Синхронни двигатели с ниска мощност

Синхронни електродвигатели с ниска мощност (микромотори) използвани в системи за автоматизация, различни домакински уреди, часовници, камери и др.

Повечето синхронни електродвигатели с ниска мощност се различават от машините с нормално изпълнение само по конструкцията на ротора, който по правило няма намотка на полето, плъзгащи пръстени и четки, притиснати към тях.

За генериране на въртящ момент роторът е направен от твърда магнитна сплав, последвана от единична намагнитване в силно импулсно магнитно поле, в резултат на което полюсите впоследствие запазват остатъчната намагнитване.

Когато се използва мек магнитен материал, роторът получава специална форма, която осигурява различно магнитно съпротивление на магнитното му ядро ​​в радиални посоки.

Синхронни двигатели с постоянен магнит имат цилиндричен изпъкнал полюсен ротор, изработен от твърда магнитна сплав и начална намотка в катерица.

В момента на стартиране синхронният двигател работи като асинхронен двигател и първоначалният му въртящ момент се създава поради взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора с индуцираните от него токове в намотката на ротора с късо съединение. Тъй като двигателят се стартира в възбудено състояние, магнитното поле на постоянните магнити на въртящия се ротор индуцира e в намотката на статора. и т.н. с. променлива честота и това причинява токове, поради което възниква спирачен момент.

Полученият въртящ момент върху вала на двигателя се определя от сумата от моментите, дължащи се на късо съединение на намотката и спирачния ефект, т.е., който зависи от приплъзването. По време на ускорението на ротора този въртящ момент достига минимална стойност, която при правилния избор на началната намотка трябва да бъде по -голяма от номиналния въртящ момент.

Когато скоростта наближи синхронно, роторът, в резултат на взаимодействието на полето на постоянни магнити с въртящото се магнитно поле на статора, се издърпва в синхрон и след това се върти със синхронна скорост.

Работата на синхронния двигател с постоянен магнит се различава малко от тази на синхронния двигател с намотка.

Двигатели за синхронно съпротивление имат ротор с изпъкнал полюс, изработен от мек магнитен материал с кухини или разрез, поради което магнитното му съпротивление в радиалните посоки е различно. Роторът с кухини се състои от щамповани листове от електрическа стомана и има късо съединение на стартова намотка. Има ротори, изработени от твърд феромагнитен материал с подобни кухини. Секционният ротор се състои от листове от електрическа стомана, отлити с алуминий или друг диамагнитен материал, който действа като намотка на късо съединение.

Когато намотката на статора е включена, се върти въртящо се магнитно поле и двигателят стартира асинхронно. След завършване на ускорението на ротора до сусинхронната скорост, под действието на реактивния въртящ момент поради разликата в магнитното съпротивление в радиалните посоки, той влиза в синхрон и се намира спрямо въртящото се магнитно поле на статора, така че неговото магнитното съпротивление за това поле е най -малкото.

Обикновено двигатели за синхронно съпротивление се произвеждат с номинална мощност до 100 W, а понякога дори по -висока, ако придават особено значение на простотата на дизайна и повишената надеждност. При същите размери номиналната мощност на двигателите за синхронно съпротивление е 2 — 3 пъти по -малка от номиналната мощност на синхронните двигатели с постоянен магнит, но те са по -прости по дизайн, различават се по -ниска цена, номиналният им коефициент на мощност не надвишава 0,5 и номиналната ефективност е до 0,35 — 0,40.

Синхронни двигатели с хистерезис имат ротор от твърда магнитна сплав с широк хистерезисна верига… За да се спести този скъп материал, роторът е изработен от модулна конструкция, в която валът е прикрепен към втулка, изработена от феро- или диамагнетичен материал, и е подсилен плътен или кух цилиндър, сглобен от плочи, затегнати със заключващ пръстен върху него. Използването на твърда магнитна сплав за производството на ротор води до факта, че при работещ двигател вълните на разпределение на магнитната индукция по повърхностите на статора и ротора се изместват една спрямо друга под определен ъгъл , наречен хистерезисен ъгъл, който причинява появата на хистерезисен въртящ момент, насочен към въртенето на ротора.

Разликата между синхронните двигатели с постоянни магнити и синхронните двигатели с хистерезис е, че при първите роторът е предварително намагнетизиран в силно импулсно магнитно поле по време на производството на машини, а във втория се намагнетизира от въртящото се магнитно поле на статора.

При стартиране на синхронен двигател с хистерезис, в допълнение към основния момент на хистерезис в машини с плътен ротор, възниква асинхронен въртящ момент поради вихрови токове в магнитната верига на ротора, което допринася за ускоряването на ротора, влизането му в синхрон и по -нататък работа със синхронна скорост с постоянно изместване на ротора спрямо въртящото се магнитно поле на статора от ъгъл, определен от натоварването върху вала на машината.

Синхронните двигатели с хистерезис работят както в синхронен, така и в асинхронен режим, но в последния случай с ниско приплъзване. Синхронните двигатели с хистерезис се отличават с голям начален въртящ момент, плавно влизане в синхрон, лека промяна в тока в рамките на 20-30% по време на прехода от режим на празен ход към режим на късо съединение.

Тези двигатели имат по -добра производителност от двигателите с синхронно нежелание, отличават се с простотата на дизайна, надеждността и безшумната работа, малките размери и ниското тегло.

Отсъствието на късо намотка води до колебания на ротора при променлив товар, което води до известна неравномерност на въртенето му, което ограничава обхвата на приложения на машини, които са произведени с номинална мощност до 400 W за промишлени и увеличени честоти, както единични, така и двойни скорости.

Номиналният коефициент на мощност на синхронните двигатели с хистерезис не надвишава 0,5, а номиналната ефективност достига 0,65.

Синхронни двигатели с хистерезис на съпротивление имат статор с изпъкнал полюс с намотка, разположен върху магнитно ядро, сглобено от два симетрични пакета от листове от електрическа стомана със съединение вътре в рамката на намотката. Магнитната верига има два полюса, нарязани на равни части от надлъжен жлеб, а на един от тях на всеки полюс има късо съединени завои. Между тези разделени полюси има ротор, съставен от няколко тънки пръстена с мостове от закалена магнитна твърда стомана, монтиран на ролка, свързана към скоростна кутия, която намалява скоростта на изходния вал до няколко стотни или няколко десетки оборота в минута.

При включване на намотката на статора поради късо съединените завои се създава фазово изместване във времето между магнитните потоци на неекранираните и екранирани части на полюсите, което води до възбуждане на полученото въртящо се магнитно поле. Това поле, взаимодействащо с ротора, допринася за появата на асинхронни и хистерезисни въртящи моменти, причинявайки ускорението на ротора, който при достигане на сусинхронната скорост, под въздействието на реактивни и хистерезисни въртящи моменти, влиза в синхрон и се върти в посока, от неекранираната част на полюса до нейната екранирана част, където късо съединение се завърта.

Имам реверсивни двигатели вместо късо съединение се използват четири намотки, които са разположени на двете части на всеки разделен полюс, а за приетата посока на въртене на ротора съответната двойка намотки се късо съединява.

Синхронните двигатели с реактивна хистерезис имат относително големи размери и тегло, номиналната им мощност не надвишава 12 μW, те работят при много нисък коефициент на мощност и номиналната им ефективност не надвишава 0,01.

Синхронни стъпкови двигатели управляващите електрически импулси се преобразуват в зададен ъгъл на въртене, осъществяван по дискретен начин. Те имат статор, върху магнитната верига на който има две или три еднакви пространствено изместени намотки, свързани последователно към източник на електрическа енергия под формата на правоъгълни импулси регулируема честота. Под въздействието на токови импулси съответно полюсите на статора се намагнетизират с променлива полярност. Промяната в посоката на токовете в намотките на статора води до съответно обръщане на намагнитването на полюсите и установяване на нова противоположна полярност.

Роторът с изпъкнал полюс на стъпкови двигатели може да бъде активен и реактивен. Активният ротор има намотка за възбуждане с постоянен ток, плъзгащи пръстени и четки или система от постоянни магнити с променлива полярност, а реактивният ротор се изпълнява без намотка за възбуждане.

Броят на полюсите на ротора на стъпков двигател е половината от броя на полюсите на статора. Всяко превключване на намотките на статора завърта полученото магнитно поле на машината и кара ротора да се движи синхронно с една стъпка. Посоката на въртене на ротора зависи от полярността на импулса, приложен към съответната намотка на статора.

Прочетете също: Selsyns: цел, устройство, принцип на действие