Nízkovýkonové synchronní motory

Nízkoenergetické synchronní elektromotory (mikromotory) používané v automatizačních systémech, různých domácích spotřebičích, hodinách, fotoaparátech atd.

Většina synchronních elektromotorů nízkého výkonu se od strojů běžného výkonu liší pouze konstrukcí rotoru, který zpravidla nemá budicí vinutí, sběrací kroužky a kartáče přitisknuté k nim.

Pro generování točivého momentu je rotor vyroben z tvrdé magnetické slitiny s následnou jednoduchou magnetizací v silném pulzním magnetickém poli, v důsledku čehož si póly následně zachovávají zbytkovou magnetizaci.

Při použití měkkého magnetického materiálu získá rotor speciální tvar, který jeho magnetickému jádru poskytuje různý magnetický odpor v radiálních směrech.

Synchronní motory s permanentními magnety mají válcový konvexní pólový rotor vyrobený z tvrdé magnetické slitiny a spouštěcí vinutí nakrátko.

V době rozběhu pracuje synchronní motor jako indukční motor a jeho počáteční točivý moment vzniká interakcí rotujícího magnetického pole statoru s proudy jím indukovanými ve zkratovaném vinutí rotoru. Při spouštění motoru v buzeném stavu magnetické pole permanentních magnetů rotujícího rotoru indukuje e ve vinutí statoru. atd. v. proměnná frekvence a to způsobuje proudy, díky kterým vzniká brzdný moment.

Výsledný moment na hřídeli motoru je určen součtem momentů způsobených zkratem vinutí a brzdným účinkem, tedy závislým na skluzu. Při zrychlování rotoru tento moment dosahuje minimální hodnoty, která by při správné volbě rozběhového vinutí měla být větší než jmenovitý moment.

Když se otáčky blíží synchronní, rotor se v důsledku interakce pole permanentních magnetů s rotujícím magnetickým polem statoru stáhne do synchronismu a poté se otáčí synchronní rychlostí.

Činnost synchronního motoru s permanentním magnetem se jen málo liší od činnosti synchronního motoru s vinutím.

Synchronní odporové motory mají rotor s vyčnívajícím pólem vyrobený z měkkého magnetického materiálu s dutinami nebo štěrbinami, takže jeho magnetický odpor v radiálních směrech je odlišný. Dutý rotor se skládá z lisovaných plechů z elektrooceli a má zkratovanou spouštěcí cívku. Existují rotory vyrobené z pevného feromagnetického materiálu s podobnými dutinami.Sekční rotor se skládá z plechů z elektrooceli odlité hliníkem nebo jiným diamagnetickým materiálem, který funguje jako zkratové vinutí.

Při zapnutí statorového vinutí se roztočí točivé magnetické pole a motor se spustí asynchronně. Po dokončení zrychlení rotoru na synchronní otáčky, působením jalového momentu v důsledku rozdílu magnetického odporu v radiálních směrech, vstupuje rotor do synchronismu a je umístěn vzhledem k točivému magnetickému poli statoru, takže jeho magnetický odpor vůči tomuto poli je největší - ten malý.

Běžně se synchronní odporové motory vyrábějí se jmenovitým výkonem do 100 W a někdy i vyšším, pokud kladou zvláštní důraz na jednoduchost konstrukce a zvýšenou spolehlivost. Při stejných rozměrech je jmenovitý výkon synchronních odporových motorů 2-3krát menší než jmenovitý výkon synchronních motorů s permanentními magnety, jsou však konstrukčně jednodušší, liší se nižší cenou, jejich jmenovitý účiník nepřesahuje 0,5 a jmenovitá účinnost je do 0,35 — 0,40.

Hysterezní synchronní motory mají rotor z tvrdé magnetické slitiny se širokým hysterezní obvod… Pro úsporu tohoto drahého materiálu je rotor vyroben z modulární konstrukce, ve které je hřídel připevněna k objímce z fero- nebo diamagnetického materiálu a je zesíleným plným nebo dutým válcem sestaveným z desek utažených pojistným kroužkem. to .Použití tvrdé magnetické slitiny pro výrobu rotoru vede k tomu, že při chodu motoru jsou magnetické indukční vlny na plochách statoru a rotoru vůči sobě posunuty pod určitým úhlem, tzv. hysterezní úhel, který způsobuje vznik hystereze točivého momentu, směrovaného k otáčení rotoru.

Rozdíl mezi synchronními motory s permanentními magnety a synchronními motory s hysterezí je v tom, že u prvního je rotor při výrobě stroje předmagnetizován v silném pulzním magnetickém poli a u druhého je magnetizován rotujícím magnetickým polem statoru.

Při spouštění synchronního motoru s hysterezí vzniká u strojů s pevným rotorem kromě hlavního hysterezního momentu vlivem vířivých proudů v magnetickém obvodu rotoru asynchronní moment, který přispívá ke zrychlení rotoru, jeho vstupu do synchronizace a další provoz při synchronních otáčkách s konstantním posunem rotoru vůči rotujícímu magnetickému poli statoru o úhel určený zatížením hřídele stroje.

Hysterezní synchronní motory pracují v synchronním i asynchronním režimu, ale v druhém případě s nízkým skluzem. Synchronní motory s hysterezí se vyznačují velkým rozběhovým momentem, plynulým vstupem do synchronismu, mírnou změnou proudu v rozmezí 20-30% při přechodu z klidového režimu do zkratového režimu.

Tyto motory mají lepší výkon než synchronní reluktanční motory, vyznačují se jednoduchostí konstrukce, spolehlivostí a tichým chodem, malými rozměry a nízkou hmotností.

Absence krátkého vinutí způsobuje kmitání rotoru při proměnném zatížení, což vede k určité nerovnoměrnosti jeho otáčení, což omezuje možnosti použití strojů, které jsou vyráběny se jmenovitým výkonem do 400 W pro průmyslové a zvýšené frekvence. , jednoduché i dvojité rychlosti.

Jmenovitý účiník synchronních motorů s hysterezí nepřesahuje 0,5 a jmenovitá účinnost dosahuje 0,65.

Synchronní motory s reluktanční hysterezí mají stator s vyčnívajícími póly s cívkou umístěnou na magnetickém jádru sestaveném ze dvou symetrických svazků elektrotechnických ocelových plechů se spojem uvnitř rámu cívky. Magnetický obvod má dva póly rozříznuté na stejné části podélnou drážkou a na jednom z nich jsou na každém pólu zkratované závity. Mezi těmito dělenými póly je rotor složený z několika tenkých přemostěných kroužků z tvrzené magnetické tvrdé oceli, namontovaný na řemenici spojené s převodovkou, která snižuje otáčky výstupního hřídele na několik stovek nebo několik desítek otáček za minutu.

Při zapnutí vinutí statoru dochází vlivem zkratovaných závitů k časovému fázovému posunu mezi magnetickými toky nestíněné a stíněné části pólů, což vede k vybuzení vzniklého točivého magnetického pole. Toto pole interagující s rotorem přispívá ke vzniku asynchronních a hysterečních momentů, což způsobuje zrychlení rotoru, který po dosažení synchronních otáček pod vlivem reaktivních a hysterečních momentů vstupuje do synchronismu a otáčí se ve směru od nestíněné části sloupu k jeho stíněné části, kde se zkrat otočí.

Mám reverzibilní motory, místo zkratování jsou použity čtyři vinutí, která jsou umístěna na dvou částech každého děleného pólu a pro přijatý směr otáčení rotoru je odpovídající dvojice vinutí zkratována.

Reaktivní hysterezní synchronní motory mají poměrně velké rozměry a hmotnost, jejich jmenovitý výkon nepřesahuje 12 μW, pracují s velmi nízkým účiníkem a jejich jmenovitá účinnost nepřesahuje 0,01.

Synchronní krokové motory řídí elektrické impulsy, které jsou převedeny do nastaveného úhlu natočení, realizovaného diskrétním způsobem. Mají stator, na jehož magnetickém obvodu jsou dvě nebo tři stejné prostorově posunuté cívky zapojené do série se zdrojem elektrické energie ve formě pravoúhlých pulzů nastavitelná frekvence. Vlivem proudových impulsů jsou póly statoru zmagnetizovány s proměnnou polaritou. Změna směru proudů ve vinutí statoru vede k odpovídajícímu obrácení magnetizace pólů a nastolení nové opačné polarity.

Rotor s výrazným pólem krokových motorů může být aktivní a reaktivní. Aktivní rotor má stejnosměrnou budicí cívku, sběrací kroužky a kartáče nebo soustavu permanentních magnetů se střídavou polaritou a reaktivní rotor je realizován bez budicí cívky.

Počet pólů na rotoru krokového motoru je poloviční než počet pólů na statoru. Každé přepnutí vinutí statoru otočí výsledné magnetické pole stroje a způsobí synchronní pohyb rotoru o jeden krok.Směr otáčení rotoru závisí na polaritě impulsu aplikovaného na příslušné vinutí statoru.

Přečtěte si také: Selsyns: účel, zařízení, princip činnosti