Synkronmotorer med låg effekt

Lågeffektsynkrona elmotorer (mikromotorer) som används i automationssystem, olika hushållsapparater, klockor, kameror etc.

De flesta synkrona elmotorer med låg effekt skiljer sig från maskiner med normal prestanda endast i utformningen av rotorn, som i regel inte har en fältlindning, släpringar och borstar pressade mot dem.

För att generera vridmoment är rotorn gjord av en hårdmagnetisk legering, följt av enkel magnetisering i ett starkt pulsat magnetfält, vilket resulterar i att polerna därefter behåller kvarvarande magnetisering.

När ett mjukt magnetiskt material används får rotorn en speciell form som ger olika magnetiskt motstånd till sin magnetiska kärna i radiella riktningar.

Permanentmagnet synkronmotorer har en cylindrisk konvex polrotor gjord av en hård magnetisk legering och en ekorrbur startlindning.

Vid tidpunkten för start fungerar synkronmotorn som en induktionsmotor, och dess initiala vridmoment skapas på grund av interaktionen av statorns roterande magnetfält med strömmarna som induceras av den i den kortslutna rotorlindningen. När motorn startas i exciterat tillstånd inducerar magnetfältet hos permanentmagneterna i den roterande rotorn e i statorlindningen. etc. v. variabel frekvens och detta orsakar strömmar på grund av vilka bromsmoment uppstår.

Det resulterande vridmomentet på motoraxeln bestäms av summan av momenten på grund av kortslutningen av lindningen och bromseffekten, det vill säga som beror på slirningen. Under rotorns acceleration når detta vridmoment ett minimivärde, som med rätt val av startlindningen bör vara större än det nominella vridmomentet.

När hastigheten närmar sig synkron, dras rotorn, som ett resultat av interaktionen av permanentmagneternas fält med statorns roterande magnetfält, till synkronism och roterar sedan med synkron hastighet.

Funktionen hos en synkronmotor med permanentmagnet skiljer sig lite från den hos en lindad synkronmotor.

Synkronmotståndsmotorer har en utskjutande polrotor gjord av ett mjukt magnetiskt material med håligheter eller slitsar, så dess magnetiska motstånd i radiella riktningar är annorlunda. Den ihåliga rotorn består av stansade plåtar av elstål och har en kortsluten startspole. Det finns rotorer gjorda av fast ferromagnetiskt material med liknande hålrum.Sektionsrotorn består av plåtar av elektriskt stål gjutna med aluminium eller annat diamagnetiskt material, som fungerar som en kortslutningslindning.

När statorlindningen är påslagen snurras ett roterande magnetfält och motorn startar asynkront. Efter att ha fullbordat rotorns acceleration till den synkrona hastigheten, under verkan av det reaktiva vridmomentet på grund av skillnaden i magnetiskt motstånd i de radiella riktningarna, går den in i synkronism och är placerad i förhållande till statorns roterande magnetfält, så att dess magnetiska motstånd mot detta fält är det mest - den lilla.

Vanligtvis produceras synkrona motståndsmotorer med märkeffekt upp till 100 W, och ibland till och med högre om de fäster särskild vikt vid enkel design och ökad tillförlitlighet. Med samma dimensioner är märkeffekten för synkrona motståndsmotorer 2 - 3 gånger mindre än märkeffekten för permanentmagnetsynkronmotorer, men de är enklare i design, skiljer sig i lägre kostnad, deras märkeffektfaktor överstiger inte 0,5 och nominell verkningsgrad är upp till 0,35 - 0,40.

Hysteres synkronmotorer har en hårdmagnetisk legeringsrotor med en bred hystereskrets… För att spara på detta dyra material är rotorn gjord av en modulär konstruktion, där axeln är fäst vid en hylsa av ferro- eller diamagnetiskt material, och är en förstärkt solid eller ihålig cylinder som är sammansatt av plattor spända med en låsring på det .Användningen av en hårdmagnetisk legering för tillverkningen av rotorn leder till att när motorn är igång förskjuts de magnetiska induktionsfördelningsvågorna på statorns och rotorns ytor i förhållande till varandra i en viss vinkel, kallad hysteresvinkeln, som orsakar uppkomsten av ett hysteresvridmoment, riktat mot rotorns rotation.

Skillnaden mellan permanentmagnetsynkronmotorer och hysteressynkronmotorer är att i den förra är rotorn förmagnetiserad i ett starkt pulserande magnetfält under maskintillverkning, och i den senare magnetiseras den av statorns roterande magnetfält.

Vid start av en synkronmotor med hysteres, utöver huvudhysteresmomentet i maskiner med en solid rotor, uppstår ett asynkront vridmoment på grund av virvelströmmar i rotorns magnetiska krets, vilket bidrar till rotorns acceleration, dess inträde i synkronism och vidare drift vid synkron hastighet med konstant förskjutning av rotorn i förhållande till statorns roterande magnetfält med en vinkel som bestäms av belastningen på maskinaxeln.

Hysteres synkronmotorer arbetar i både synkront och asynkront läge, men i det senare fallet med låg slirning. Synkronmotorer med hysteres kännetecknas av ett stort startmoment, mjukt inträde i synkronism, en liten förändring av strömmen inom 20-30 % under övergången från viloläge till kortslutningsläge.

Dessa motorer har bättre prestanda än synkrona reluktansmotorer, kännetecknas av enkel design, tillförlitlighet och tyst drift, liten storlek och låg vikt.

Frånvaron av en kort lindning gör att rotorn oscillerar under variabel belastning, vilket leder till en viss ojämnhet i dess rotation, vilket begränsar tillämpningsområdet för maskiner som tillverkas med en märkeffekt på upp till 400 W för industriella och ökade frekvenser , både enkel och dubbel hastighet.

Den nominella effektfaktorn för synkrona hysteresmotorer överstiger inte 0,5, och den nominella verkningsgraden når 0,65.

Reluktanshysteressynkronmotorer har en utsprångspolstator med en spole placerad på en magnetisk kärna sammansatt av två symmetriska buntar av elektriska stålplåtar med en skarv inuti spolramen. Den magnetiska kretsen har två poler skurna i lika delar av ett längsgående spår, och på en av dem finns kortslutna varv på varje pol. Mellan dessa delade polerna finns en rötor som består av flera tunna bryggade ringar av härdat magnetiskt hårt stål, monterade på en remskiva kopplad till en växellåda som minskar hastigheten på den utgående axeln till några hundra eller några tiotals varv per minut.

När man slår på statorlindningen, på grund av de kortslutna varven, skapas en fasförskjutning i tiden mellan de magnetiska flödena av de oskärmade och skärmade delarna av polerna, vilket leder till exciteringen av det resulterande roterande magnetfältet. Detta fält som interagerar med rotorn bidrar till uppkomsten av asynkrona och hysteresmoment, vilket orsakar accelerationen av rotorn, som, när den når den synkrona hastigheten, under påverkan av reaktiva och hysteresiska vridmoment, går i synkronism och roterar i riktning från oskärmad del av stolpen till dess skärmade del där kortslutningen vänder.

Jag har reversibla motorer, istället för att kortsluta, används fyra lindningar, som är placerade på de två delarna av varje delad pol, och för rotorns accepterade rotationsriktning kortsluts motsvarande lindningspar.

Synkronmotorer med reaktiv hysteres har relativt stora dimensioner och vikt, deras nominella effekt överstiger inte 12 μW, de arbetar med en mycket låg effektfaktor och deras nominella verkningsgrad överstiger inte 0,01.

Synkrona stegmotorer styr elektriska impulser omvandlas till en inställd rotationsvinkel, implementerad på ett diskret sätt. De har en stator, på vars magnetkrets det finns två eller tre identiska rumsligt förskjutna spolar kopplade i serie till en elektrisk energikälla i form av rektangulära pulser justerbar frekvens. Under påverkan av strömpulser magnetiseras statorns poler med variabel polaritet. Förändringen av strömmarnas riktning i statorlindningarna leder till en motsvarande omkastning av magnetiseringen av polerna och upprättandet av en ny motsatt polaritet.

Den framträdande polrotorn hos stegmotorer kan vara aktiv och reaktiv. En aktiv rötor har en likströmsfältspole, släpringar och borstar eller ett system av permanentmagneter med alternerande polaritet, och en reaktiv rötor är implementerad utan fältspole.

Antalet poler på rotorn på en stegmotor är hälften av antalet poler på statorn. Varje omkoppling av statorlindningarna roterar det resulterande magnetfältet hos maskinen och får rotorn att röra sig synkront med ett steg.Rotorns rotationsriktning beror på polariteten hos pulsen som appliceras på motsvarande statorlindning.

Läs också: Selsyns: syfte, anordning, handlingsprincip