Synchrone motoren met laag vermogen

Synchrone elektromotoren met laag vermogen (micromotoren) die worden gebruikt in automatiseringssystemen, verschillende huishoudelijke apparaten, klokken, camera's, enz.

De meeste synchrone elektromotoren met een laag vermogen verschillen alleen van machines met normale prestaties in het ontwerp van de rotor, die in de regel geen veldwikkeling, sleepringen en borstels heeft die er tegenaan worden gedrukt.

Om koppel op te wekken is de rotor gemaakt van een harde magnetische legering, gevolgd door enkelvoudige magnetisatie in een sterk gepulseerd magnetisch veld, waardoor de polen vervolgens restmagnetisatie behouden.

Wanneer een zacht magnetisch materiaal wordt gebruikt, krijgt de rotor een speciale vorm die verschillende magnetische weerstand biedt aan de magnetische kern in radiale richtingen.

Synchrone motoren met permanente magneet hebben een cilindrische convexe poolrotor gemaakt van een harde magnetische legering en een startwikkeling met eekhoornkooi.

Op het moment van starten werkt de synchrone motor als een inductiemotor en het initiële koppel wordt gecreëerd door de interactie van het roterende magnetische veld van de stator met de stromen die daardoor worden geïnduceerd in de kortgesloten rotorwikkeling. Als de motor in aangeslagen toestand wordt gestart, induceert het magnetische veld van de permanente magneten van de roterende rotor e in de statorwikkeling. enz. v. variabele frequentie en dit veroorzaakt stromen waardoor remkoppel ontstaat.

Het resulterende koppel op de motoras wordt bepaald door de som van de momenten als gevolg van de kortsluiting van de wikkeling en het remeffect, d.w.z. dat afhangt van de slip. Tijdens de versnelling van de rotor bereikt dit koppel een minimumwaarde, die bij de juiste selectie van de startwikkeling groter moet zijn dan het nominale koppel.

Wanneer de snelheid synchroon nadert, wordt de rotor, als gevolg van de interactie van het veld van permanente magneten met het roterende magnetische veld van de stator, synchroon getrokken en draait vervolgens met synchrone snelheid.

De werking van een permanent magneet synchrone motor verschilt weinig van die van een gewikkelde synchrone motor.

Synchrone weerstandsmotoren hebben een uitspringende poolrotor gemaakt van een zacht magnetisch materiaal met holtes of spleten, dus de magnetische weerstand in radiale richtingen is anders. De holle rotor bestaat uit gestempelde platen elektrisch staal en heeft een kortgesloten startspoel. Er zijn rotoren gemaakt van massief ferromagnetisch materiaal met vergelijkbare holtes.De sectionele rotor bestaat uit platen van elektrisch staal gegoten met aluminium of ander diamagnetisch materiaal, dat werkt als een kortsluitwikkeling.

Wanneer de statorwikkeling wordt ingeschakeld, wordt een roterend magnetisch veld rondgedraaid en start de motor asynchroon. Na het voltooien van de versnelling van de rotor tot de synchrone snelheid, onder invloed van het reactieve koppel als gevolg van het verschil in magnetische weerstand in de radiale richtingen, gaat het synchroon en bevindt het zich ten opzichte van het roterende magnetische veld van de stator, zodat zijn magnetische weerstand tegen dit veld is het meest - de kleine.

Gewoonlijk worden synchrone weerstandsmotoren geproduceerd met een nominaal vermogen tot 100 W, en soms zelfs hoger als ze bijzonder belang hechten aan eenvoud van ontwerp en verhoogde betrouwbaarheid. Met dezelfde afmetingen is het nominale vermogen van synchrone weerstandsmotoren 2 - 3 keer minder dan het nominale vermogen van synchrone motoren met permanente magneet, maar ze zijn eenvoudiger van ontwerp, verschillen in lagere kosten, hun nominale vermogensfactor is niet groter dan 0,5 en de nominale efficiëntie is maximaal 0,35 - 0,40.

Hysteresis-synchrone motoren hebben een rotor van een harde magnetische legering met een brede hysterese circuit… Om dit kostbare materiaal te besparen, is de rotor modulair opgebouwd, waarbij de as is bevestigd aan een huls van ferro- of diamagnetisch materiaal, en is een versterkte massieve of holle cilinder samengesteld uit platen die met een borgring zijn vastgezet het .Het gebruik van een harde magnetische legering voor de vervaardiging van de rotor leidt ertoe dat wanneer de motor draait, de magnetische inductiedistributiegolven op de oppervlakken van de stator en de rotor onder een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar worden verschoven, genaamd de hysteresishoek, die het verschijnen van een hysteresiskoppel veroorzaakt, gericht op de rotatie van de rotor.

Het verschil tussen synchrone motoren met permanente magneet en synchrone motoren met hysteresis is dat bij de eerste de rotor wordt voorgemagnetiseerd in een sterk gepulseerd magnetisch veld tijdens de fabricage van de machine, en bij de laatste wordt hij gemagnetiseerd door het roterende magnetische veld van de stator.

Bij het starten van een synchrone motor met hysteresis, naast het belangrijkste hysteresismoment in machines met een vaste rotor, treedt een asynchrone koppel op als gevolg van wervelstromen in het magnetische circuit van de rotor, wat bijdraagt ​​​​aan de versnelling van de rotor, zijn intrede in synchronisme en verdere werking met synchrone snelheid met constante verplaatsing van de rotor ten opzichte van het roterende magnetische veld van de stator over een hoek bepaald door de belasting op de machine-as.

Hysteresis synchrone motoren werken in zowel synchrone als asynchrone modi, maar in het laatste geval met lage slip. Synchrone motoren met hysteresis onderscheiden zich door een groot startkoppel, soepele intrede in synchronisatie, een kleine stroomverandering binnen 20-30% tijdens de overgang van inactieve modus naar kortsluitmodus.

Deze motoren presteren beter dan synchrone terughoudendheidsmotoren, onderscheiden zich door de eenvoud van ontwerp, betrouwbaarheid en stille werking, klein formaat en laag gewicht.

De afwezigheid van een korte wikkeling zorgt ervoor dat de rotor oscilleert onder variabele belasting, wat leidt tot een zekere ongelijkmatigheid van de rotatie, wat het toepassingsgebied beperkt van machines die zijn vervaardigd met een nominaal vermogen tot 400 W voor industriële en verhoogde frequenties , zowel enkele als dubbele snelheden.

De nominale vermogensfactor van synchrone hysteresismotoren is niet groter dan 0,5 en het nominale rendement bereikt 0,65.

Synchrone motoren met terughoudendheidshysterese hebben een uitspringende poolstator met een spoel op een magnetische kern die is samengesteld uit twee symmetrische bundels elektrische staalplaten met een verbinding in het spoelframe. Het magnetische circuit heeft twee polen die in gelijke delen zijn gesneden door een longitudinale groef, en op een ervan zijn er kortgesloten windingen op elke pool. Tussen deze gespleten polen bevindt zich een rotor die is samengesteld uit verschillende dunne overbrugde ringen van gehard magnetisch hard staal, gemonteerd op een katrol die is verbonden met een tandwielkast die de snelheid van de uitgaande as verlaagt tot enkele honderden of enkele tientallen omwentelingen per minuut.

Bij het inschakelen van de statorwikkeling wordt door de kortgesloten windingen in de tijd een faseverschuiving gecreëerd tussen de magnetische fluxen van de niet-afgeschermde en afgeschermde delen van de polen, wat leidt tot de excitatie van het resulterende roterende magnetische veld. Dit veld dat in wisselwerking staat met de rotor draagt ​​​​bij aan het verschijnen van asynchrone en hysteresiskoppels, waardoor de rotor wordt versneld, die bij het bereiken van de synchrone snelheid, onder invloed van reactieve en hysteresiskoppels, synchroon gaat lopen en roteert in de richting van de niet-afgeschermd deel van de paal naar het afgeschermde deel waar de kortsluiting draait.

Ik heb omkeerbare motoren, in plaats van kortsluiting worden vier wikkelingen gebruikt, die zich op de twee delen van elke gesplitste pool bevinden, en voor de geaccepteerde draairichting van de rotor wordt het overeenkomstige paar wikkelingen kortgesloten.

Synchrone motoren met reactieve hysteresis hebben relatief grote afmetingen en gewicht, hun nominale vermogen is niet groter dan 12 μW, ze werken met een zeer lage arbeidsfactor en hun nominale efficiëntie is niet hoger dan 0,01.

Synchrone stappenmotoren besturen elektrische impulsen worden op discrete wijze omgezet in een ingestelde draaihoek. Ze hebben een stator, op het magnetische circuit waarvan er twee of drie identieke ruimtelijk verplaatste spoelen zijn die in serie zijn verbonden met een bron van elektrische energie in de vorm van rechthoekige pulsen instelbare frequentie. Onder invloed van stroompulsen worden de polen van de stator respectievelijk gemagnetiseerd met variabele polariteit. De verandering in de richting van de stromen in de statorwikkelingen leidt tot een overeenkomstige omkering van de magnetisatie van de polen en het tot stand brengen van een nieuwe tegengestelde polariteit.

De opvallende poolrotor van stappenmotoren kan actief en reactief zijn. Een actieve rotor heeft een gelijkstroomveldspoel, sleepringen en borstels of een systeem van permanente magneten met wisselende polariteit, en een reactieve rotor is uitgevoerd zonder veldspoel.

Het aantal polen op de rotor van een stappenmotor is de helft van het aantal polen op de stator. Elke omschakeling van de statorwikkelingen roteert het resulterende magnetische veld van de machine en zorgt ervoor dat de rotor één stap synchroon beweegt.De draairichting van de rotor hangt af van de polariteit van de puls die wordt toegepast op de overeenkomstige statorwikkeling.

Lees ook: Selsyns: doel, apparaat, werkingsprincipe