МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ I
Все справочники Предисловие
Глава 5
Асинхронные микромашины автоматических устройств
  1. Устройство и основные конструктивные типы асинхронных исполнительных двигателей
  2. Исполнительный двигатель с амплитудным управлением
  3. Исполнительный двигатель с фазовым управлением
  4. Исполнительный двигатель с амплитудно-фазовым управлением (конденсаторная схема)
  5. Быстродействие исполнительных двигателей и их сравнение при различных способах управления
  6. Асинхронный тахогенератор
  7. Устройство и принцип действия вращающихся трансформаторов
  8. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор
  9. Линейный вращающийся трансформатор
  10. Вращающийся трансформатор-построитель
  11. Принцип действия системы синхронной связи и устройство сельсинов
  12. Трансформаторный режим работы однофазных сельсинов
  13. Индикаторный режим работы однофазных сельсинов
  14. Дифференциальные сельсины
  15. Магнесины
  16. Трехфазные сельсины
  17. Использование вращающихся трансформаторов в системе дистанционной передачи угла
Глава 6
Синхронные машины
  1. Назначение и принцип действия синхронной машины
  2. Устройство синхронной машины
  3. Особенности конструкции синхронных машин большой мощности
  4. Работа генератора при холостом ходе
  5. Работа генератора под нагрузкой
  6. Векторные диаграммы генератора
  7. Внешние и регулировочные характеристики генератора
  8. Определение индуктивных сопротивлений синхронной машины
  9. Параллельная работа синхронного генератора с сетью
  10. Режимы работы синхронного генератора при параллельной работе с сетью
  11. Мощность и электромагнитный момент синхронной машины
  12. Статическая устойчивость
  13. Синхронный двигатель
  14. Пуск синхронного двигателя
  15. Регулирование частоты вращения синхронных двигателей. Вентильный двигатель
  16. Синхронный компенсатор
  17. Понятие о переходных процессах в синхронных машинах
  18. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов
  19. Особенности работы синхронного генератора на выпрямительную нагрузку
  20. Сверхпроводниковые синхронные генераторы
  21. Однофазная синхронная машина
Глава 9
Глава 10
Нагревание и режимы работы электрических машин
  1. Нагревание электрических машин
  2. Режимы нагрузки электрических машин
Заключение Список литературы

§ 7.5. ГИСТЕРЕЗИСНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Принцип действия и устройство. Гистерезисным двигателем называют синхронный двигатель, вращающий момент которого создается за счет явления гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала ротора. Статор в гистерезисном двигателе (рис. 7.12, а) выполняется так же, как и в других машинах переменного тока; обмотка статора может быть трех- или двухфазной (с конденсатором в одной из фаз). Ротор двигателя (рис. 7.12,б) представляет собой стальной цилиндр, выполненный из магнитно-твердого материала (имеющего широкую петлю гистерезиса) без обмотки. Применение обычной электротехнической стали для изготовления ротора не позволяет получить достаточно большой электромагнитный момент, поэтому используют специальные магнитно-твердые сплавы. Для экономии дорогих специальных сплавов роторы гистерезисных двигателей выполняют сборными: в виде массивного или шихтованного (из отдельных изолированных пластин) кольца из кобальтовой стали, насаженного на стальную или алюминиевую втулку.

Ротор гистерезисного двигателя намагничивается под действием магнитного поля статора. При синхронной частоте вращения ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного поля статора и ось магнитного поля ротора отстает от оси поля статора на угол θг , вследствие чего возникают тангенциальные составляющие fт сил взаимодействия между ротором и статором (рис. 7.13, а) и вращающий момент Мг . Таким образом, режим работы гистерезисного двигателя при синхронной частоте вращения не отличается от режима аналогичного синхронного двигателя с постоянными магнитами. Максимальное значение угла θг , определяется только свойствами материала ротора; этим же определяется и значение максимального момента Мг в синхронном режиме. Чем шире петля гистерезиса ферромагнитного материала ротора, тем больше угол θг и гистерезисный момент Мг . При асинхронном режиме ротор перемагничивается — при неизменном угле θг и неизменном гистерезисном моменте.

При пуске двигателя, когда частота вращения ротора не равна п1 , кроме гистерезисного момента Мг появляется также асинхронный момент Мас , возникающий в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревыми токами индуцируемыми этим полем в роторе. Так как ротор имеет большое активное сопротивление, то зависимость Мас = f(s) близка к линейной, и асинхронный момент имеет максимальное значение при s = 1, т. е. так же, как и в  асинхронном

Рис. 7.12. Устройство гистерезисного двигателя: 1— корпус; 2 — пакет статора; 3 — обмотка статора; 4 — кольцо из магнитно-твердого материала; 5 — ротор; 6 — вал;  7 —фланец; 8— запорное кольцо

Рис. 7.13. Схема возникновения гистерезисного момента
(а) в зависимость моментов гистерезисного двигателя от
скольжения (б)

исполнительном двигателе с массивным ферромагнитным ротором. Результирующий момент
(7.10)
Мрез = Мг + Мас .

Согласно (4.20) электромагнитный момент М при асинхронном режиме пропорционален потерям в роторе ΔРэл2, поделенным на разность угловых скоростей1 — ω2 ):

(7.11)

Мрез = ΔРэл2/(ω1 — ω2) = ΔРэл2/(ω1s)= ΔРг /(ω1s) + ΔРвихр /(ω1s),

где ΔРг — потери от перемагничивания ротора (гистерезисные потери), которые пропорциональны частоте его перемагничивания f2 = f1s; ΔРвихр — потери от вихревых токов в роторе, которые пропорциональны f22, т. е. s2.

Следовательно.

(7.12)
Mг = sΔРг.н /(ω1s) = ΔРг.н1 ;
(7.13)
Мас = s2ΔРвихр.н /(ω1s) = sΔРвихр.н1 ,
где ΔРг.н и ΔРвихр.н - значения ΔРг и ΔРвихр при неподвижном роторе (при s = 1).

Из (7.12) и (7.13) следует, что момент Мас зависит от скольжения, а момент Мг не зависит от скольжения (рис. 7.13,б); наибольшего значения вращающий момент Мрез достигает в начальный момент пуска, т. е. при s = 1.

Гистерезисные двигатели могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Однако работа двигателя в асинхронном режиме неэкономична, так как при этом возникают значительные потери энергии в роторе:

(7.14)

ΔР = Рг + ΔРвихр = sΔРг.н + s2ΔРвихр.н .

Следовательно, при переходе гистерезисного двигателя в асинхронный режим его КПД резко уменьшается. Одной из разновидностей гистерезисного двигателя является двигатель с экранированными полюсами. Этот двигатель (рис. 7.14) имеет явнополюсный статор с однофазной катушечной обмоткой. На полюсах статора расположены экранирующие короткозамкнутые витки, охватывающие половину каждого полюса. Экранирующие витки создают сдвиг пo фазе между магнитными потоками, проходящими через экранированную и неэкранированную части полюсов, в результате чего в двигателе создается вращающееся магнитное поле (см. § 4.17).

Ротор состоит из нескольких кольцевых дисков с перемычками, выполненных из магнитно-твердого материала. Кольцевой ротор позволяет получить асинхронный и гистерезисный моменты. Диаметральная перемычка в роторе обеспечивает

Рис. 7.14. Устройство гистерезисного двигателя с экранированными полюсами:
1 — статор; 2 — обмотка статора;
3 — экранирующие витки; 4 — ротор
возникновение реактивного момента. При пуске двигателя на ротор действуют асинхронный и гистерезисный моменты. По окончании пуска ротор вращается с синхронной частотой под действием гистерезисного и реактивного моментов.

Ротор в рассматриваемом двигателе вращается в одну сторону — от экранированной части полюса к неэкранированной. Вал двигателя сочленен с редуктором, понижающим частоту вращения. Выпускаются также реверсивные двигатели, у которых каждая половина полюса охватывается катушкой (см. рис. 4.65, в). Замыкая ту или иную пару катушек, можно изменять направление вращения двигателя.

Преимущества и недостатки гистерезисных двигателей. Достоинствами гистерезисных двигателей являются простота конструкции, надежность в работе, малый пусковой ток Iп /Iном = 1,2 ÷ 1,5), плавность входа в синхронизм, бесшумность и сравнительно высокий КПД — до 60%. К недостаткам относятся повышенная стоимость из-за значительной стоимости магнитно-твердых сплавов и трудности их обработки, низкий cos φ (0,4—0,5) и склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки. Гистерезисные двигатели выпускают на мощность до 2000 Вт и частоту 50, 400 и 500 Гц в трех- и двухфазном исполнениях.

МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ II