9-ma'ruza: Sinxron mikrodvigatellar

9-ma'ruza: Sinxron mikrodvigatellar

Reja:

1. 
   Umumiy tushunchalar
   
2. 
   Doimiy magnitli sinxron mikromotorlar
   
3. 
   Doimiy magnitli motorlarni ishga tushirish xususiyatlari
   

Sinxron mikromotorlarning (SMD) o'ziga xos xususiyati, ta'minot tarmog'ining doimiy chastotasida aylanish chastotasining doimiyligi va valdagi yuk momentining o'zgarishi va ma'lum chegaralar ichida tarmoqning kuchlanishidir.

np = n1 = 60f / p.
SMD statori dizayndagi oddiy AC mashinasining statoriga juda o'xshash, ya'ni. yadro va uch yoki ikki fazali o'rashdan iborat bo'lib, aylanuvchi magnit maydon hosil qiladi. Biroq, o'rta va yuqori quvvatli mashinalardan farqli o'laroq, SMDlar rotorga qo'zg'aluvchan o'rash bilan deyarli bajarilmaydi. Rotorning dizayniga qarab, ular quyidagilar: doimiy magnitlangan, reaktiv, histeretik.
Doimiy magnitli sinxron mikromotorlar
Boshlash usuliga ko'ra, ushbu dvigatellar quyidagilarga bo'linadi: 1) o'z-o'zidan ishga tushadigan dvigatellarga; 2) asenkron boshlang'ichli motorlar.
O'z-o'zidan ishlaydigan dvigatellar kam quvvat (odatda vattning fraktsiyalari) va past tezlikda (400 aylanish tezligida) ishlaydi. Ular bir fazali AC tarmog'ida ishlash uchun mo'ljallangan. Ularning magnit maydoni pulsatsiya qiladi yoki aniq elliptik xarakterga ega. Ushbu motorlarning ishga tushirilishi har doim sinxron motorlarda mavjud bo'lgan pulsatsiya qiluvchi moment tufayli yarim o'zgarishdan ko'proq vaqt davomida sodir bo'ladi. Yuk past inertsiya bo'lishi kerak. Aks holda, ular bo'shab qoladi va keyin yuklanadi. Boshlash uchun dvigatelning ma'lum bir yo'nalishda aylanishini ta'minlaydigan turli xil qurilmalar qo'llaniladi.
Odatda ular tekis qilib yasalgan - nisbatan katta diametrga va qisqa uzunlikka ega. Ularning dala o'rashi halqali shaklga ega va stator magnit pallasi tumshuqsimon qutblardir. Bunday dvigatellarning samaradorligi unchalik katta emas - 3 ÷ 5% yoki undan kam.
Asenkron ishga tushirilishi bilan sinxron mikromotorlarda rotorga o'roqsimon qafas turi o'ralgan bo'lib, u qutb uchlarida amalga oshiriladi. Ishga tushirish vaqtida bu o'rash asenkron momentni yaratishda ishtirok etadi va motorni sinxronga yaqin tezlikka qadar tezlashtiradi. Sinxron rejimda yukning keskin o'zgarishi paytida rotor tebranishlarini susaytiradi.
Doimiy magnitli va asinxron ishga tushiriladigan SMD ikkita versiyada amalga oshiriladi: doimiy magnitlarning radial joylashuvi bilan (3.1-rasm, a); doimiy magnitlarning eksenel joylashishi bilan (3.1-rasm, b).
Elektromagnit nuqtai nazardan, birinchi bajarilish dvigatellari yanada mukammaldir. Ikkinchisi tashqi diametrda cheklovlar mavjud bo'lganda qo'llaniladi.
Sinxron rejimda EMF tenglamasi va vosita momenti. Elektr mashinalarining umumiy kursidan aniq aniqlangan qo'zg'aluvchan tirgovichlari bilan sinxron motorning kuchlanish tenglamasining bir nechta shakllari ma'lum, masalan:
(3.1)

Shakl 3.1. Rotordagi doimiy magnit sinxron mikromotoralar magnitlarning radial (a) va eksenel (b) joylashuvi bilan. 1 - doimiy magnit; 2 - elektr po'latning yadrosi; 3 - boshlang'ich sargının novdalari; 4 - qisqa tutashgan halqalar.
bu erda: 0 - rotor maydonida statorda indüksiyon qilingan EMF; d, q - d va q o'qlari bo'ylab stator oqimi; xd, xq - bo'ylama va ko'ndalang o'qlar bo'ylab statorning sinxron indüktansı; r1 - statorning qarshiligi.
(3.1) tenglama vektor diagrammasi narisiga mos keladi. 3.2. Diagrammadan Id va Iq toklarini ifodalash mumkin (3.1) tenglama vektor diagrammasi narisiga mos keladi. 3.2. Diagrammadan Id va Iq toklarini ifodalash mumkin

Shakl 3.2. VM diagrammasi SMD.



rotorning qo'zg'alish darajasi qayerda.
Umumiy stator oqimi

Agar biz statorning qarshiligini e'tiborsiz qoldirsak (r1 = 0), moment formulasi
(3.2)
Dvigatel momenti ikki momentning yig'indisidir: stator va rotor maydonlarining o'zaro ta'siri natijasida va M2 reaktiv moment, bo'ylama va ko'ndalang o'qlar bo'ylab teng bo'lmagan o'tkazuvchanlik tufayli elektromagnit M1.
Mikromachinalarda stator qarshiligini hisobga olmaslik sezilarli miqdordagi xatolarga olib keladi. Shu bilan birga, uning kiritilishi mashinada sodir bo'layotgan jarayonlarning matematik tahlilini sezilarli darajada murakkablashtiradi / sm. [1], formula (4.24) /. Ammo, bu holda ham, moment formulasi (3.2) ga o'xshash
(3.2 ')
bu erda: AE - r1 ni hisobga olgan holda elektromagnit momentning amplitudasi; Adq - r1 ni hisobga olgan holda reaktiv momentning amplitudasi; aE, aadq - momentning birinchi va ikkinchi qismlarining kesishish burchaklari; MT - tormozlanish momenti.
(3.2 ') ifodasini hisobga olsak, r1 ni hisobga olmasdan, shuningdek r1 ni hisobga olmasdan sinxron mikromotorning momenti, ikkita a sinusoidning yig'indisi bo'lib, ular faqat chap tomonga burilib, aE va adq burchaklar orqali va pastga tormoz momenti MT orqali tushadi.
Sinusoidlarning chapga (kichik burchaklarga) siljishini, rasmning vektor diagrammasi yordamida tushuntirish mumkin. 3.2, unda nuqta qo'yilgan chiziq diagrammani yopadigan kuchlanish vektorini va q burchakni r1 = 0 ga teng ravishda ko'rsatadi. Diagrammadan ko'rinib turibdiki, faol qarshilikni hisobga olish EMF va tarmoq kuchlanish vektorlari orasidagi burchakning pasayishiga olib keladi. Bu moment kichikroq burchak ostida keladi, deb bahslashish uchun asos beradi. Sinusoidlarning pastga siljishi stator o'rashidagi yo'qotishlar bilan izohlanadi, ular r1 = 0 da hisobga olinmaydi, shuning uchun foydali quvvat past bo'ladi va shuning uchun vosita momenti past bo'ladi.
Radial magnitli motorlar. Dala o'rashining rolini sproket tipidagi doimiy magnitlar bloki bajaradi, uning ustiga elektr po'latning halqali to'plami bosiladi. Ringning yivlarida qisqa tutashgan boshlang'ich o'rash mavjud va ularning o'lchamlari yaxshi boshlash va sinxron rejimda doimiy magnitlarning energiyasidan maksimal foydalanish sharti bilan tanlanadi.
Dvigatelning xususiyatlari ko'p jihatdan ushbu ushlagichlarning o'lchamlari qanchalik yaxshi tanlanganiga bog'liq. Magnitlarni demagnetizatsiya qilishdan himoya qilish va asenkron boshlang'ich momentini oshirish uchun uyalar minimal bo'lishi kerak. Shu bilan birga, bu tarqaladigan oqimlarning ko'payishiga va dvigatelning sinxron rejimida yomonlashishiga olib kelishini unutmaslik kerak.
Radial dizayn motorlarining o'ziga xos xususiyati ularning oqsoqollar o'qi bo'ylab bo'lgan qarshilikka nisbatan uzunlamasına o'qi bo'ylab yuqori magnit qarshiligi. Bu doimiy magnitning past o'tkazuvchanligi bilan izohlanadi, bu orqali armatura uzunlamasına reaktsiyasi oqimi o'tadi (magnitning o'tkazuvchanligi havo o'tkazuvchanligidan atigi 10 baravar katta, elektr po'latning o'tkazuvchanligi esa undan ming baravar yuqori).
Armaturaning ko'ndalang reaktsiyasi oqimi elektr po'latining qutb qismlari orqali o'tadi va, albatta, kichik magnit qarshilikka javob beradi. Shuning uchun, ushbu dvigatellarda ld Eksenel dizayn motorlarida bo'ylama va ko'ndalang o'qlar bo'ylab magnit qarshilik deyarli bir xil, ya'ni. xd≈ xq, shuning uchun ularni ochilmagan tirgovichli mashinalar deb hisoblash mumkin. Ushbu mashinalarda magnitning barqarorligi qisqa tutashuv rejimida sodir bo'ladi.
Shakl 3.3. Lahzalarning burchakka bog'liqligi? Teta; xd xq (b) uchun.
Doimiy magnit sinxron motorlarning ijobiy xususiyatlari quyidagilardir: sinxron rejimda aylanish tezligining yuqori barqarorligi, nisbatan yuqori energiya samaradorligi (samaradorlik va kosj), haddan tashqari yuk ko'tarish qobiliyati, yuqori o'ziga xos quvvat (har bir birlik uchun quvvat), yaxshi fazali aylanish, bu ko'pincha guruhda talab qilinadi. drayvlar. Kamchiliklari - shunga o'xshash reaktiv dvigatellarga qaraganda yuqori xarajat, past boshlang'ich moment va yuqori boshlang'ich oqimi.

Doimiy magnit motorlarini ishga tushirish xususiyatlari
Sinxron mikromotorlarning aksariyati asinxron sifatida ishga tushirilgan bo'lib, ular uchun boshlang'ich o'rash bilan jihozlangan. Biroq, elektromagnit qo'zg'alish kuchiga ega motorlardan farqli o'laroq, doimiy magnitlarni ishga tushirish paytida "o'chirib qo'yish" mumkin emas. Shuning uchun, tezlashuv paytida doimiy magnitlar oqimi stator o'rashida EMFni qo'zg'atadi, uning ta'siri ostida oqim manba orqali o'rash orqali oqadi (3.4-rasm). Ushbu oqim doimiy magnitning maydoni bilan o'zaro ta'sirlanib, tabiatda boshlang'ich o'rash tomonidan ishlab chiqilgan asenkron momentga o'xshash moment yaratadi. Biroq, bu moment haydash emas, balki tormoz.
Boshlang'ich o'rashdagi tokning chastotasi slipga mutanosibdir (f2 = f1s), shuning uchun asenkron momentning maksimal qiymati kichik toymasin mintaqada bo'ladi. Doimiy magnitlar maydonidan stator o'rashidagi tokning chastotasi rotor tezligiga proportsionaldir [n2 = n1 (1-s)], shuning uchun maksimal tormozlanish momenti n ning kichik qiymatlari mintaqasida bo'ladi. katta slaydlar.
Tormoz momenti dvigatelning boshlang'ich xarakteristikasida nosozlikni keltirib chiqaradi va shu bilan uning past aylanish tezligida qoqilib qolish xavfini tug'diradi (3.5-rasm). Bu nuqtai nazardan doimiy magnitning kichik oqimi bo'lishi kerakligi aniq, ya'ni. kichik EMF E0, garchi sinxron rejimda ishlash manfaati uchun boshqa yo'l bo'lishi kerak. F = 50 Hz, p = 2 da 10-120 Vt quvvatga ega dvigatellar uchun optimal E0 / U nisbati 0,5 - 0,8 oralig'ida.