Synchroniczne magnesy generatorowe samodyscypliwego. Synchroniczne generatory z magnesami trwałymi. Zasada działania urządzeń

Zawartość:

W nowoczesne warunki Wykonane są stałe próby w celu poprawy urządzeń elektromechanicznych, zmniejszają masę i całkowite wymiary. Jedną z tych opcji jest generator na magnesach trwałe, które jest wystarczające prosta konstrukcja Z wysoką wydajnością. Główną funkcją tych elementów jest utworzenie obracającego się pola magnetycznego.

Rodzaje i właściwości magnesów trwałych

Przez długi czas znany były magnesy trwałe uzyskane z tradycyjnych materiałów. W przemyśle stopu, nikiel i kobalt (alny) zaczęły być używane po raz pierwszy. Umożliwiło to zastosowanie stałych magnesów w generatorach, silnikach i innych rodzajach urządzeń elektrycznych. Magnesy ferrytowe otrzymały szczególnie rozpowszechnione.

Następnie utworzono twarde materiały magnetyczne Samaary-kobalt, z których energia ma wysoką gęstość. Po nich odkrycie magnesów opartych na elementach ziem rzadkich - boru, żelaza i neodymium. Gęstość ich energii magnetycznej jest znacznie wyższa niż stop samarium-kobaltowy w znacznie niskim koszcie. Oba typy. sztuczne materiały Pomyślnie wymieniają elektromagnesy i są używane w określonych obszarach. Elementy łatwościowe odnoszą się do materiałów nowej generacji i są uważane za najbardziej ekonomiczne.

Zasada działania urządzeń

Głównym problemem struktury uznano za zwrot części obrotowej w pierwotnej pozycji bez znacznej utraty momentu obrotowego. Problem ten został rozwiązany za pomocą dyrygenta miedzianego, zgodnie z którym prąd elektryczny spowodowany przez przyciąganie. Kiedy prąd zostanie odłączony, akcja przyciągania zatrzymała się. Tak więc w urządzeniach tego typu zastosowano okresowe przełączanie zamykania.

Zwiększony prąd tworzy zwiększoną wytrzymałość przyciągania, a jedna z kolei jest zaangażowana w obecne ćwiczenia przechodzące przez dyrygent miedziany. W wyniku działań cyklicznych, urządzenia, z wyjątkiem praca mechaniczna, Zaczyna wytwarzać prąd elektryczny, czyli, wykonaj funkcje generatora.

Magnesy trwałe w projektach generatorów

W konstruktach nowoczesnych urządzeń, z wyjątkiem magnesy trwałe Elektromagnesy są używane w cewce. Ta funkcja połączonych wzbudzeń umożliwia uzyskanie niezbędnych właściwości regulacji napięcia i prędkości obrotowej przy niskiej mocy wzbudzenia. Ponadto, wielkość całego systemu magnetycznego zmniejsza się, co sprawia, że \u200b\u200btakie urządzenia są znacznie tańsze w porównaniu z klasycznymi strukturami maszyn elektrycznych.

Moc urządzeń, w których te elementy mogą być tylko kilka kilowarów. Obecnie rozwój magnesów trwałych o lepszych wskaźnikach zapewniających stopniowe zwiększenie mocy. Podobny maszyny synchroniczne. Używany nie tylko jako generatory, ale także jako silniki różnych celów. Są one szeroko stosowane w branżach górniczych i metalurgicznych, stacjach termicznych i innych dziedzinach. Jest to związane z możliwością działania silników synchronicznych o różnych mocach reaktywnych. Sami pracują z dokładną i stałą prędkością.

Stacje i podstacje działają wraz ze specjalnymi generatorami synchronicznych, które w trybie bezczynności zapewniają tylko wytwarzanie mocy reaktywnej. Z kolei zapewnia pracę asynchronicznych silników.

Generator na magnesach trwałych działa na zasadach interakcji pola magnetycznego ruchomych wirnika i stałego stojana. Nie do końca, badane właściwości tych elementów pozwalają nam pracować nad wynalezieniem innych urządzeń elektrycznych, do tworzenia nielegalnych.

Niniejszy wynalazek dotyczy pola inżynierii elektrycznej, a mianowicie niezdrowej maszyny elektryczne.W szczególności generatory elektryczne prąd stałyi może być używany w dowolnej dziedzinie nauki i technologii, w których wymagane są autonomiczne zasilacze. Wynik techniczny - stworzenie kompaktowego bardzo wydajnego generator elektrycznyCo pozwala zachować stosunkowo prostą i niezawodną konstrukcję, aby różnić się różnymi zmianami parametrów wyjściowych prądu elektrycznego w zależności od warunków pracy. Istotą wynalazku jest to, że niekomunikujący generator synchroniczny z magnesami trwałymi składa się z jednej lub więcej sekcji, z których każdy zawiera wirnik o kołowym obwodzie magnetycznym, na którym równa liczba magnesów trwałych jest ustalona z tym samym krokiem, stojana Przenoszenie parzystej liczby elektromagnetów podkowy umieszczonych w parach jest naprawiony. Naprzeciwko siebie i posiada dwie cewki z konsekwentnie licznikiem kręcenia, urządzenie do prostowania prądu elektrycznego. Magnesy trwałe są zamocowane na liniach magnetycznych w taki sposób, że tworzą dwa równoległe rzędy biegunów o wzdłużnie i poprzecznie przemiennej biegunodziei. Elektromagnesy koncentrują się na słupach tytułu, tak aby każda z cewek elektromagnes znajduje się powyżej jednego z równoległych rzędów Polaków wirnika. Liczba biegunów w jednym rzędzie równa N, spełnia stosunek: n \u003d 10 + 4K, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd. Liczba elektromagnetów w generatorze zwykle nie przekracza liczby (N-2). 12 z.p. F-leży, 9 lat.

Patenty do patentu patentowego 2303849

Niniejszy wynalazek dotyczy maszyn elektrycznych pod nogami, w szczególności generatorów elektrycznych DC i mogą być stosowane w dowolnym obszarze nauki i technologii, w których wymagane są autonomiczne zasilacze.

Synchroniczne maszyny AC były szeroko rozpowszechniane zarówno w dziedzinie produkcji, jak iw sferze zużycia energii elektrycznej. Wszystkie maszyny synchroniczne mają własność odwracalności, czyli każdy z nich może działać zarówno w trybie generatora, jak iw trybie silnika.

Generator synchroniczny Zawiera stojan, zwykle pusty podwyższony cylinder z rowkami wzdłużnymi na wewnętrznej powierzchni, w której znajduje się uzwojenie stojana, a wirnik, który jest trwałymi magnesami naprzemiennej biegunowości, znajdującej się na wale, który można napędzać tak, czy inaczej. W przemysłowych generatorach o dużej mocy, nawijanie wzbudzenia znajdujące się na wirniku służy do uzyskania pobudzenia pola magnetycznego. W generatorach synchronicznych stosuje się stałe magnesy znajdujące się na wirniku.

Dzięki niezmienionej częstotliwości obrotowej, forma krzywej EDC generowanej przez generatora jest określona tylko przez prawo rozkładu indukcji magnetycznej w szczelinie między wirnikiem a stojanem. Dlatego, aby uzyskać napięcie na wyjściu generatora określonej formy i skutecznie przekształcić energię mechaniczną do elektrycznego stosowania różnych geometrii wirnika i stojana, a także wybrać optymalną liczbę stałych biegunów magnetycznych i liczby z zakrętów uzwojenia stojana (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 2004212273, US 2004155537). Wymienione parametry nie są uniwersalne, ale są wybierane w zależności od warunków pracy, które często prowadzą do pogorszenia innych cech generatora elektrycznego. Ponadto złożona forma wirnika lub stojana komplikuje wytwarzanie i montaż generatora, a w wyniku czego zwiększa koszt produktu. Rotor Synchroniczny generator magnetoelektryczny może mieć różne kształtyNa przykład, kiedy niska moc Wirnik jest zwykle wykonywany w postaci "gwiazdek", o średniej mocy - z pazącymi słupami i cylindrycznymi magnesami trwałymi. Wirnik z pazącymi biegunami umożliwia uzyskanie generatora z rozproszeniem biegunów, które ogranicza prąd wstrząsu z nagłym zwarciem generatora.

W generatorze magnesu trwałego stabilizacja napięcia jest trudna, gdy zmienia się obciążenie (ponieważ nie ma odwrotnego podłączenia magnetycznego, takiego jak na przykład w generatorach wijących wzbudzenia). Aby ustabilizować napięcie wyjściowe i usunąć prądowe stosowanie różnych obwodów elektrycznych (GB 1146033).

Niniejszy wynalazek jest kierowany do tworzenia kompaktowego wysoce wydajnego generatora elektrycznego, który umożliwia, zachowując stosunkowo prostą i niezawodną konstrukcję, parametry wyjściowe prądu elektrycznego zmienią się szeroko w zależności od warunków pracy.

Elektryczny generator, wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem, jest silnikiem synchronicznym masowym z magnesami trwałymi. Składa się z jednej lub więcej sekcji, z których każdy obejmuje:

Wirnik o kołowym rdzeniu magnetycznym, na którym równomierna liczba stałych magnesów jest ustalona z tym samym krokiem,

Stojator niosący równą liczbę elektromagnetów podkowy (w kształcie litery P znajduje się w parach naprzeciwko siebie i posiadający dwie cewki z konsekwentnie licznikiem wijącego,

Elektryczne prądowe urządzenie prostujące.

Magnesy trwałe są zamocowane na liniach magnetycznych w taki sposób, że tworzą dwa równoległe rzędy biegunów o wzdłużnie i poprzecznie przemiennej biegunodziei. Elektromagnesy koncentrują się na słupach tytułu, tak aby każda z cewek elektromagnes znajduje się powyżej jednego z równoległych rzędów Polaków wirnika. Liczba biegunów w jednym rzędzie równa N, spełnia stosunek: n \u003d 10 + 4K, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd. Liczba elektromagnetów w generatorze zwykle nie przekracza numeru N-2.

Obecne urządzenie prostujące jest zwykle jednym z standardowych obwodów prostowniczych wykonanych na diodach: Dwu-mowy z podwodną wodą lub mostem podłączonym do uzwojeń każdego elektromagnesa. W razie potrzeby można również stosować inny schemat prądu prostowania.

W zależności od cech działania generatora elektrycznego wirnik może znajdować się zarówno z zewnętrznej strony stojana, jak i wewnątrz stojana.

Generator elektryczny wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem może zawierać kilka identycznych sekcji. Liczba takich sekcji zależy od mocy mechanicznego źródła energii (silnika napędowego) i wymaganych parametrów generatora elektrycznego. Korzystnie, sekcje są przesuwane przez fazę względem siebie. Można to osiągnąć, na przykład, początkowe przesunięcie wirnika w sąsiednich sekcjach pod kątem leżącego w zakresie od 0 ° do 360 ° / N; lub rogu przesunięcie elektromagnetów stojana w sąsiednich sekcjach względem siebie. Korzystnie generator elektryczny zawiera również jednostkę regulatora napięcia.

Wynalazek jest zilustrowany następującymi rysunkami:

figura 1 (A) i (b) pokazuje schemat generatora elektrycznego wykonane zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w którym wirnik znajduje się wewnątrz stojana;

figura 2 przedstawia obraz jednej sekcji generatora elektrycznego;

rysunek 3 przedstawia dyrektor obwód elektryczny generator elektryczny z trybem dwoma mowy ze średnią temperaturą obwodu prostowania prądu;

figura 4 przedstawia schemat obwodu elektrycznego generatora elektrycznego z jednym z mostów prądu prostowania;

figura 5 przedstawia schemat układu obwodu generatora elektrycznego z innym schematem mostu do prądu naprawczego;

rysunek 6 przedstawia obwód elektryczny generatora elektrycznego z innym schematem mostu do naprawienia prądu;

figura 7 przedstawia schemat układu obwodu generatora elektrycznego z innym schematem mostu do prądu naprawczego;

figura 8 przedstawia schemat generatora elektrycznego z zewnętrznym wykonaniem wirnika;

figura 9 przedstawia obraz wielokresycznego generatora wykonanego zgodnie z niniejszym wynalazkiem.

Figura 1 (A) i (B) pokazuje generator elektryczny, wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem, który zawiera obudowę 1; Rotor 2 z kołową rurą magnetyczną 3, na której nawet liczba magnesów trwałych 4 jest ustalona z tym samym krokiem; Stojator 5, niosący równą liczbę elektromagnetów podkowy 6, znajdujący się przed sobą, a narzędzie do prostowania prądu (nie pokazano).

Obudowa 1 generatora elektrycznego jest zwykle odlewana ze stopu aluminium lub żeliwa lub spawana. Instalacja generatora elektrycznego w miejscu jego instalacji jest przeprowadzana za pomocą łapy 7 lub za pomocą kołnierza. Stojator 5 ma cylindryczny powierzchnia wewnętrznaNa których identyczne elektromagnety 6 są dołączone do tego samego kroku. W tym przypadku dziesięć. Każda z tych elektromagnesów ma dwie cewki 8 z kolejno kierunkiem wijącego znajdującego się na rdzeniu w kształcie litery P. Rdzeń rdzenia 9 jest montowany z obranych płyt stali elektrycznej na kleju lub uchwytach. Wnioski z uzwojeń elektromagnetów przez jeden z obwodów prostowniczych (nie pokazano) są podłączone do wyjścia generatora elektrycznego.

Rotor 3 jest oddzielony od stojana przez szczelinę powietrza i przenosi równą liczbę magnesów trwałych 4, umieszczonych w taki sposób, że dwa równoległe rzędy biegunów powstają równomiernie do osi generatora i przemian wzdłuż biegunowości w podłużnym i kierunki poprzeczne (Rysunek 2). Liczba biegunów w jednym rzędzie spełnia relację: n \u003d 10 + 4K, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd. W tym przypadku (Rysunek 1) N \u003d 14 (K \u003d 1) i odpowiednio, całkowita liczba stałych biegunów magnetycznych wynosi 28. Gdy generator elektryczny obraca się, każda z cewek elektromagnetów przechodzi na odpowiednią liczbę przemiennych biegunów. Magnesy trwałe i rdzenie elektromagnesowe mają formę, tak aby zminimalizować straty i osiągać jednorodność (w miarę możliwości) pola magnetycznego w szczelinie powietrznej podczas pracy generatora elektrycznego.

Zasada działania generatora elektrycznego wykonanego zgodnie z niniejszym wynalazkiem jest podobny do zasady działania tradycyjnego generatora synchronicznego. Wał wirnika jest mechanicznie podłączony do silnika napędowego (źródło energii mechanicznej). W ramach działania obrotowego momentu silnika napędowego wirnik generatora obraca się w pewnej częstotliwości. W tym samym czasie, w uzwojeniu cewek elektromagnetów zgodnie z zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej, EMC jest kierowany. Ponieważ cewki indywidualnej elektromagnes mają inny kierunek uzwojenia i są w dowolnym momencie w obszarze działań różnych biegunów magnetycznych, EMF jest w każdym uzwojenia.

W procesie obracania wirnika, pole magnetyczne stałego magnesu obraca się w pewnej częstotliwości, więc każda z uzwojeń elektromagnetów na przemian w strefie Północnego (n) Polaka magnetycznego, a następnie w strefie południowej (S) Polak magnetyczny. Jednocześnie zmiana biegunu towarzyszy zmiana kierunku EDC w uzwojeniach elektromagnesów.

Uzwojenia każdego elektromagnesa są podłączone do bieżącego urządzenia prostującego, które zwykle jest jednym ze standardowych obwodów prostowniczych wykonanych na diodach: dwukódyJodyczny ze średnio przeciętnym lub jednym z obwodów mostkowych.

Figura 3 przedstawia koncepcyjny schemat elektryczny o prostownicy dwoma mowy ze średnią punktem dla generatora elektrycznego z trzema parami elektromagnetów 10. Rys. 3, elektromagnesy są ponumerowane od I do VI. Jeden z wniosków z uzwojenia każdego elektromagnesa i wyjście uzwojenia przeciwnego elektromagnesu z nim są podłączone do jednego wyjścia generatora; Inne konkluzje uzwojenia nazwanych elektromagnetów są podłączone przez diody 11 do innego wyjścia generatora 13 (z tym włączeniem diod, wyjście 12 będzie ujemne, a wyjście wynosi 13 dodatnich). Oznacza to, że gdy początek nawijania (b) jest podłączony do negatywnego magistrali dla elektromagnesa, a następnie koniec nawijania (E) jest podłączony do niej przeciwnej elektromagnes. Podobnie dla innych elektromagnesów.

Rys. 4-7 przedstawia różne obwody mostowe do prądu naprawczego. Podłączenie mostów, prostowanie prądu z każdej z elektromagnetów może być równoległe, spójne lub mieszane. W ogóle różne schematy Służy do redystrybucji prądu wyjściowego i potencjalnych charakterystyk generatora elektrycznego. Ten sam generator elektryczny, w zależności od trybów pracy, może mieć jeden lub inny schemat prostowania. Korzystnie generator elektryczny zawiera opcjonalny przełącznik, aby wybrać żądany tryb pracy (schemat połączenia mostkowego).

Figura 4 przedstawia schemat obwodu elektrycznego generatora elektrycznego z jednym z schematów mostowych bieżącego prostowania. Każda z elektromagnesów I-VI jest podłączony do oddzielnego mostu 15, który z kolei jest podłączony równolegle. Łączne opony są odpowiednio połączone do negatywnego wyjścia 12 generatora elektrycznego lub do dodatnia 13.

Figura 5 przedstawia obwód elektryczny za pomocą szeregowego połączenia wszystkich mostów.

Fig. 6 przedstawia obwód elektryczny o mieszanym związku. Mosty, prąd prostujący z elektromagnetów: I i II; III i IV; V i VI są związane z parami. A pary z kolei są połączone równolegle przez całkowitą opon.

Figura 7 przedstawia obwód elektryczny obwodu generatora elektrycznego, w którym oddzielny most prostuje prąd z pary diametralnie przeciwnych elektromagnetów. Dla każdej pary diametralnie przeciwnych elektromagnesów, wnioski (w tym przypadku "B") są elektrycznie połączone, a pozostałe konkluzje są podłączone do mostu prostującego 15. Całkowita liczba mostów jest m / 2. Mosty transmisji można podłączyć równolegle i / lub sekwencyjnie. Figura 7 przedstawia równoległe połączenie mostów.

W zależności od cech działania generatora elektrycznego wirnik może znajdować się zarówno z zewnętrznej strony stojana, jak i wewnątrz stojana. Figura 8 przedstawia schemat generatora elektrycznego z zewnętrzną wersją wirnika (10 elektromagnetów; 36 \u003d 18 + 18 magnesy stałe (K \u003d 2)). Projekt i zasada działania takiego generatora elektrycznego są podobne do opisanych powyżej.

Generator elektryczny wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem może zawierać kilka sekcji A, B i C (rys. 9). Liczba takich sekcji zależy od mocy mechanicznego źródła energii (silnika napędowego) i wymaganych parametrów generatora elektrycznego. Każda z sekcji odpowiada jednej z opisanych powyżej projektów. Generator elektryczny może zawierać zarówno identyczne sekcje, jak i sekcje, które różnią się od siebie liczbą magnesów trwałych i / lub elektromagnesów lub schematu prostowania.

Korzystnie, identyczne sekcje są przesuwane przez fazę względem siebie. Można go osiągnąć, na przykład, początkową przesunięcie wirnika w sąsiednich sekcjach i przesuwu kątowym elektromagnesy stojana w sąsiednich sekcjach względem siebie.

Przykłady realizacji:

Przykład 1. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem wykonano generator elektryczny do dostarczania urządzeń elektrycznych do napięcia do 36 V. Generator elektryczny wykonano za pomocą obracającego się wirnika zewnętrznego, na którym umieszczono 36 magnesów trwałych (18 w każdym wierszu, k \u003d 2) wykonane z stopu Fe-Nd -in. Stojan przenosi 8 par elektromagnetów, z których każdy ma dwie cewki zawierające 100 obręczy drutu PTTV o średnicy 0,9 mm. Obwód włączenia jest mostkiem, ze związkiem o tych samych wnioskach o diametralnie przeciwnych elektromagnetach (rys. 7).

Średnica zewnętrzna - 167 mm;

napięcie wyjściowe - 36 V;

maksymalny prąd - 43 A;

moc - 1,5 kW.

Przykład 2. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem wyznaczono generator elektryczny do ładowania zasilaczy (para baterii o 24 V) do miejskich pojazdów elektrycznych. Generator elektryczny jest wykonany za pomocą obracającego się wirnika wewnętrznego, który zawiera 28 magnesów trwałych (14 w każdym wierszu, k \u003d 1) wykonane z stopu Fe-ND-B. Stojan przenosi 6 par elektromagnetów, z których każdy ma dwie cewki zawierające 150 obrotów rany przez drut PTTV o średnicy 1,0 mm. Schemat integracji jest trybem dwoma mowy ze średnią temperaturą (rysunek 3).

Generator elektryczny ma następujące parametry:

Średnica zewnętrzna - 177 mm;

napięcie wyjściowe wynosi 31 V (do ładowania 24 w bloku baterii);

maksymalny prąd - 35a,

maksymalna moc - 1,1 kW.

Dodatkowo generator elektryczny zawiera automatyczny regulator napięcia przez 29,2 V.

ROSZCZENIE

1. Generator elektryczny zawierający co najmniej jedną sekcję kołową zawierającą wirnik o kołowym rdzeniu magnetycznym, na którym równomierna liczba magnesów trwałych tworzących dwa równoległe rzędy biegunów z wzdłużną i poprzecznie przemienną biegunowością, stator przebiega równomierną liczbę elektromagnesy podkładów znajdują się parami naprzeciwko siebie, urządzenie do prostowania prądu elektrycznego, gdzie każdy z elektromagnetów ma dwie cewki z konsekwentnie licznikiem wijącego, podczas gdy każda z cewek elektromagnetów znajduje się powyżej jednego z równoległych rzędów Polacy wirnika i liczba biegunów w jednym rzędzie równa N spełnia relacji

n \u003d 10 + 4K, gdzie k jest liczbą całkowitą wartością 0, 1, 2, 3 itd.

2. Generator elektryczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że liczba elektromagnetów stojana M spełniają stosunek M N-2.

3. Generator elektryczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie do prostowania prądu elektrycznego zawiera diody podłączone do, co najmniej jeden z zacisków uzwojeń elektromagnetów.

4. Generator elektryczny według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że diody są podłączone za pomocą trybu dwóch mowy ze średnim obwodu.

5. Generator elektryczny według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że diody są podłączone wzdłuż schematu chodnika.

6. Generator elektryczny według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że liczba mostów jest m, i są one połączone szeregowo, lub równolegle lub kolejno równolegle.

7. Generator elektryczny według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że ilość mostów jest m / 2, a jedno z tych samych wyjść każdej pary diametralnie przeciwnych elektromagnetów są podłączone, podczas gdy inne są podłączone do jednego mostu.

8. Generator elektryczny według któregokolwiek z zastrzeżeń 1 do 7, znamienny tym, że wirnik znajduje się na zewnątrz stojana.

9. Generator elektryczny według któregokolwiek z zastrzeżeń 1 do 7, znamienny tym, że wirnik znajduje się wewnątrz stojana.

10. Generator elektryczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej dwie identyczne sekcje.

11. Generator elektryczny według zastrzeżenia 10, znamienny tym, że co najmniej dwie sekcje są przesuwane przez fazę względem siebie.

12. Generator elektryczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej dwie sekcje, które różnią się liczbą elektromagnetów.

13. Generator elektryczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że ponadto zawiera jednostkę regulatora napięcia.

Synchroniczne maszyny z magnesami trwałymi (magnetetryczne) nie mają wirowania wzbudzenia na wirniku, a ekscytujący strumień magnetyczny jest tworzony przez magnesy stałe umieszczone na wirniku. Stojana tych maszyn zwykłego projektu z dwu- lub trójfazowym uzwojeniem.

Zastosuj te maszyny najczęściej jako silniki niskie. Synchronicznych generatorów magnetycznych stałych stosuje się rzadziej, głównie jako autonomicznie pracujące generatory częstotliwości, mała i średnia moc.

Synchroniczne silniki magnetoelektryczne. Silniki te zostały dystrybuowane w dwóch wersjach projektowych: z promieniową i osiową lokalizacją magnesów trwałych.

Dla promieniowa lokalizacja Magnesy trwałe Opakowanie wirnika z podkładką, wykonaną w postaci pustego cylindra, jest zamocowany na zewnętrznej powierzchni ekspresowych słupów magnesu trwałego 3. W cylindrze sprawiają, że szczeliny interpole, które zapobiegają zamknięciu przepływu stałego magnesu w tym cylindrze (rys. 23.1).

Dla lokalizacja osiowa Magnesy Projektowanie wirnika jest podobne do konstrukcji silnika asynchronicznego asynchronicznego wirnika. Stałe magnesy pierścieniowe są naciśnięte do końców tego wirnika (rys. 23.1, ).

Układ osiowy magnesu stosuje się w silnikach o niskiej średnicy o mocy do 100 W; Projekty z promieniowym układem magnesów stosuje się w silnikach o większej średnicy o pojemności do 500 W i więcej.

Procesy fizyczne występujące w asynchronicznym rozpoczęciu tych silników mają pewną cechę ze względu na fakt, że silniki magnelektryczne są dozwolone w stanie podekscytowanym. Pole magnesu trwałego w procesie podkręcania wirnika przynosi wiąc się stojana EMF
, częstotliwość, której rośnie proporcjonalnie do częstotliwości obrotu wirnika. To EMF prowadzi do uzwojenia prądu stojana, interakcji z polem magnesów trwałych i tworzenie hamulecza chwilę
, skierowany do obrotu wirnika.

Figa. 23.1. Magnetoelektryczne silniki synchroniczne z promieniową (a) i

osiowy (b)lokalizacja magnesów trwałych:

1 - stojana, 2 - wirnik zwarciowy, 3 - trwały magnes

Tak więc, gdy silnik jest przyspieszany z magnesami trwałymi, dwie chwile asynchroniczne działają na wirniku (rys. 23.2): obracanie
(z prądu. , działając w uzwojenie stojana z sieci) i hamulec
(z prądu. wywołane w uzwojeniu stojana stałego magnesu).

Jednak zależność tych chwil z prędkości wirnika (poślizg) jest inny: maksymalny moment obrotowy
odpowiada znaczącej częstotliwości (lekko poślizgu) i maksymalny moment hamowania M. T. - niska prędkość (duży slajd). Przyspieszenie wirnika zachodzi w ramach działania wynikowego
który ma znaczącą "porażkę" w strefie małej prędkości. Z krzywych pokazanych na rysunku widać, że wpływ chwili
w przypadku właściwości rozruchowych silnika, w szczególności w momencie wejścia do synchronizmu M. vk. , dużo.

Aby zapewnić niezawodne uruchomienie silnika, konieczne jest, aby minimalny wynikowy moment obrotowy w trybie asynchronicznym
i moment wejścia do synchronizmu M. vk. , było więcej punktów ładunków. Forma asynchronicznego momentu magnetoelektrycznego

Rys.23.2. Wykresy asynchroniczne momenty

magnetoelektryczny silnik synchroniczny

silnik w dużej mierze zależy od aktywnej odporności komórki początkowej i stopień wzbudzenia silnika charakteryzującego się wielkością
gdzie MI. 0 - EMF fazy stojana, wywołane w trybie bezczynności podczas obracania wirnika z częstotliwością synchroniczną. Ze zwiększającą się "Awaria" w chwili krzywej
wzrasta.

Procesy elektromagnetyczne w magnetoelektrycznych silnikach synchronicznych są w zasadzie podobne do procesów w synchronicznych silnikach wzbudzających elektromagnetyczne. Jednak konieczne jest, aby pamiętać, że stałe magnesy w maszynach magnelektrycznych podlegają demagnesowaniu wpływu przepływu magnetycznego reakcji kotwicy. Uruchamianie startowego nieco osłabia tę demagnetyzację, jako efekty ekranujące na magnesy stałe.

Dodatnie właściwości magnelektrycznych silników synchronicznych są zwiększonymi stabilnością działania w trybie synchronicznym i jednorodność prędkości obrotowej, a także możliwość po prostu obracania wielu silników zawartych w jednej sieci. Silniki te mają stosunkowo wysokie wskaźniki energii (wydajność i
,).

Wady magnelektrycznych silników synchronicznych są zwiększona wartość w porównaniu z synchronicznych silników innych typów, ze względu na wysokie koszty i złożoność leczenia magnesów trwałych wykonywanych z stopów z dużą siłą przymusową (Alni, Alnico, Magno i in.). Silniki te są zwykle wykonane na niskiej mocy i stosowane w produkcji przyrządów i automatycznych urządzeniach do mechanizmów napędowych wymagających stałości prędkości obrotowej.

Synchroniczny Magnetoelek.trially generatory. Wirnik takiego generatora jest wykonywany przy niskiej mocy jako "gwiazdka" (Rys. 23.3, ale) o średniej mocy - z przyszczonymi słupami i cylindrycznym magnesem trwałym (rys. 23.3, b).Wirnik z pazącymi biegunami umożliwia uzyskanie generatora z rozproszeniem biegunów, które ogranicza prąd wstrząsu z nagłym zwarciem generatora. Prąd ten jest większe zagrożenie dla stałego magnesu ze względu na silny wpływ demagnesowania.

Oprócz wad znamionowych przy rozważaniu silników synchronicznych magnelektrycznych, generatory magnesu trwałego mają inną wadę ze względu na brak uzwojenia wzbudzenia, a zatem regulacja napięcia w generatorach magnetetrycznych jest prawie niemożliwa. To utrudnia ustabilizowanie napięcia generatora, gdy zmienia się obciążenie.

Rys.23.3. Wirniki magnetetrycznych generatorów synchronicznych:

1 - Wał; 2 - trwały magnes; 3 - słup; 4 - Tuleja niemagnetyczna

Dmitry Levkin.

Główna różnica między każdym synchroniczny silnik Z magnesami trwałymi (SZPM) i leży w wirniku. Badania pokazują, że SDPM ma około 2% więcej niż bardzo wydajny (IE3) asynchroniczny silnik elektryczny, pod warunkiem, że stojan ma ten sam projekt, a to samo służy do sterowania. Jednocześnie synchroniczne silniki elektryczne z magnesami trwałymi w porównaniu z innymi silnikami elektrycznymi mają lepsze wskaźniki: moc / objętość, moment / bezwładność itp.

Konstrukcje i rodzaje synchronicznych silnika elektrycznego z magnesami trwałymi

Synchroniczny silnik z magnesami trwałych, składa się z wirnika i stojana. Stojator jest stałą częścią, wirnik jest częścią obrotową.

Zazwyczaj wirnik znajduje się wewnątrz stojana silnika elektrycznego, istnieją również konstrukcje z zewnętrznym wirnikiem - handlu silnikami elektrycznymi.


Konstrukcje synchronicznego silnika z magnesami trwałymi: w lewo jest standardem, prawo jest konwertowane.

Wirnik składa się z magnesów trwałych. Materiały o wysokiej sile przymusu są stosowane jako magnesy stałe.

    Przy projektowaniu wirnika, silniki synchroniczne są podzielone na:

Silnik elektryczny z domyślnie wyrażonymi biegunami ma równą indukcyjność wzdłuż osi wzdłużnej i poprzecznej L D \u003d L Q, podczas gdy w silniku elektrycznym z wyraźnie wymawiane słupy, indukcyjność poprzeczna nie jest równa wzdłużnym l q ≠ l d.


Przekrój wirników z inną postawą LD / LQ. Czarne marginesy oznaczone. Na Figurze D, e przedstawiono wirniki osuszone osiowo, na rysunku B i S przedstawione wirniki z barierami.

Synchroniczny wirnik silnika z montażem powierzchni magnesów trwałych

Silnik synchroniczny wirnika z wbudowanymi magnesami

Stator. Składa się z kadłuba i rdzenia z uzwojeniem. Najczęstsze projekty z dwu- i trójfazowym uzwojeniem.

    W zależności od konstrukcji stojana silnik synchroniczny z magnesami trwałymi:
  • ze rozproszonym uzwojeniem;
  • z skoncentrowanym uzwojeniem.

Rozpowszechniane Nazywają takie uzwojenie, w którym liczba rowków na biegun i faza Q \u003d 2, 3, ...., k.

Stężony Nazywają takie uzwojenie, w którym liczba rowków na biegun i faza Q \u003d 1. W tym przypadku rowki są równomiernie w obwodzie stojana. Dwie cewki tworzące uzwojenie można podłączyć zarówno kolejno, jak i równolegle. Główną wadą takich uzwojeń jest niemożność wpływu na formę krzywej EDC.

Schemat trzech fazowych uzdrowisk rozproszonych


Schemat trzech fazy stężonego uzwojenia

    Forma odwrotnego EMF. Silnik elektryczny może być:
  • trapezoidalny;
  • sinusoidal.

Forma krzywej EDC w przewodzie jest określona przez krzywą rozkładu indukcyjnego magnetycznego w szczelinie w obwodzie stojana.

Wiadomo, że indukcja magnetyczna w szczelinie pod wyraźnym biegunem wirnika ma formularz trapezowy. Ta sama forma ma dopasowanie do dyrygenta EMF. Jeśli konieczne jest utworzenie Sinusoidal EMF, wtedy Porady dotyczące słupów dołączyły taką formę, w której krzywa dystrybucji indukcji byłaby blisko sinusoidalnego. Przyczynia się to do piszczych końcówek rotorów biegunowych.

Zasada działania silnika synchronicznego opiera się na interakcji stojana i stałego pola magnetycznego wirnika.

Biegać

Zatrzymać

Obracanie pola magnetycznego silnika synchronicznego

Pole magnetyczne wirnika, w interakcji z synchronicznym prądem przemiennym stojana, zgodnie z tworzy, zmuszając wirnik do obracania ().

Magnesy trwałe znajdujące się na SDPM wirnika Utwórz stałe pole magnetyczne. Dzięki synchronicznej prędkości wirnika za pomocą pola stojana biegun wirnika jest odblokowany obracającym się polem magnetycznym stojana. W związku z tym SDPM nie może uruchomić się, gdy jest podłączony bezpośrednio do bieżącej sieci trójfazowej (częstotliwość bieżąca w 50 Hz).

Sterowanie synchronicznym silnikiem z magnesami trwałymi

Do działania silnika synchronicznego z magnesami trwałymi wymagany jest system sterowania, na przykład lub serwomechanizm. W takim przypadku istnieje duża liczba Metody zarządzania sterowaniem zaimplementowanym przez systemy sterowania. Wybór optymalna metoda Zarząd zależy głównie od zadania umieszczonego przed napędem elektrycznym. Podstawowe metody zarządzania synchroniczny silnik elektryczny Z magnesami trwałymi pokazano w poniższej tabeli.

Kontrola Korzyści niedogodności
Sinusoidal. Prosty schemat kontroli.
Z czujnikiem pozycji. Gładka i dokładna instalacja położenia wirnika i prędkości obrotowej silnika, duża gama regulacji Wymaga czujnika położenia wirnika i potężnego mikrokontrolera systemu sterowania
Bez czujnika pozycji Nie jest wymagany czujnik położenia wirnika. Gładka i dokładna instalacja położenia wirnika i prędkość obrotu silnika, duża gama regulacji, ale mniej niż w przypadku czujnika położenia Zarządzanie manekinami zorientowanymi na słup w całym zakresie prędkości Jest to możliwe tylko dla SDPM z wirnikiem z wyraźnymi Polakami, wymagany jest potężny system sterowania.
Prosty schemat zarządzania, dobre właściwości dynamiczne, duży zakres regulacji, bez czujnika położenia wirnika Moment o wysokim pulsie i prąd
Trapezdal. Bez opinii Prosty schemat kontroli. Zarządzanie nie jest optymalne, nie nadaje się do zadań, w których możliwe są zmiany ładunku, łatwość zarządzania.
Z sprzężenie zwrotne Z czujnikiem pozycji (czujniki halowe) Prosty schemat kontroli. Poszukiwane czujniki sali. Jest moment pulsacji. Zaprojektowany do sterowania SDPM z trapezdinalowym odwrotnym EMF, gdy kontrolując SPMM z sinusoidalnym odwrotnym EDC, średni moment poniżej wynosi 5%.
Bez czujnika Potrzebujesz silniejszego systemu sterowania Nie nadaje się do pracy na niskich obrodzeniu. Jest moment pulsacji. Zaprojektowany do sterowania SDPM z trapezdinalowym odwrotnym EMF, gdy kontrolując SPMM z sinusoidalnym odwrotnym EDC, średni moment poniżej wynosi 5%.

Popularne metody silnika synchronicznego magnesów sterujących

Aby rozwiązać nieskomplikowane zadania, powszechnie stosowane są nieskomplikowane elementy sterujące w czujnikach hali (na przykład - fanów komputerowych). Aby rozwiązać problemy, które wymagają maksymalnych właściwości z napędu elektrycznego, zazwyczaj wybrano, sterowanie wielostronizowane.

Zarządzanie świstem.

Jedną z najprostszych metod sterowania synchronicznym silnikiem z magnesami trwałymi jest sterowanie trapezowe. Zarząd Brakowy służy do sterowania SDPM za pomocą trapezdinal Reverse EDC. W tym przypadku metoda ta pozwala również kontrolować SPM z sinusoidalną rewentualną EMF, ale następnie średni moment napędu elektrycznego wynosi poniżej 5%, a pulsacja momentu wynosi 14% wartości maksymalnej. Istnieje kontrolę nadawczą bez opinii i informacji zwrotnej na pozycji wirnika.

Kontrola bez opinii Nie optymalnie i może prowadzić do wyjścia SDPM z synchronizmu, tj. Przez utratę kontroli.

    Kontrola z informacją zwrotną Można podzielić na:
  • sterowanie przerywki nad czujnikiem położenia (zwykle - na czujnikach hali);
  • sterowanie świstczem bez czujnika (Dumbway Trapezda).

Jako czujnik położenia wirnika, trójfazowe sterowanie trapezdal SDPM są powszechnie stosowane trzy czujniki wysokiej klasy, które umożliwiają określenie kąta o dokładności ± 30 stopni. Dzięki tej kontroli obecny wektor stojana zajmuje tylko sześć pozycji na okres elektryczny, w wyniku których istnieje moment pulsacji na wyjściu.


    Istnieją dwa sposoby określania pozycji wirnika:
  • na czujniku pozycji;
  • bez czujnika - obliczając kąt, system kontroli w czasie rzeczywistym na podstawie dostępnych informacji.

Sterowanie SDPM zorientowane na biegunów na czujniku pozycji

    Następujące typy czujników są używane jako czujnik kątowy:
  • indukcyjny: transformator obrotowy Sinus-Cosino (SKVT), Reduckleosyne, Industosin i in.;
  • optyczny;
  • magnetyczne: czujniki magnetyczne.


SMPM zorientowany na słupek bez czujnika pozycji

Ze względu na szybki rozwój mikroprocesorów od lat 70. XX wieku, desponsive metody kontrolowania prądu przemiennego bezszczotkowego zaczęły być rozwijane. Pierwsze metody ptaszyjne do określania kąta zostały oparte na właściwościach silnika elektrycznego, aby wygenerować odwrotną EMF podczas obrotu. Odwrócony EMF silnika zawiera informacje o położeniu wirnika, więc stosunek odwrócenia EDC w systemie współrzędnych stacjonarnych może obliczyć położenie wirnika. Ale gdy wirnik nie porusza się, odwrotna EMF jest nieobecna, a na niskich obrodzeniu Reverse EMF ma małą amplitudę, która jest trudna do rozróżnienia od hałasu, dlatego ta metoda nie nadaje się do określenia położenia wirnika silnika na niskim poziomie obroty.

    Istnieją dwie wspólne opcje uruchamiania SDPM:
  • uruchom jako metodę skalarną - uruchom z góry określoną cechą zależności napięcia z częstotliwości. Ale kontrola skalarna znacznie ogranicza możliwości systemu sterowania i parametry napędu elektrycznego jako całości;
  • - Działa tylko z SDPM, w którym wirnik wyraźnie wyraźnie wymawiali słupy.


Obecnie jest to możliwe tylko dla silników z wirnikiem z wyraźnymi biegunami.

Trzyfazowy synchroniczny generator prądu przemiennego bez przytykania magnetycznego z wzbudzeniem od stałych magnesów neodymowych, 12 par Polaków.

Bardzo dawno temu radzieckie czasy W magazynie "Models Designer" opublikował artykuł poświęcony konstrukcji wiatraka typu obrotowego. Od tego czasu mam pragnienie zbudowania czegoś takiego na moim działka, ale nie osiągnęła rzeczywistych działań. Wszystko zmieniło się wraz z pojawieniem się magnesów neodymowych. Zapytał grupę informacji w Internecie i co się stało.
Urządzenie generatora: Dwa dysk stalowy. Od niskiej stali węglowej z klejonymi magnesami jest sztywno podłączony przez rękaw przekładek. W szczelinie między dyskami są stałe płaskie cewki bez rdzeni. Indukcja EMF wynikająca z połówek cewki jest przeciwna w kierunku i podsumowana w generała EDC cewki. Indukcja EMF wynikająca z przewodnika poruszającego się w stałym jednorodnym polu magnetycznym zależy od wzoru E \u003d b · v · l Gdzie: B.-Indukcja magnetyczna V.- ruch ruchu L.- Rozległa długość długości. V \u003d π · d · n / 60 Gdzie: RE.-średnica N.-prędkość obrotowa. Indukcja magnetyczna w szczelinie między dwoma biegunami jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu między nimi. Generator jest montowany na niższej podporę turbiny wiatrowej.

Schemat generatora trójfazowego, dla prostoty rozmieszcza się do samolotu.

Na rys. 2 przedstawia schemat układu cewek, gdy ich liczba jest jeszcze dwukrotnie ponownie, krzyże między Polakami wzrośnie w tym przypadku. Cewki nakładają się na 1/3 szerokości magnesu. Jeśli szerokość cewek zmniejsza się o 1/6, to staną się w jednym rzędzie, a szczelina między Polakami nie zmieni. Maksymalna luka między Polakami jest równa wysokości jednego magnesu.

mob_info.