДС Ė0 будет отставать от вектора напря­жения на угол . Векторная диаграмма синхронного микро­двигателя аналогична диаграмме обычного двигателя. При ро­сте нагрузки возрастают значение cosφ1, активная составляю­щая тока в фазе статора I1акт и электромагнитный момент машины МЭМ, стремящийся вернуть ротор в прежнее положе­ние. Режим установится, когда электромагнитный момент ма­шины уравновесит момент нагрузки на ее валу. Таким образом, всякое увеличение момента нагрузки на валу машины и, следо­вательно, полезной мощности на валу сопровождается увели­чением активной мощности, потребляемой двигателем от сети.

Для двигателя с ротором аксиальной конструкции величи­на электромагнитного момента определяется выражением

(5.5)

гдеm, — число фаз обмотки статора;ω1= 2πf1/p — угловая частота поля.

Угловая характеристика микромашины с аксиальной конст­рукцией ротора имеет вид синусоиды, как у обычного синх­ронного неявнополюсного двигателя. Максимум электромаг­нитного момента имеет место при угле = 90°.

Угловая характеристика имеет важное значение для оцен­ки статической устойчивости двигателя. Под статической ус­тойчивостью понимается способность двигателя сохранять син­хронную скорость вращения при изменении момента нагрузки на валу. Для обеспечения устойчивости работы необходимо, чтобы с ростом момента нагрузки, и, следовательно, угла 9 возрастал бы электромагнитный момент МЭМ развиваемый ма­шиной. Условием устойчивости работы является условие

Как и для обычной синхронной машины, это условие выпол­няется для микродвигателя лишь в диапазоне углов | | < 90°. При больших углах машина выпадает из синхронизма, либо ос­танавливается. При номинальной нагрузке обычно Ɵ =(20...30)°.

Для двигателя с радиальной конструкцией ротора сопро­тивление магнитному потоку фазы зависит от углового поло­жения ротора относительно геометрической оси фазной ка­тушки. В этом случае электромагнитный момент, развиваемый машиной можно представить в виде суммы двух составляющих

,(5.6)

где — основная составляющая, обусловленная взаимо­действием потока ротора с активной составляющей тока в фазах статора; — реактивный момент, обусловленный стремлением ротора ориентироваться по оси результирующе­го поля машины.

Для двигателей с радикальной конструкцией ротора вели­чина реактивного момента зависит от угла 0 и от разницы синхронных сопротивлений по продольной и поперечной осям

(5.7)

Из-за наличия реактивного момента результирующая за­висимость MЭМ(Ɵ)для синхронного микродвигателя с ради­альной конструкцией ротора отлична от синусоиды и анало­гична угловой характеристике синхронного явнополюсного двигателя.

Для двигателя с аксиальной конструкцией ротора величи­на реактивного сопротивления фазы статора практически не зависит от углового положения ротора относительно геомет­рической оси фазы, т. е. сопротивление магнитному потоку фазы не зависит от углового положения ротора.

 



Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 336;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.013 сек.