- •Предисловие
- •Глава 1. Вспомогательные однофазные микродвигатели переменного тока
- •Глава 2. Специализированные асинхронные машины
- •2.1. Индукционный регулятор и фазорегулятор
- •2.2. Асинхронный преобразователь частоты
- •2.3. Электромагнитная асинхронная муфта
- •2.4. Асинхронный исполнительный двигатель
- •Глава 3. Гироскопические двигатели
- •3.1. Особенности работы электрических гиродвигателей
- •3.2. Асинхронный гироскопический двигатель с ротором типа «беличья клетка»
- •3.3. Синхронный гироскопический двигатель
- •3.4. Гироскопический двигатель типа «шар»
- •Глава 4. Гистерезисные двигатели
- •4.1. Конструкции и потребительские свойства гистерезисных двигателей
- •4.2. Гистерезисные микродвигатели
- •4.3. Энергетические показатели гистерезисных машин
- •Глава 5. Синхронизированный асинхронный двигатель
- •Глава 6. Коллекторные машины переменного тока
- •6.1. Краткая история развития асинхронной коллекторной машины
- •6.2. Основные понятия
- •6.3. Однофазный коллекторный двигатель последовательного возбуждения
- •Данные универсального коллекторного двигателя типа умт-22
- •6.4. Репульсионный двигатель с двумя обмотками на статоре
- •6.5. Репульсионный двигатель с одной обмоткой на статоре
- •6.6. Трехфазный коллекторный двигатель. Регулирование частоты вращения и асинхронного двигателя введением в цепь ротора добавочной эдс
- •6.7. Трехфазный коллекторный двигатель с параллельным возбуждением
- •Глава 7. Фазокомпенсатор
- •Глава 8. Синхронные параметрические (реактивные) двигатели (срд)
- •8.1. Конструкции и принцип действия реактивных микродвигателей
- •Глава 9. Синхронные двигатели (сд) с пониженной частотой вращения
- •9.1. Редукторные микродвигатели
- •9.2. Синхронные двигатели с катящимся ротором (дкр)
- •9.3. Волновые микродвигатели
- •Глава 10. Синхронные муфты
- •Глава 11. Электромашинные накопители энергии
- •11.1. Униполярные генераторы
- •11.2. Ударные генераторы
- •Глава 12. Сверхпроводниковые электрические машины (спэм)
- •12.1. Материалы для спэм
- •12.2. Степень использования спэм
- •12.3. Классификация спэм
- •Глава 13. Особенности специальных электромеханических преобразователей переменного тока
- •13.1. Асинхронно-синхронный двухчастотный генератор
- •13.2. Регулируемые электродвигатели переменного тока
- •13.3. Волновой электродвигатель с внутренним статором
- •13.4. Линейные асинхронные двигатели
- •13.5. Линейный электрический генератор
- •Глава 14. Самостоятельное овладение учебным материалом как способ организации учебной деятельности студентов
- •Постановка вопросов.
- •Чтение.
- •Обобщение.
- •Повторение.
- •Соответствие между номером главы и номером книги из библиографического списка
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Конструкции и потребительские свойства электромеханических преобразователей переменного тока
- •443100, Г. Самара, Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус № 8
4.3. Энергетические показатели гистерезисных машин
Энергетические показатели гистерезисного микродвигателя не особенно высоки ( ), так как поток ротора является вторичным, наведенным рабочим потоком статора и работа такого двигателя соответствует режиму синхронной машины с недовозбуждением. Низкие энергетические показатели гистерезисных машин и, в частности, гистерезисных двигателей – главный их недостаток.
Рис. 4.8. Рабочие характеристики гистерезисного двигателя
Низкие энергетические показатели связаны с большим реактивным намагничивающим током, потребляемым обмоткой статора из сети. В асинхронном режиме это обусловлено большим магнитным сопротивлением гистерезисного слоя из магнитотвердого материала.
Поясним это на примере зависимости тока I1 гистерезисного микродвигателя в синхронном режиме от напряжения возбуждения U1, при снижении последнего от величины U1П, при которой происходит пуск (см. рис. 4.9). Величина возбужденной МДС ротора определяется напряжением пуска U1П, а величина результирующего потока двигателя уменьшается пропорционально U1. Значит, при уменьшении U1/U1П возрастает роль МДС ротора в создании результирующего магнитного поля и меняется величина и характер тока статора. Индуктивная намагничивающая составляющая тока статора ( > 0) постепенно уменьшается до нуля ( = 0) и затем появляется размагничивающая емкостная составляющая ( < 0). Эта зависимость по своей физической сути аналогична U-образной характеристике синхронного микродвигателя с электромагнитным возбуждением.
Рис. 4.9. U-образная характеристика гистерезисного микродвигателя
В синхронном режиме низкий обусловлен низкой намагниченностью гистерезисного слоя, в результате чего гистерезисный двигатель работает как сильно недовозбужденный синхронный двигатель.
Поскольку основной рабочий режим двигателя – синхронный, а асинхронный является лишь пусковым и длится доли секунды, то важно повышать энергетические показатели в синхронном режиме. Одним из методов является так называемое «перевозбуждение» двигателя. Поскольку магнитная индукция вершины гистерезисной петли до которой намагничен гистерезисный слой в синхронном режиме, определяется напряжением, подведенным к двигателю , то «перевозбуждение» заключается в кратковременном (в течение нескольких периодов переменного тока) повышении напряжения в 2-3 раза по сравнению с номинальным, после чего его вновь снижают до номинального уровня. В результате ротор оказывается намагниченным до больших индукций, увеличивается значение ЭДС холостого хода Е0 и снижается реактивный намагничивающий ток, в связи с чем повышаются энергетические показатели.
Подмагниченный ротор, как и ротор с постоянными магнитами обычного синхронного микродвигателя, начинает больше участвовать в создании основного рабочего магнитного потока и тем самым разгружать обмотку статора от реактивного намагничивающего тока. Это соответствует смещению рабочей точки характеристики двигателя из А в В на рис. 4.9.
На рис. 4.10 приведены энергетические и весовые показатели гистерезисных микродвигателей в сравнении с теми же показателями некоторых серийных синхронных микродвигателей.
Наиболее высокие энергетические показатели (КПД и коэффициент мощности) и наименьший вес g на единицу номинальной мощности имеют микродвигатели активного типа с постоянными магнитами. При частоте напряжения питания 50 Гц в диапазоне мощностей 10-100 Вт, =40-80% (меньшие значения относятся к двигателям меньшей мощности). Затем идут гистерезисные микродвигатели, режим которых, как указывалось, соответствует работе синхронной машины с недовозбуждением. При тех же условиях их КПД =30-50%. Наихудшие показатели имеют реактивные микродвигатели, у которых поток возбуждения ротора вообще отсутствует. В указанных условиях их КПД =20-40%.
Коэффициент мощности существенно зависит от схемы включения двигателя: трехфазной или однофазной с конденсатором. Коэффициент мощности, весьма низкий из-за собственных свойств у реактивных и гистерезисных микродвигателей (порядка 0,3-0,5 в трехфазном режиме), в конденсаторной схеме включения выше и примерно такой же, как у микродвигателей с постоянными магнитами (порядка 0,6-0,9).
а
б
Рис. 4.10. Зависимость КПД (а) и веса на единицу номинальной мощности (б) от номинальной мощности синхронных микродвигателей:
1 – реактивные; 2 – гистерезисные с однофазной схемой включения и частотой 50 Гц;
3 – гистерезисные с однофазной схемой включения и частотой 400 Гц;
4 – гистерезисные с трехфазной схемой включения и частотой 50 Гц;
5 – гистерезисные с трехфазной схемой включения и частотой 400 Гц;
6 – активного типа с постоянными магнитами и частотой 50 Гц;
7 – активного типа с постоянными магнитами и частотой 400 Гц
Синхронные микродвигатели, предназначенные для работы от сети с повышенной частотой (400 и 1000 Гц), могут иметь лучшие показатели КПД и веса, чем при частоте 50 Гц.