Sinkroni samopovređivački magneti. Sinkroni generatori s trajnim magnetima. Princip rada uređaja

Sadržaj:

U moderni uvjeti Stalni pokušaji se stvaraju kako bi se poboljšali elektromehanički uređaji, smanjili njihovu masu i ukupne dimenzije, Jedna od tih opcija je generator na trajnim magnetima, što je dovoljno jednostavan dizajn S visokom učinkovitošću. Glavna funkcija ovih elemenata je stvoriti rotirajuće magnetsko polje.

Vrste i svojstva trajnih magneta

Dugo vremena, trajni magneti dobiveni od tradicionalnih materijala bili su poznati. U industriji, legure, nikal i kobalt (Alnika) počeli su se koristiti po prvi put. To je omogućilo primijeniti stalne magnete u generatorima, motorima i drugim vrstama električne opreme. Feritni magneti pristali su posebno rasprostranjeni.

Nakon toga su stvoreni kameni magnetski materijali sagraltih kobalta, čiji je energija ima visoku gustoću. Slijedeći ih, otkriće magneta na temelju elemenata rijetkih zemalja - bor, željezo i neodimij. Gustoća njihove magnetske energije je značajno viša od samarij-kobaltne legure na znatno niskom cijeni. Obje vrste umjetni materijali Uspješno zamijenite elektromagnete i koriste se u određenim područjima. Olakšani elementi odnose se na materijale nove generacije i smatraju se najekonomičnijim.

Princip rada uređaja

Glavni problem strukture smatrao se povratom rotirajućih dijelova u izvornom položaju bez značajnog gubitka okretnog momenta. Taj je problem riješen uz pomoć bakrenog vodiča, prema kojem je donesena električna struja uzrokovana privlačenjem. Kada je struja isključena, atrakcija se zaustavila. Dakle, u uređajima ovog tipa korišteno je periodično uključivanje isključivanja.

Povećana struja stvara povećanu snagu privlačnosti, a ona, zauzvrat, uključena je u tekuću vježbu koja prolazi kroz bakreni vodič. Kao rezultat cikličkih akcija, uređaja, osim za mehanički rad, Počinje proizvoditi električnu struju, odnosno obaviti funkcije generatora.

Stalni magneti u dizajnu generatora

U konstruktima modernih uređaja osim stalni magneti Elektromagneti se koriste u zavojnici. Ova funkcija kombiniranog uzbuđenja omogućuje vam da dobijete potrebne karakteristike podešavanja napona i brzine rotacije na niskoj razini uzbude. Osim toga, magnituda cijelog magnetskog sustava se smanjuje, što čini takve uređaje su mnogo jeftinije u usporedbi s klasičnim strukturama električnih strojeva.

Moć uređaja u kojima ovi elementi mogu biti samo nekoliko kilovolnih pojačala. Trenutno je razvoj stalnih magneta s boljim pokazateljima koji pružaju postupna povećanja snage. Sličan sinkroni strojevi Ne samo kao generatori, već i kao motori različitih namjena. Oni su naširoko koriste u rudarskim i metalurškim industrijama, termalnim postajama i drugim područjima. To se odnosi na mogućnost rada sinkronih motora s različitim reaktivnim kapacitetima. Oni sami rade s točnom i konstantnom brzinom.

Stanice i podstanice funkcioniraju zajedno s posebnim sinkronim generatorima, koji u načinu mirovanja omogućuju samo stvaranje reaktivne snage. Zauzvrat osigurava rad asinkronih motora.

Generator na stalnim magnetima djeluje na načelu interakcije magnetskog polja pokretnog rotora i fiksnog statora. Ne do kraja, proučavana svojstva tih elemenata omogućuju nam da radimo na izumu drugih električnih uređaja, do stvaranja ilegalnih.

Predmetni izum se odnosi na područje elektrotehnike, naime na nezdravu električni strojevi, posebno, električni generatori izravna strujai može se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije u kojima su potrebne autonomne napajanja. Tehnički rezultat - stvaranje kompaktnog vrlo učinkovitog električni generatorŠto vam omogućuje da sačuvate relativno jednostavan i pouzdan dizajn za variranje uvelike mijenjanja izlaznih parametara električne struje ovisno o uvjetima rada. Suština izuma je da se sinkroni sinkroni generator s trajnim magnetima sastoji od jednog ili više dijelova, od kojih svaki uključuje rotor s kružnim magnetskim krugom, na kojem je čak i broj stalnih magneta fiksiran s istim korakom, stator Noseći čak i broj electromagneta potkove koji se nalazi u parovima je fiksiran. Nasuprot jedni drugima i imaju dvije zavojnice s konzistentnim smjerom namota, uređaj za ispravljanje električne struje. Stalni magneti su fiksirani na magnetske linije na takav način da tvore dva paralelna reda polova s \u200b\u200buzdužno i poprečno naizmjenično polaritet. Elektromagneti su usmjereni na naslovne polove tako da se svaki od elektromagnetskih zavojnica nalazi iznad jednog od paralelnih redova polova rotora. Broj polova u jednom retku, jednak n, zadovoljava odnos: n \u003d 10 + 4k, gdje je K cijeli broj uzimanje vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd. Broj elektromagneta u generatoru obično ne prelazi broj (n-2). 12 Z.P. F-laži, 9 il.

Patenti patent patent 2303849

Predmetni izum odnosi se na elektroltor električne strojeve, posebno DC električne generatore, a mogu se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije u kojima su potrebni autonomni napajanja.

Sinkroni AC strojevi bili su široko raspoređeni u području proizvodnje iu sferi potrošnje električne energije. Svi sinkroni strojevi imaju svojstvo reverzibilnosti, to jest, svaki od njih može raditi u načinu rada generatora iu modu motora.

Sinkroni generator Sadrži stator, obično šuplje povišeni cilindar s uzdužnim žljebovima na unutarnjoj površini, u kojem se nalazi namota statora, a rotor, koji je trajni magneti izmjeničnog polariteta, koji se nalazi na vratilu, koji se može voziti unutra na ovaj ili onaj način. U industrijskim visokomorskim generatorima, namotavanje uzbude na rotoru se koristi za dobivanje magnetskog polja uzbude. U sinkronim generatorima s obzirom na nisku snagu koriste se stalni magneti koji se nalaze na rotoru koriste se.

Uz nepromijenjenu frekvenciju rotacije, oblik krivulje EDC-a koji generira generator određuje samo zakon distribucije magnetske indukcije u jaz između rotora i statora. Stoga, da biste dobili napon na izlazu generatora određenog oblika i učinkovito pretvoriti mehaničku energiju na električnu upotrebu različite geometrije rotora i statora, a također odabrati optimalni broj konstantnih magnetskih polova i broj od okretaja statora (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 20040213793, US 2004021390, US 2004212273, US 2004155537). Navedeni parametri nisu univerzalni, ali su odabrani ovisno o uvjetima rada, što često dovodi do pogoršanja drugih karakteristika električnog generatora. Osim toga, složeni oblik rotora ili statora komplicira proizvodnju i montažu generatora i, kao rezultat toga, povećava troškove proizvoda. Rotor sinkroni magnetnoelektrični generator može imati razni obliciNa primjer, kada niska snaga Rotor se obično izvodi u obliku "zvjezdica", s srednjom snagom - s poljama i cilindričnim trajnim magnetima. Rotor s klečenim stupovima omogućuje dobivanje generatora s raspršivanjem polova koji ograničava struju šoka s naglim kratkim krugom generatora.

U trajnom magnetskom generatoru, stabilizacija napona je teško kada se opterećenje promijeni (budući da ne postoji obrnuto magnetsko povezivanje, kao što je, na primjer, u generatorima za namatanje uzbude). Za stabilizaciju izlaznog napona i ispravlja struju koristite različite električne krugove (GB 1146033).

Ovaj izum je usmjeren na stvaranje kompaktnog visoko učinkovitog električnog generatora, koji omogućuje, uz održavanje relativno jednostavnog i pouzdanog dizajna, izlazni parametri električne struje variraju se uvelike ovisno o radnom uvjetima.

Električni generator, napravljen u skladu s ovim izumom, je skupni sinkroni generator s trajnim magnetima. Sastoji se od jednog ili više dijelova, od kojih svaki uključuje:

Rotor s kružnom magnetskom jezgrom, na kojoj je i jedan broj stalnih magneta fiksiran s istim korakom,

Stator koji nosi čak i broj electromagneta u obliku potkove (P) koji se nalaze u parovima nasuprot jedni drugima i imaju dvije zavojnice s konzistentnim smjerom namota,

Električni uređaj za ravnanje.

Stalni magneti su fiksirani na magnetske linije na takav način da tvore dva paralelna reda polova s \u200b\u200buzdužno i poprečno naizmjenično polaritet. Elektromagneti su usmjereni na naslovne polove tako da se svaki od elektromagnetskih zavojnica nalazi iznad jednog od paralelnih redova polova rotora. Broj polova u jednom retku, jednak n, zadovoljava odnos: n \u003d 10 + 4k, gdje je K cijeli broj uzimanje vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd. Broj elektromagneta u generatoru obično ne prelazi broj N-2.

Trenutni uređaj za ravnanje obično je jedan od standardnih krugova ispravljača izvedenih na diodama: bez govora s srednjom vodom ili mostom povezanim s namotima svakog elektromagnet. Ako je potrebno, može se koristiti i drugačija tekuća shema ravnanje.

Ovisno o značajkama rada električnog generatora, rotor se može nalaziti i s vanjske strane statora i unutar statora.

Električni generator napravljen u skladu s ovim izumom može uključivati \u200b\u200bnekoliko identičnih dijelova. Broj takvih dijelova ovisi o snazi \u200b\u200bmehaničkog izvora energije (pogonski motor) i potrebnim parametrima električnog generatora. Poželjno, dijelovi se mijenjaju fazom u odnosu na drugu. To se može postići, na primjer, početno pomak rotora u susjednim dijelovima pod kutom koji leži u rasponu od 0 ° do 360 ° / N; ili kutni pomak statorskih elektromagneta u susjednim dijelovima u odnosu na druge. Poželjno, električni generator također uključuje jedinicu regulatora napona.

Izum je ilustriran sljedećim crtežima:

slika 1 (a) i (b) prikazuje shemu električne generatora u skladu s ovim izumom, u kojem se rotor nalazi unutar statora;

slika 2 prikazuje sliku jednog dijela električnog generatora;

slika 3 prikazuje glavnicu strujni krug električni generator s dva govor-moda s prosječnom točkom strujnog ravnanja;

slika 4 prikazuje dijagram električnog kruga električnog generatora s jednim od mostova trenutnog ravnanja;

slika 5 prikazuje kružno dijagram strujnog kruga električnog generatora s drugom shemom mosta radi ispravljanja struje;

slika 6 prikazuje električni krug električnog generatora s drugom shemom mosta za ispravljanje struje;

slika 7 prikazuje dijagram strujnog kruga električnog generatora s drugom shemom mosta za ispravljanje struje;

slika 8 prikazuje dijagram električnog generatora s vanjskom izvršenjem rotora;

slika 9 prikazuje sliku multisektivnog generatora u skladu s ovim izumom.

Slika 1 (a) i (b) prikazuje električni generator, izrađen u skladu s ovim izumom, koji sadrži kućište 1; Rotor 2 s kružnom magnetskom cijevi 3, na kojem je i paran broj stalnih magneta 4 fiksiran s istim korakom; Stator 5, noseći čak i broj horseshoe elektromagneta 6, koji se nalazi ispred drugoga, a alat za ispravljanje struje (nije prikazano).

Kućište 1 električnog generatora obično se baci od aluminijske legure ili lijevanog željeza ili zavarenog. Ugradnja električnog generatora na mjestu njegove instalacije provodi se pomoću šape 7 ili pomoću prirubnice. Stator 5 ima cilindrični unutrašnjost površinana kojem su identični elektromagneti 6 pričvršćeni s istim korakom. U ovom slučaju, deset. Svaki od ovih elektromagneta ima dvije zavojnice 8 s sukcesivno counter smjerom namota koji se nalazi na b-u obliku jezgre 9. Jezgra jezgre 9 je sastavljena od oljuštenih ploča električnog čelika na ljepilo ili hvataljkama. Zaključci namota elektromagneta kroz jedan od krugova ispravljača (nisu prikazani) spojeni su na izlaz električnog generatora.

Rotor 3 se odvoji od statora pomoću zračnog jaza i nosi čak i broj stalnih magneta 4, postavljen na takav način da se dva paralelna reda polova formiraju odgovaraju na osi generatora i naizmjenično uz polaritet u uzdužnom i poprečni smjerovi (slika 2). Broj polova u jednom redu zadovoljava odnos: n \u003d 10 + 4k, gdje je K cijeli broj uzimanje vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd. U tom slučaju (slika 1) n \u003d 14 (k \u003d 1) i, prema tome, ukupan broj stalnih magnetskih polova je 28. Kada se električni generator rotira, svaka od zavojnica elektromagneta prolazi preko odgovarajućeg broja izmjeničnih stupova. Stalni magneti i elektromagnet jezgre imaju oblik takve kako bi se smanjili gubici i postigli homogenost (koliko je to moguće) magnetsko polje u zračnom jazu tijekom rada električnog generatora.

Načelo rada električnog generatora u skladu s ovim izumom slično je načelu rada tradicionalnog sinkronog generatora. Osovina rotora je mehanički spojena na pogonski motor (izvor mehaničke energije). Pod djelovanjem rotirajućeg motora pogonskog motora, rotor generatora rotira na nekoj frekvenciji. U isto vrijeme, u namotu zavojnica elektromagneta u skladu s fenomenom elektromagnetske indukcije, EMC se vodi. Budući da zavojnice pojedinog elektromagnet imaju drugačiji smjer namota i u bilo kojem trenutku u području djelovanja različitih magnetskih polova, EMF je u svakom od namota.

U procesu rotiranja rotora, magnetsko polje konstantnog magneta rotira na nekoj frekvenciji, tako da se svaka od namota elektromagneta naizmjenično ispada u zoni sjevernog (N) magnetskog stupa, zatim u zoni južnog (s) magnetski stup. U isto vrijeme, promjena stupa je popraćena promjenom u smjeru EDC u namotima elektromagneta.

Navozi svakog elektromagnetacije povezani su s trenutnim uređajem za ravnanje, koji je obično jedan od standardnih krugova ispravljača izvedenih na diodama: dva-cvjetanja s prosječnom točkom ili jednim od mosta krugova.

Slika 3 prikazuje konceptualni električni dijagram dvobojni ispravljač s prosječnom točkom za električni generator s tri para elektromagneta 10. Sl. 3, elektromagneti su numerirani od I do VI. Jedan od zaključaka namota svakog elektromagneta i izlaz namota suprotnog elektromagneta s njom spojeni su na jedan generator izlaz; Ostali zaključci namota imenovanih elektromagneta povezani su diode 11 na drugi generator izlaz 13 (s ovim uključivanjem dioda, izlaz 12 će biti negativan, a izlaz je 13 pozitivan). To jest, ako je početak namotavanja (b) spojen na negativni autobus za elektromagnet, onda je kraj namotavanja (E) spojen na suprotni elektromagnet. Slično za druge elektromagnete.

Slika 4-7 prikazuje različite krugove mosta za ispravljanje struje. Priključak mostova, ravnanje struje iz svakog od elektromagneta, može biti paralelna, dosljedna ili miješana. Uopće razne sheme Koristi se za preraspodjelu izlazne struje i potencijalne karakteristike električnog generatora. Isti električni generator, ovisno o načinima rada, može imati jednu ili drugu shemu ravnanja. Poželjno, električni generator sadrži dodatni prekidač za odabir željenog načina rada (shema veze mosta).

Slika 4 prikazuje dijagram električnog kruga električnog generatora s jednim od mosta sheme trenutnog ravnanja. Svaki od elektromagneta I-VI je spojen na zasebni most 15, koji je pak spojen paralelno. Ukupne gume su povezane s negativnim izlazom od 12 električnog generatora ili na pozitivan 13.

Slika 5 prikazuje električni krug s serijskim priključkom svih mostova.

Slika 6 prikazuje električni krug s mješovitim spojem. Mostovi, struja za ravnanje od elektromagneta: I i II; Iii i iv; V i VI su spojeni u paru. A parovi pak su spojeni paralelno kroz ukupne gume.

Slika 7 prikazuje strujni krug električnog kruga električnog generatora, u kojem zasebni most ispravlja struju iz para dijametralnih elektromagneta. Za svaki par dijametralno suprotnih elektromagneta, zaključci (u ovom slučaju "B") su električno međusobno povezani, a preostali zaključci su spojeni na ravnanje most 15. Ukupan broj mostova je m / 2. Prijenosni mostovi mogu biti spojeni paralelno i / ili uzastopno. Slika 7 prikazuje paralelno spajanje mostova.

Ovisno o značajkama rada električnog generatora, rotor se može nalaziti i s vanjske strane statora i unutar statora. Slika 8 prikazuje dijagram električnog generatora s vanjskom verzijom rotora (10 elektromagneta; 36 \u003d 18 + 18 trajnih magneta (k \u003d 2)). Dizajn i princip rada takvog električnog generatora slični su gore opisanim.

Električni generator u skladu s ovim izumom može uključivati \u200b\u200bnekoliko dijelova A, B i C (Sl. 9). Broj takvih dijelova ovisi o snazi \u200b\u200bmehaničkog izvora energije (pogonski motor) i potrebnim parametrima električnog generatora. Svaki od odjeljaka odgovara jednom od gore opisanih dizajna. Električni generator može uključivati \u200b\u200bi identične dijelove i dijelove koji se međusobno razlikuju po broju stalnih magneta i / ili elektromagneta ili sheme za ravnanje.

Poželjno je da se identični dijelovi mijenjaju fazom u odnosu na drugu. To se može postići, na primjer, početno pomak rotora u susjednim dijelovima i kutni pomak elektromagneta statora u susjednim dijelovima u odnosu na drugo.

Primjeri provedbe:

PRIMJER 1. U skladu s ovim izumom napravljen je električni generator za opskrbu električnim uređajima na napon na 36 V. Izrađen je električni generator s rotirajućim vanjskim rotorom, na kojem su postavljeni 36 trajnih magneta (18 u svakom redu, k \u003d 2) izrađen od Fe-nd legura. Stator nosi 8 parova elektromagneta, od kojih svaki ima dvije zavojnice koje sadrže 100 okretaja PTTV žice promjera 0,9 mm. Uključivački krug je most, s spojem istih zaključaka dijametralno suprotnih elektromagneta (Sl. 7).

vanjski promjer - 167 mm;

izlazni napon - 36 V;

maksimalna struja - 43 a;

power - 1,5 kW.

Primjer 2. U skladu s ovim izumom napravljen je električni generator za punjenje električnih zaliha (par baterija za 24 V) za urbana električna vozila. Električni generator se vrši s rotirajućim unutarnjim rotorom, koji sadrži 28 trajnih magneta (14 u svakom redu, k \u003d 1) od Fe-ND-B legure. Stator nosi 6 para elektromagneta, od kojih svaki ima dvije zavojnice koje sadrže 150 okretaja na ranu PTTV s promjerom od 1,0 mm. Shema inkluzije je dva-govorna moda s prosječnom točkom (slika 3).

Električni generator ima sljedeće parametre:

vanjski promjer - 177 mm;

izlazni napon je 31 V (za punjenje 24 u bloku baterije);

maksimalna struja - 35a,

maksimalna snaga - 1,1 kW.

Osim toga, električni generator sadrži automatski regulator napona do 29,2 V.

ZAHTJEV

1 Horseshoe Electromagnets koji se nalaze ravno Poljaci rotora i broj polova u jednom redu jednaku N zadovoljenja odnosa

n \u003d 10 + 4K, gdje je K cijeli broj uzimanje vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd.

2. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da broj elektromagneta statora M zadovoljava omjer M N-2.

3. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da uređaj za ravnanje električne struje sadrži diode spojene na, barem jedan od terminala namotanju elektromagneta.

4. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 3, naznačen time, što su diode spojene preko dva-govor-moda s prosječnim krugom.

5. Električni generator prema zahtjevu 3, naznačen time, da su diode spojene duž sheme pločnika.

6. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 5, naznačen time, što je broj mostova m, i međusobno se međusobno povezuju u seriji, ili paralelno, ili sekvencijalno paralelno.

7. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 5, naznačen time, što je količina mostova m / 2 i jedan od istih izlaza svakog para dijametražnih elektromagneta su spojeni, dok su drugi spojeni na jedan most.

8. Električni generator prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 7, naznačen time, da se rotor nalazi na vanjskoj strani statora.

9. Električni generator u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 7, naznačen time što se rotor nalazi unutar statora.

10. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da sadrži najmanje dva identična dijela.

11. Električni generator prema zahtjevu 10, naznačen time, da su najmanje dva dijela pomaknuta fazom u odnosu na drugu.

12. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da sadrži najmanje dva dijela koja se razlikuju u broju elektromagneta.

13. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da nadalje sadrži jedinicu regulatora napona.

Sinkroni strojevi s trajnim magnetima (magnetnoelektrični) nemaju uzbudljivu namotu na rotoru, a uzbudljiv magnetski fluks se stvara trajnim magnetima koji se nalaze na rotoru. Stator ovih strojeva uobičajenog dizajna s dvije ili tri faze namota.

Primijenite ove strojeve najčešće kao niske snage. Sinkroni stalni magnet generatori se primjenjuju rjeđe, uglavnom kao samostalno radovi pojačani frekvencijski generatori, mala i srednja moć.

Sinkroni magnetnoelektrični motori. Ovi motori su raspoređeni u dvije verzije dizajna: s radijalnom i aksijalnom položaju trajnih magneta.

Za radijalna lokacija Trajni magneti Rotor paket s jastukom, izrađen u obliku šupljeg cilindra, fiksiran je na vanjskoj površini ekspresnih polova stalnog magneta 3. U cilindru čine utore za interpole koje sprečavaju zatvaranje protoka konstantnog magneta u ovom cilindru (sl. 23.1,).

Za aksijalna lokacija Magneti Dizajn rotora je sličan dizajnu rotora asinkronog kratkog spoja motora. Prstenasti konstantni magneti se pritisne do krajeva ovog rotora (sl. 23.1, ).

Aksijalni raspored magneta koristi se u motorima niskog promjera s napajanjem do 100 W; Dizajni s radijalnim rasporedom magneta koriste se u motorima većih promjera s kapacitetom do 500 W i više.

Fizički procesi koji se pojavljuju u asinkronom početku tih motora imaju određenu značajku zbog činjenice da su magnetoelektrični motori dopušteni u uzbuđenom stanju. Područje trajnog magneta u procesu overclocking rotor donosi namotanju statora EMF-a
, učestalost koja se povećava razmjerno frekvenciji rotacije rotora. Ovaj EMF vodi u namotu struje statora, u interakciji s poljem stalnih magneta i stvaranje kočnicatrenutak
, usmjeren na rotaciju rotora.

Sl. 23.1. Magnetnoelektrični sinkroni motori s radijalnim (a) i

aksijalan (b)mjesto trajnih magneta:

1 - Stator, 2 - kratkog spojenog rotora, 3 - trajni magnet

Tako, kada se motor ubrza s trajnim magnetima, dva asinkronog trenutka djeluju na rotoru (sl. 23.2): rotirajući
(od struje , djelujući u namotavanje statora iz mreže i kočnice
(od struje induciran u namotu stalnog statora magneta).

Međutim, ovisnost ovih trenutaka iz brzine rotora (skliz) je drugačiji: maksimalni okretni moment
odgovara značajnoj frekvenciji (malo slip) i maksimalni okretni moment kočenja M. T. - niska brzina (veliki slajd). Ubrzanje rotora javlja se pod djelovanjem rezultiranja
koji ima značajan "neuspjeh" u zoni male brzine. Iz krivulja prikazanih na slici, može se vidjeti da je utjecaj trenutka
na početnim svojstvima motora, posebno u vrijeme ulaska u sinkronizam M. vak , mnogo.

Kako bi se osiguralo pouzdano pokretanje motora, potrebno je da je minimalni nastavak momenta u asinkronom načinu rada
i trenutak ulaska u sinkronizam M. vak , bilo je više bodova opterećenja. Oblik asinkronog trenutka magnetoelektričnog

Sl.23.2. Grafikoni asinkroni trenutci

magnetnoelektrični sinkroni motor

motor u velikoj mjeri ovisi o aktivnom otporu početne ćelije i na stupnju uzbude motora karakterizira magnitude
gdje E. 0 - EMF faze statora, inducira se u načinu mirovanja pri rotiranju rotora sa sinkronom frekvencijom. S povećanjem "Neuspjeh" u trenutku krivulje
povećava se.

Elektromagnetski procesi u magnetnoelektričnim sinkronim motorima su u načelu slični procesima u sinkronim elektromagnetskim uzbudljivim motorima. Međutim, potrebno je imati na umu da stalni magneti u magnetnoelektričnim strojevima podliježu demagnetiziranju učinka magnetskog protoka reakcije sidra. Početno namotavanje pomalo slabi ovu demagnetizaciju, kao oklopne učinke na trajne magnete.

Pozitivna svojstva magnetnoelektričnih sinkronih motora su povećana stabilnost rada u sinkronom načinu i ujednačenosti brzine rotacije, kao i mogućnost da se jednostavno okreće više motora uključenih u jednu mrežu. Ovi motori imaju relativno visoke energetske pokazatelje (učinkovitost i
,).

Nedostaci magnetoelektričnih sinkronih motora su povećane vrijednosti u usporedbi sa sinkronim motorima drugih vrsta, zbog visoke cijene i složenosti liječenja trajnih magneta izvedenih od legura s velikom prisilnom silom (Alni, Alnico, Magno et al.). Ovi motori se obično čine na niskoj snazi \u200b\u200bi koriste se u izradi instrumenata i automatskim uređajima za pokretanje mehanizama koji zahtijevaju postojanost brzine rotacije.

Sinkroni magnetoelektrice generatori, Rotor takvog generatora izvodi se na niskoj snazi \u200b\u200bkao "zvjezdice" (sl. 23.3, ali), s prosječnom snagom - s kaznenim stupovima i cilindričnim trajnim magnetom (sl. 23.3, b).Rotor s klečenim stupovima omogućuje dobivanje generatora s raspršivanjem polova koji ograničava struju šoka s naglim kratkim krugom generatora. Ova struja je veća opasnost za trajnu magnet zbog snažnog demagnetizacijskog učinka.

Osim nedostataka primijećenih pri razmatranju magnetoelektričnih sinkronih motora, trajne magnetne generatore imaju još jedan nedostatak zbog nedostatka uzbude namotavanje, te je stoga podešavanje napona u magnetnoelektričnim generatorima gotovo nemoguće. To otežava stabilizaciju napona generatora kada se opterećenje promijeni.

Sl.23.3. Rotori magnetoelektričnih sinkronih generatora:

1 - osovina; 2 - trajni magnet; 3 - Pole; 4 - ne-magnetska rukavica

Dmitry levkin

Glavna razlika između svakog sinkroni motor sa stalnim magnetima (SDPM) i leži u rotoru. Studije pokazuju da SDPM ima oko 2% više od vrlo učinkovitog (IE3) asinkroni električni motor, pod uvjetom da stator ima isti dizajn, a isto se koristi za kontrolu. U isto vrijeme, sinkroni električni motori sa stalnim magnetima u usporedbi s drugim električnim motorima imaju bolji pokazatelji: snaga / volumen, trenutak / inercija, itd.

Konstrukcije i vrste sinkronog električnog motora sa stalnim magnetima

Sinkroni motor sa stalnim magnetima, kao i bilo koji, sastoji se od rotora i statora. Stator je fiksni dio, rotor je rotirajući dio.

Tipično, rotor se nalazi unutar statora električnog motora, tu su i strukture s vanjskim rotorima - trgovanje električnim motorima.


Konstrukcije sinkronog motora sa stalnim magnetima: Lijevo je standardno, desno se pretvara.

Rotor sastoji se od trajnih magneta. Materijali s visokom prisilnom silom koriste se kao trajne magnete.

    U dizajnu rotora, sinkroni motori su podijeljeni u:

Električni motor s implicitno eksprimiranim polovima ima jednaku induktivnost duž uzdužnih i poprečnih osi L d \u003d l Q, dok je na električnom motoru s eksplicitno izraženim polovima, poprečna induktivnost nije jednaka uzdužnom L q ≠ l d.


Presjek rotora s različitim stavom LD / LQ. Crne margine označene. Na slici D, prikazani su aksijalno stratificirani rotori, na slici B i s prikazanim rotorima s barijerama.

Sinkroni motorni rotor s površinskom ugradnjom stalnih magneta

Sinkroni motor rotora s ugrađenim magnetima

Stator Sastoji se od trupa i jezgre s namotom. Najčešći dizajn s dva i tri faze namota.

    Ovisno o dizajnu statora, sinkroni motor s trajnim magnetima se događa:
  • s distribuiranim namotanjem;
  • s koncentriranim namotom.

Distribuiran Oni nazivaju takvim namotavanjem, u kojem je broj žljebova po polu i fazi Q \u003d 2, 3, ...., k.

Koncentriran Oni nazivaju takvim namotavanjem, u kojem je broj žljebova po polu i fazu Q \u003d 1. U ovom slučaju, utori su ravnomjerno u opsegu statora. Dvije zavojnice formiraju namotu mogu biti povezane i za sukcesiju i paralelno. Glavni nedostatak takvih namota je nemogućnost utjecaja na oblik krivulje EDC-a.

Shema trofaznog raspoređenog namota


Shema trofaznog koncentriranog namota

    Oblik obrnutog EMF-a. Električni motor može biti:
  • trapezoidni;
  • sinusoidalni.

Oblik krivulje EDC-a u vodiču određuje se krivuljom magnetske indukcije u prazninu u opsegu statora.

Poznato je da magnetska indukcija u jaz pod izraženim pola rotora ima trapezoidni oblik. Isti oblik ima prikladan u EMF dirigent. Ako je potrebno stvoriti sinusoidni EMF, tada se stupilni savjeti pričvršćuju takav obrazac na kojem bi krivulja indukcije bila blizu sinužljivo. To doprinosi škripu savjeta rotora.

Načelo rada sinkronog motora temelji se na interakciji statora i konstantnog magnetskog polja rotora.

Trčanje

Stop

Rotirajuće magnetsko polje sinkronog motora

Magnetsko polje rotora, interakciju s sinkronom izmjeničnom strujom namota statora, prema, stvara, prisiljavajući rotor na rotiranje ().

Stalni magneti koji se nalaze na rotoru SDPM stvaraju konstantno magnetsko polje. S sinkronom brzinom rotora s poljem statora, rotor stup je otključan s rotirajućim magnetskim poljem statora. U vezi s tim, SDPM ne može započeti kada je spojen izravno na trofaznu trenutnu mrežu (trenutna frekvencija u 50 Hz).

Kontrola sinkronog motora s trajnim magnetima

Za rad sinkronog motora s trajnim magnetima je potreban kontrolni sustav, na primjer, ili servo. U tom slučaju postoje veliki broj Metode upravljanja kontrolom provedenim kontrolnim sustavima. Izbor optimalna metoda Upravljanje uglavnom ovisi o zadatku koji se nalazi ispred električnog pogona. Osnovne metode upravljanja sinkroni električni motor S stalnim magnetima prikazani su u donjoj tablici.

Kontrolirati Prednosti nedostaci
Sinusoidalan Jednostavna kontrolna shema
S osjetnikom položaja Glatka i precizna ugradnja položaja rotora i brzine rotacije motora, veliki raspon regulacije Zahtijeva senzor položaja rotora i moćni sustav kontrole sustava mikrokontrolera
Bez osjetnika položaja Nije potreban senzor pozicije rotora. Glatka i precizna ugradnja položaja rotora i brzinu rotacije motora, veliki raspon regulacije, ali manje nego s osjetnikom položaja Dummy orijentirano upravljanje u cijelom rasponu brzine Moguće je samo za SDPM s rotorom s eksplicitnim polovima, potrebno je snažan sustav kontrole.
Jednostavna shema upravljanja, dobre dinamičke karakteristike, veliki raspon regulacije, ne osjetnik položaja rotora Visoki moment i struja visokog pulsa
Trapezdal Bez povratnih informacija Jednostavna kontrolna shema Upravljanje nije optimalno, nije prikladno za zadatke, gdje se mijenja opterećenje, moguća upravljivost.
IZ povratne informacije S osjetnikom položaja (senzori dvorane) Jednostavna kontrolna shema Tražili su senzori dvorane. Postoje trenutak pulsacije. Dizajniran za kontrolu SDPM-a s trapezdinalnom EMF-om, kada se kontrolira SPMM s sinusoidnim obrnutim EDC-om, prosječni trenutak ispod je 5%.
Bez senzora Trebate snažniji sustav kontrole Nije prikladno za rad na niskim rev. Postoje trenutak pulsacije. Dizajniran za kontrolu SDPM-a s trapezdinalnom EMF-om, kada se kontrolira SPMM s sinusoidnim obrnutim EDC-om, prosječni trenutak ispod je 5%.

Popularne metode za kontrolne magnete sinkroni motor

Da biste riješili nekomplicirane zadatke, česti se koriste kontrole trapstial na senzorima dvorane (na primjer - ventilatori). Da biste riješili probleme koji zahtijevaju maksimalne karakteristike iz električnog pogona, obično se odabire poliatentizirana kontrola.

Upravljanje trapstialom

Jedna od najjednostavnijih metoda za kontrolu sinkronog motora sa stalnim magnetima je trapezoidna kontrola. Upravljanje trapestial se koristi za kontrolu SDPM-a s trapeznim obrnutim sustavom EDC. U ovom slučaju, ova metoda vam također omogućuje da kontrolirate SPM s sinusoidnim obrnutim EMF-om, ali tada će prosječni trenutak električnog pogona biti ispod 5%, a trenutak će biti 14% od maksimalne vrijednosti. Postoji kontrola trabista bez povratnih informacija i povratnih informacija na položaju rotora.

Kontrolirati bez povratnih informacija Ne optimalno i može dovesti do izlaza iz SDPM od sinkronizma, tj. Gubitkom kontrolibilnosti.

    Kontrolirati s povratnim informacijama može se podijeliti na:
  • trapstial kontrola nad osjetnikom položaja (obično - na dvorani senzore);
  • kontrola trapstial bez senzora (Dumbway Trapezda).

Kao osjetnik položaja rotora, trofazne SDPM Trapezdalne kontrole obično se koriste tri high-end senzore, koji vam omogućuju da odredite kut s točnom točnosti od ± 30 stupnjeva. Uz ovu kontrolu, trenutni vektor statora traje samo šest položaja po električnom razdoblju, kao posljedica toga što postoji trenutak pulsiranja na izlazu.


    Postoje dva načina za određivanje položaja rotora:
  • na osjetniku položaja;
  • bez senzora - izračunavanjem kuta, sustav kontrole u stvarnom vremenu na temelju dostupnih informacija.

Kontrola SDPM-a orijentirana na pole iznad osjetnika položaja

    Sljedeće vrste senzora koriste se kao kut senzor:
  • induktivni: Sinus-kosinus Rotirajući transformator (SKVT), Restleosine, Industosin i sur.;
  • optički;
  • magnetski: magnetski senzori.


Kontrola SDPM-a orijentirana na pole bez osjetnika položaja

Zbog brzog razvoja mikroprocesora od 1970-ih, počelo se razviti desponivne vektorske metode za kontrolu izmjenične struje bez četkice. Prve taložeju metode za određivanje kuta temelje se na električnim motorima kako bi se generirao obrnuti EMF tijekom rotacije. Obrnuti EMF motora sadrži informacije o položaju rotora, tako da omjer obrnutog elektroničkog obrazovanja u stacionarnom koordinatnom sustavu može izračunati položaj rotora. Ali kada se rotor ne kreće, obrnuti EMF je odsutan, a na niskim rev-ima obrnuti EMF ima malu amplitudu, koja je teško razlikovati od buke, stoga ova metoda nije prikladna za određivanje položaja rotora motora na niskoj razini revs.

    Postoje dvije uobičajene opcije za pokretanje SDPM-a:
  • pokrenite kao skalarna metoda - lansiranje unaprijed određenog karakteristika ovisnosti napona od frekvencije. No, skalarna kontrola uvelike ograničava sposobnosti kontrolnog sustava i parametre električnog pogona u cjelini;
  • - Djeluje samo s SDPM u kojem je rotor izričito izričito izričito polože.


Trenutno je moguće samo za motore s rotorom s eksplicitnim polovima.

Trofazni sinkroni izmjenjivački strujni generator bez magnetskog lijepljenja s ekscitacijom iz konstantnih neodimija magneta, 12 pari stupova.

Prije davno sovjetna vremena U časopisu "Model dizajner" objavio je članak posvećen izgradnji vjetrenjače za rotacijsku vrstu. Od tada imam želju za izgradnjom nečega na mom vikendica, ali nije dostigla stvarne akcije. Sve se promijenilo s dolaskom neodimij magneta. Pitao je hrpu informacija na internetu i što se dogodilo.
Generatorski uređaj: Dva Čelični disk Od niskog ugljičnog čelika s lijepljenim magnetima je čvrsto spojen kroz čahuru za spacer. U jaz između diskova postoje fiksne ravne zavojnice bez jezgri. Indukcija EMF-a koja nastaje u polovicama svitka je suprotna u smjeru i sažeta je u opći eDc zavojnice. Indukcija EMF-a nastala u vodiču koji se kreće u konstantnom homogenom magnetskom polju određuje formulom E \u003d b · v · l Gdje: B.-Magnetska indukcija Vlan- kretanje pokreta L.- Duljina duljine. V \u003d · d · n / 60 Gdje: D.-promjer N.-Opacijska brzina. Magnetska indukcija u prazninu između dva stupa je obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Generator je sastavljen na donjoj podršci vjetroturbine.

Dijagram trofaznog generatora, za jednostavnost se rasporedi u ravninu.

Na sl. Slika 2 prikazuje shemu rasporeda svitaka kada je njihov broj opet dva puta, križevi između polova se povećavaju u ovom slučaju. Zavojnice se preklapaju na 1/3 širine magneta. Ako se širina zavojnica smanjuje za 1/6, onda će stajati u jednom redu i jaz između polova se neće promijeniti. Maksimalni jaz između stupova jednak je visini jednog magneta.

mob_info.