Synchrónne magnety generátora samositého. Synchrónne generátory s permanentnými magnetmi. Princíp prevádzky zariadení

Obsah:

V moderné podmienky Trvalé pokusy sa vyrábajú na zlepšenie elektromechanických zariadení, znížiť ich hmotnosť a celkové rozmery. Jednou z týchto možností je generátor na permanentných magnetoch, ktoré sú dostatočné jednoduchý dizajn S vysokou účinnosťou. Hlavnou funkciou týchto prvkov je vytvorenie rotujúceho magnetického poľa.

Typy a vlastnosti permanentných magnetov

Po dlhú dobu boli známe permanentné magnety získané z tradičných materiálov. V priemysle sa zliatina, niklová a kobaltová (alnická) začala používať prvýkrát. To umožnilo aplikovať konštantné magnety v generátoroch, motoroch a iných typoch elektrických zariadení. Feritové magnety prijaté zvlášť rozšírené.

Následne sa vytvorili tvrdé magnetické materiály s sadrovým kobaltom, ktorých energia má vysokú hustotu. Nasledujte ich, objav magnetov na základe vzácnych zemských prvkov - bór, železo a neodym. Hustota ich magnetickej energie je výrazne vyššia ako zliatina samarium-kobaltu pri významnom nízku cene. Oba typy umelé materiály Úspešne vymeňte elektromagnety a používajú sa v špecifických oblastiach. Jednoduché prvky sa týkajú materiálov novej generácie a sú považované za najvýznamnejšie.

Princíp prevádzky zariadení

Hlavný problém štruktúry bol považovaný za návrat rotujúcich častí v pôvodnej polohe bez výraznej straty krútiaceho momentu. Tento problém bol vyriešený pomocou medeného vodiča, podľa ktorého bol elektrický prúd spôsobený príťažlivosťou. Keď je prúd odpojený, akcia atrakcia sa zastaví. V zariadeniach tohto typu sa teda použilo periodické spínanie zapnutia.

Zvýšený prúd vytvára zvýšenú silu príťažlivosti a ten, zase, je zapojený do aktuálneho cvičenia prechádzajúceho cez medený vodič. V dôsledku cyklických akcií, zariadení okrem mechanické práce, Začína produkovať elektrický prúd, to znamená, že funkcie generátora.

Permanentné magnety v generátoroch

V konštrukciách moderných zariadení okrem trvalé magnety Elektromagnety sa používajú v cievke. Táto funkcia kombinovanej excitácie vám umožňuje získať potrebné nastavenie vlastností napätia a rýchlosti otáčania pri nízkej excitácii. Okrem toho sa rozsah celého magnetického systému znižuje, čo robí takéto zariadenia oveľa lacnejšie v porovnaní s klasickými štruktúrami elektrických strojov.

Sila zariadení, v ktorých môžu byť tieto prvky len niekoľko zosilňovačov kilo. V súčasnosti rozvoj permanentných magnetov s lepšími indikátormi poskytujúcimi postupné zvyšovanie výkonu. Podobný synchrónne stroje Používa nielen ako generátory, ale aj ako motory rôznych účelov. Sú široko používané v ťažobnom a metalurgickom priemysle, tepelných staniciach a iných oblastiach. Týka sa to možnosti prevádzky synchrónnych motorov s rôznymi reaktívnymi kapacitami. Oni sami pracujú s presnou a konštantnou rýchlosťou.

Stanice a rozvodne fungujú spolu so špeciálnymi synchrónnymi generátormi, ktoré v pohotovostnom režime poskytujú len reaktívnu generáciu energie. Zase zabezpečuje prácu asynchrónnych motorov.

Generátor na permanentných magnetoch pracuje na princípe interakcie magnetických polí pohybujúceho sa rotora a pevného statora. Nie do konca, študované vlastnosti týchto prvkov nám umožňujú pracovať na vynáleze iných elektrických zariadení, až po vytvorenie nezákonného.

[0001] Predložený vynález sa týka oblasti elektrotechniky, konkrétne na nezdravé elektrické stroje, Najmä elektrické generátory priamy prúda môžu byť použité v akomkoľvek oblasti vedy a techniky, kde sú potrebné autonómne napájacie zdroje. Technický výsledok - vytvorenie kompaktného vysoko efektívneho elektrický generátorČo vám umožňuje zachovať relatívne jednoduchý a spoľahlivý dizajn, aby sa zmenil široko meniť výstupné parametre elektrického prúdu v závislosti od prevádzkových podmienok. Podstatou vynálezu je, že nezávadný synchrónny generátor s permanentnými magnetmi pozostáva z jednej alebo viacerých úsekov, z ktorých každý obsahuje rotor s kruhovým magnetickým obvodom, na ktorom je rovnomerný počet permanentných magnetov fixovaný s rovnakým krokom, statorom Nosenie rovného počtu podkovových elektromagnety umiestnených v pároch je upevnené. Opatrne sa navzájom a majú dve cievky s konzistentne proti smere navíjania, zariadenie na vyrovnanie elektrického prúdu. Trvalé magnety sú upevnené na magnetických líniách takým spôsobom, že tvoria dva paralelné rady pólov s pozdĺžne a priečne striedavou polaritou. Elektromagnety sú zamerané na tyče, takže každý z elektromagnetových cievok je umiestnený nad jedným z paralelných radov pólov rotora. Počet pólov v jednom rade, rovný n, spĺňa vzťah: n \u003d 10 + 4K, kde K je celé číslo hodnoty 0, 1, 2, 3 atď. Počet elektromagnetov v generátore zvyčajne nepresiahne číslo (N-2). 12 z.p. F-lži, 9 yl.

Patenty patentového patentu 2303849

[0001] Predložený vynález sa týka uncoltrických elektrických strojov, najmä DC elektrických generátorov a môžu byť použité v akejkoľvek oblasti vedy a techniky, kde sú potrebné autonómne napájacie zdroje.

Synchrónne striedavé stroje boli široko distribuované v oblasti výroby a v oblasti spotreby elektrickej energie. Všetky synchrónne stroje majú vlastnosť reverzibility, to znamená, že každý z nich môže pracovať v režime generátora a v režime motora.

Synchrónny generátor Obsahuje stator, zvyčajne dutého vyvýšeného valca s pozdĺžnymi drážkami na vnútornom povrchu, v ktorom sa nachádza navíjacie stator, a rotor, ktorým je permanentné magnety striedavej polarity, ktoré sa nachádza na hriadeli, ktoré môžu byť poháňané Tak či tak. V priemyselných generátoroch s vysokým výkonom sa na získanie excitačného magnetického poľa použije excitačné vinutie umiestnené na rotore. V synchrónnych generátoroch vzhľadom na nízky výkon sa používajú konštantné magnety umiestnené na rotore.

Pri nezmenenej frekvencii otáčania sa forma krivky EDC generovaného generátorom určuje len zákonom distribúcie magnetickej indukcie v medzere medzi rotorom a statorom. Preto získať napätie na produkte generátora určitej formy a účinne premeniť mechanickú energiu na elektrické použitie rôznych geometrie rotora a statora a tiež vyberte optimálny počet konštantných magnetických pólov a čísla otáčok statora navíjania (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, USA 2004212273, USA 2004155537). Uvedené parametre nie sú univerzálne, ale sú vybrané v závislosti od prevádzkových podmienok, ktoré často vedú k zhoršeniu ďalších charakteristík elektrického generátora. Okrem toho komplexná forma rotora alebo statora komplikuje výrobu a montáž generátora a v dôsledku toho zvyšuje náklady na výrobok. Rotor Synchrónny magnetoelektrický generátor môže mať rôzne tvaryNapríklad, keď slaby prud Rotor sa zvyčajne vykonáva vo forme "hviezdičiek", so stredným napájaním - s bleskujúcimi pólmi a valcovými permanentnými magnetmi. Rotor s pazúrovanými pólmi umožňuje získať generátor s rozptýlením pólov, ktoré obmedzujú nárazový prúd s náhlym skratom generátora.

V generátore trvalého magnetu je stabilizácia napätia ťažké, keď sa zmeny zaťaženia (pretože neexistuje žiadne reverzné magnetické pripojenie, ako napríklad v excitačných navíjacích generátoroch). Na stabilizáciu výstupného napätia a opravu prúdu používajte rôzne elektrické obvody (GB 1146033).

Predložený vynález je zameraný na vytvorenie kompaktného vysoko účinného elektrického generátora, ktorý umožňuje, pri zachovaní relatívne jednoduchého a spoľahlivého konštrukcie sa výstupné parametre elektrického prúdu široko líšia v závislosti od prevádzkových podmienok.

Elektrický generátor, vyrobený v súlade s predloženým vynálezom, je objemový synchrónny generátor s permanentnými magnetmi. Pozostáva z jednej alebo viacerých sekcií, z ktorých každý obsahuje:

Rotor s kruhovým magnetickým jadrom, na ktorom je rovnomerný počet permanentných magnetov fixovaný rovnakým krokom,

Stator nesúci dokonca aj počet podkov (P-tvarované) elektromagnety umiestnené v pároch oproti sebe a majú dve cievky s konzistentne proti smeru vinutia,

Zariadenie na vytvorenie elektrického prúdu.

Trvalé magnety sú upevnené na magnetických líniách takým spôsobom, že tvoria dva paralelné rady pólov s pozdĺžne a priečne striedavou polaritou. Elektromagnety sú zamerané na tyče, takže každý z elektromagnetových cievok je umiestnený nad jedným z paralelných radov pólov rotora. Počet pólov v jednom rade, rovný n, spĺňa vzťah: n \u003d 10 + 4K, kde K je celé číslo hodnoty 0, 1, 2, 3 atď. Počet elektromagnetov v generátore zvyčajne nepresahuje číslo N-2.

Zariadenie na vyrovnávanie prúdov je zvyčajne jeden zo štandardných obvodov usmerňovačov vykonaných na diódach: dva-reči s Middwater alebo mostom pripojeným k vinutiam každého elektromagnetu. V prípade potreby sa môže použiť aj iná schéma na vyrovnanie prúdu.

V závislosti od funkcií prevádzky elektrického generátora môže byť rotor umiestnený z vonkajšej strany statora a vo vnútri statora.

Elektrický generátor vyrobený podľa predloženého vynálezu môže zahŕňať niekoľko identických častí. Počet takýchto častí závisí od sily mechanického zdroja energie (hnacieho motora) a požadovaných parametrov elektrického generátora. Výhodne sú úseky posunuté fázou voči sebe navzájom. To možno dosiahnuť napríklad počiatočný posun rotora v susedných úsekoch pod uhlom ležiacim v rozsahu od 0 ° do 360 ° / n; alebo rohový posun statora elektromagnetov v priľahlých častiach navzájom. Výhodne je elektrický generátor tiež obsahovať jednotku regulátora napätia.

Vynález je ilustrovaný nasledujúcimi výkresmi:

obrázok 1 (A) a (b) ukazuje schému elektrickej generátora vyrobenej v súlade s predloženým vynálezom, v ktorom je rotor umiestnený vo vnútri statora;

obrázok 2 zobrazuje obraz jednej časti elektrického generátora;

obrázok 3 predstavuje istinu elektrický obvod Elektrický generátor s dvojstupňovým režimom s priemerným bodom prúdu rovnacieho okruhu;

obrázok 4 zobrazuje schému elektrického obvodu elektrického generátora s jedným z mostíkov súčasného usporiadania;

obrázok 5 predstavuje diagram okruhu elektrického generátora s inou mostovou schémou na opravu prúdu;

obrázok 6 predstavuje elektrické obvody elektrického generátora s inou mostovou schémou na rektifikáciu prúdu;

obrázok 7 predstavuje diagram okruhu elektrického generátora s inou mostovou schémou na rektifikáciu prúdu;

obrázok 8 zobrazuje diagram elektrického generátora s externým vykonaním rotora;

obrázok 9 predstavuje obraz multisektívneho generátora vyrobeného v súlade s predloženým vynálezom.

Obrázok 1 (A) a (b) ukazuje elektrický generátor vyrobený v súlade s predloženým vynálezom, ktorý obsahuje puzdro 1; Rotor 2 s kruhovým magnetickým potrubím 3, na ktorom je rovnomerné množstvo permanentných magnetov 4 upevnené rovnakým krokom; Stator 5, ktorý nesie rovnomerné číslo podkovy elektromagnety 6, ktoré sa nachádza pred sebou, a nástroj na vyrovnanie prúdu (nie je znázornené).

Kryt 1 elektrického generátora sa zvyčajne odlieva z hliníkovej zliatiny alebo liatiny alebo zváraných. Inštalácia elektrického generátora na mieste jeho inštalácie sa vykonáva pomocou PAW 7 alebo pomocou príruby. Stator 5 má valcový vnútorný povrchNa ktorých identických elektromagnetov 6 sú pripevnené s rovnakým krokom. V tomto prípade desať. Každá z týchto elektromagnetov má dve cievky 8 s postupne proti smeru vinutia umiestneného na jadre P-v tvare P 9. Jadro jadra 9 je zostavené z lúpaných dosiek elektrickej ocele na lepidle alebo rukoväti. Závery vinutí elektromagnetov prostredníctvom jedného z obvodov s usmerňovačom (nie je znázornené) sú pripojené k výstupu elektrického generátora.

Rotor 3 je oddelený od statora vzduchovými medzerami a nesie rovnomerné množstvo permanentných magnetov 4, usporiadané tak, aby boli vytvorené dva paralelné rady pólov, ktoré sú vytvorené rovnako na os osi generátora a striedavo pozdĺž polarity v pozdĺžnom a \\ t priečnych smerov (obrázok 2). Počet pólov v jednom riadku spĺňa vzťah: n \u003d 10 + 4K, kde k je celé číslo hodnoty 0, 1, 2, 3 atď. V tomto prípade (obrázok 1) n \u003d 14 (K \u003d 1), a teda celkový počet permanentných magnetických pólov je 28. Keď sa elektrický generátor otáča, každá z cievok elektromagnetov prechádza cez zodpovedajúci počet striedavých pólov. Trvalé magnety a jadrá elektromagnetu majú formu, aby sa minimalizovali straty a dosiahli homogenitu (čo najviac) magnetické pole v vzduchovej medzere počas prevádzky elektrického generátora.

Princíp prevádzky elektrického generátora vyrobeného v súlade s predloženým vynálezom je podobný princípu prevádzky tradičného synchrónneho generátora. Hriadeľ rotora je mechanicky spojený s hnacím motorom (zdroj mechanickej energie). Pod pôsobením otáčania momentu hnacieho motora sa rotor generátora otáča pri určitej frekvencii. V rovnakej dobe, pri vinutí cievok elektromagnetov v súlade s fenoménom elektromagnetickej indukcie, EMC je vedený. Keďže cievky jednotlivého elektromagnetu majú iný smer navíjania a sú kedykoľvek v oblasti pôsobenia rôznych magnetických pólov, EMF je v každej z vinutí.

V procese otáčania rotora sa magnetické pole konštantného magnetu otáča pri určitej frekvencii, takže každý z vinutí elektromagnetov sa striedavo ukáže v zóne severného (n) magnetického pólu, potom v zóne južného \\ t s) magnetický pól. Zmena pólu je zároveň sprevádzaná zmenami v smere EDC vo vinutiach elektromagnetov.

Vinutia každého elektromagnetu sú pripojené k zariadeniu na vyrovnanie prúdu, ktorý je zvyčajne jeden zo štandardných usmerňovacích obvodov vykonaných na diódach: dvojčinná kvetinácia s priemerným bodom alebo jedným z mostovných obvodov.

Obrázok 3 predstavuje koncepčný elektrický diagram dvojstupňového usmerňovača s priemerným bodom pre elektrický generátor s tromi pármi elektromagnety 10. Obr. 3, elektromagnety sú očíslované z I až VI. Jeden zo záverov vinutia každého elektromagnetu a výstup navíjania opačného elektromagnetu s ním sú pripojené k jednému výstupu generátora; Iné závery vinutí pomenovaných elektromagnetov sú spojené diódami 11 na iný výstup generátora 13 (s týmto zahrnutím diód, výstup 12 bude záporný a výstup je 13 pozitívnym). To znamená, že ak je začiatok vinutia (b) pripojený k zápornej zbernici pre elektromagnet, potom je koniec navíjania (E) pripojený k opačnému elektromagnetu. Podobne pre iné elektromagnety.

Obr. 4-7 predstavuje rôzne mostné okruhy na rektifikáciu prúdu. Spojenie mostov, narovnanie prúdu z každej z elektromagnetov, môže byť paralelné, konzistentné alebo zmiešané. Vôbec rôzne schémy Používa na prerozdelenie výstupného prúdu a potenciálnych charakteristík elektrického generátora. Rovnaký elektrický generátor, v závislosti od prevádzkových režimov, môže mať jednu alebo inú schému vyrovnávania. Výhodne elektrický generátor obsahuje voliteľný spínač na výber požadovaného režimu prevádzky (schéma pripojenia mosta).

Obrázok 4 zobrazuje schému elektrického obvodu elektrického generátora s jedným z mostných schém usporiadania prúdu. Každý z elektromagnetov I-VI je pripojený na samostatný mostík 15, ktorý je zase pripojený paralelne. Celkové pneumatiky sú spojené s negatívnym výkonom 12 z elektrického generátora alebo na pozitívnu 13.

Obrázok 5 predstavuje elektrický obvod so sériovým pripojením všetkých mostov.

Obr. 6 znázorňuje elektrický obvod so zmiešanou zlúčeninou. Mosty, vyrovnanie prúdu z elektromagnetov: I a II; III a IV; V a vi sú pripojené párové. A páry sú zapojené paralelne cez celkové pneumatiky.

Obrázok 7 predstavuje elektrický obvod okruhu elektrického generátora, v ktorom samostatný mostík narovnáva prúd od páru diametrálne protiľahlých elektromagnetov. Pre každý pár diametrálne protiľahlých elektromagnetov sú závery (v tomto prípade "B") elektricky prepojené a zostávajúce závery sú pripojené k vyrovnávaniu mosta 15. Celkový počet mostov je m / 2. Vysielacie mosty môžu byť pripojené paralelne a / alebo postupne. Obrázok 7 zobrazuje paralelné pripojenie mostov.

V závislosti od funkcií prevádzky elektrického generátora môže byť rotor umiestnený z vonkajšej strany statora a vo vnútri statora. Obrázok 8 zobrazuje diagram elektrického generátora s vonkajšou verziou rotora (10 elektromagnety; 36 \u003d 18 + 18 permanentné magnety (K \u003d 2)). Návrh a princíp fungovania takéhoto elektrického generátora sú podobné tým, ktoré sú opísané vyššie.

Elektrický generátor vyrobený v súlade s predloženým vynálezom môže obsahovať niekoľko úsekov A, B a C (Obr. 9). Počet takýchto častí závisí od sily mechanického zdroja energie (hnacieho motora) a požadovaných parametrov elektrického generátora. Každá z častí zodpovedá jednému z vyššie opísaných konštrukcií. Elektrický generátor môže obsahovať rovnaké úseky a časti, ktoré sa od seba navzájom líšia počtom permanentných magnetov a / alebo elektromagnetov alebo vyrovnávacích schém.

Výhodne sú identické úseky posunuté fázou voči sebe navzájom. Toto je možné dosiahnuť napríklad počiatočný posun rotora v priľahlých úsekoch a uhlový posun statorovej elektromagnety v susedných častiach navzájom.

Príklady implementácie:

Príklad 1. V súlade s predloženým vynálezom bol vyrobený elektrický generátor na napájanie elektrických spotrebičov na napätie na 36 V. Elektrický generátor bol vyrobený s rotačným vonkajším rotorom, na ktorom sa umiestnilo 36 permanentných magnetov (18 v každom riadku, K \u003d 2) Vyrobené z Fe-ND zliatiny -in. Stator nesie 8 párov elektromagnetov, z ktorých každý má dve cievky obsahujúce 100 otáčok PTTV drôtu s priemerom 0,9 mm. Inkluzný obvod je mostík, so zlúčeninou rovnakých záverov diametrálne protiľahlých elektromagnetov (obr. 7).

vonkajší priemer - 167 mm;

výstupné napätie - 36 V;

maximálny prúd - 43 A;

power - 1,5 kW.

Príklad 2. V súlade s predloženým vynálezom bol vyrobený elektrický generátor na dobíjanie napájacích zdrojov (dvojica batérií o 24 V) pre mestské elektrické vozidlá. Elektrický generátor je vyrobený s rotujúcim vnútorným rotorom, ktorý obsahuje 28 permanentných magnetov (14 v každom riadku, K \u003d 1) vyrobené z FE-ND-B zliatiny. Stator nesie 6 párov elektromagnetov, z ktorých každý má dve cievky obsahujúce 150 otočí rany pomocou PTTV drôtu s priemerom 1,0 mm. Zaradenie systému je dvojstupňový režim s priemerným bodom (obrázok 3).

Elektrický generátor má nasledujúce parametre:

vonkajší priemer - 177 mm;

výstupné napätie je 31 V (pre nabíjanie 24 v bloku batérie);

maximálny prúd - 35A,

maximálny výkon - 1,1 kW.

Okrem toho elektrický generátor obsahuje automatický regulátor napätia o 29,2 V.

Nárok

1. Elektrický generátor obsahujúci aspoň jeden kruhový úsek obsahujúci rotor s kruhovým magnetickým jadrom, na ktorom sú upevnené aj počet permanentných magnetov, ktoré tvoria dva paralelné rady pólov s pozdĺžne a priečne striedavé polarita, je stator nesúci párny počet Horseshoe Elektromagnets umiestnené párne oproti sebe, zariadenie na narovnanie elektrického prúdu, kde každý z elektromagnetov má dve cievky s konzistentne proti smeru vinutia, zatiaľ čo každá z cievok elektromagnetov je umiestnená nad jedným z paralelných radov rotorové póly a počet pólov v jednom rade sa rovná n uspokojí vzťah

n \u003d 10 + 4K, kde K je celé číslo hodnoty 0, 1, 2, 3 atď.

2. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že počet elektromagnetov statora M spĺňa pomer M n-2.

3. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zariadenie na narovnanie elektrického prúdu obsahuje diódy spojené s aspoň jedným z terminálov vinutí elektromagnetov.

4. Elektrický generátor podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že diódy sú pripojené cez dvojstupňový režim s priemerným okruhom.

5. Elektrický generátor podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že diódy sú spojené pozdĺž schémy vozovky.

6. Elektrický generátor podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že počet mostov je m a sú vzájomne prepojené v sérii, alebo paralelne alebo postupne paralelne.

7. Elektrický generátor podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že množstvo mostov je m / 2 a jeden z rovnakých výstupov každého páru diametrálne protiľahlých elektromagnetov sú pripojené, zatiaľ čo iné sú spojené s jedným mostom.

8. Elektrický generátor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že rotor je umiestnený na vonkajšej strane statora.

9. Elektrický generátor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že rotor je umiestnený vo vnútri statora.

10. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje aspoň dve identické časti.

11. Elektrický generátor podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že aspoň dve časti sú posunuté fázou voči sebe navzájom.

12. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje aspoň dve časti, ktoré sa líšia v počte elektromagnetov.

13. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje jednotku regulátora napätia.

Synchrónne stroje s permanentnými magnetmi (magnetoelektrický) nemajú na rotore excitačné vinutie a vzrušujúci magnetický tok je vytvorený permanentnými magnetmi umiestnenými na rotore. Stator týchto strojov obvyklej konštrukcie s dvoj- alebo trojfázovým vinutím.

Tieto stroje naneste najčastejšie ako s nízkymi výkonovými motormi. Synchrónne generátory s permanentným magnetom sa aplikujú menej často, hlavne ako autonómne pracujúce zvýšené frekvenčné generátory, malá a stredná energia.

Synchrónne magnetoelektrické motory. Tieto motory boli distribuované v dvoch dizajnových verziách: s radiálnym a axiálnym umiestnením permanentných magnetov.

Pre radiálna lokalita Trvalé magnety Rotorový obal s podložkou, vyrobený vo forme dutého valca, je upevnený na vonkajšom povrchu expresných pólov permanentného magnetu 3. Vo valci, aby sa interpole štrbiny, ktoré zabraňujú uzavretiu prietoku konštantného magnetu v tomto valci (obr. 23.1,).

Pre axiálna lokalita Magnety Rotorový dizajn je podobný konštrukcii asynchrónneho motora rotora. Kruhové konštantné magnety sa stlačí na konce tohto rotora (obr. 23.1, ).

Axiálne usporiadanie magnetu sa používa v motoroch s nízkym priemerom s výkonom až 100 W; Návrhy s radiálnym usporiadaním magnetov sa používajú vo väčších priemeroch s kapacitou až 500 W a viac.

Fyzikálne procesy vyskytujúce sa v asynchrónnom začiatku týchto motorov majú nejakú funkciu vzhľadom na skutočnosť, že magnetoelektrické motory sú povolené vo excitovanom stave. Pole permanentného magnetu v procese pretaktovania rotora prináša vinutie statora EMF
, frekvencia, ktorej sa zvýši v pomere k frekvencii rotácie rotora. Tento EMF vedie vo vinutí prúdu statora, interakcie s oblasťou permanentných magnetov a vytváraním brzdamoment
, nasmerované na otáčanie rotora.

Obr. 23.1. Magnetoelektrické synchrónne motory s radiálnym (A) a

axiálny b)umiestnenie permanentných magnetov:

1 - stator, 2 - krátkozrvný rotor, 3 - permanentný magnet

Keď je motor urýchlený s permanentnými magnetmi, dva asynchrónne momenty pôsobia na svojom rotore (obr. 23.2): Otáčanie
(Z prúdu , pôsobí do vinutia statora zo siete) a brzdy
(Z prúdu indukované vo vinutí statora konštantného magnetu).

Závislosť týchto okamihov z rýchlosti rotora (sklzom) je však odlišná: maximálny krútiaci moment
zodpovedá významnej frekvencii (mierne sklz) a maximálny brzdový moment M. T. - nízka rýchlosť (veľká šmýkačka). Zrýchlenie rotora sa vyskytuje pod pôsobením výsledného
ktorý má významný "zlyhanie" v zóne malých otáčok. Z kriviek uvedených na obrázku je možné vidieť, že vplyv momentu
o štartovacích vlastnostiach motora, najmä v čase vstupu do synchronizity M. vkládka , veľa.

Aby sa zabezpečilo spoľahlivé spustenie motora, je potrebné, aby minimálny výsledný krútiaci moment v asynchrónnom režime
a moment vstupu do synchronizity M. vkládka , bolo viac bodov zaťaženia. Formou asynchrónneho momentu magnetoelektrického

Obr.23.2. Grafy Asynchrónne momenty

magnetoelektrický synchrónny motor

motor vo veľkej miere závisí od účinnej odolnosti východiskovej bunky a na stupni excitácie motora charakterizovaného veľkosti
kde E. 0 - EMF fázy statora, vyvolaná v režime nečinnosti pri otáčaní rotora so synchrónnou frekvenciou. S rastúcim "Zlyhanie" v okamihu krivky
zvyšuje.

Elektromagnetické procesy v magnetoelektrických synchrónnych motoroch sú v zásade podobné procesom v synchrónnych elektromagnetických excitačných motoroch. Je však potrebné mať na pamäti, že konštantné magnety v magnetoelektrických strojoch podliehajú demagnetizácii účinku magnetického toku kotviacej reakcie. Spustenie vinutia trochu oslabuje túto demagnetizáciu, ako tienenie účinky na permanentné magnety.

Pozitívne vlastnosti magnetoelektrických synchrónnych motorov sú zvýšená stabilita prevádzky v synchrónnom režime a jednotnosť rýchlosti otáčania, ako aj schopnosť jednoducho otáčať viacerými motormi zahrnutými v jednej sieti. Tieto motory majú relatívne vysoké energetické ukazovatele (účinnosť a
,).

Nevýhody magnetoelektrických synchrónnych motorov sú zvýšená hodnota v porovnaní s synchrónnymi motormi iných typov, vďaka vysokým nákladom a zložitosti liečenia permanentných magnetov uskutočnených z zliatin s veľkou donucovacou silou (ALNI, ALNICO, MAGNO ET AL.). Tieto motory sa zvyčajne vykonávajú na nízkom výkone a používajú sa v prístroji a automatických zariadeniach na pohon mechanizmov, ktoré vyžadujú stálosť otáčania otáčania.

Synchrónny magnetoelektricky generátory. Rotor takéhoto generátora sa vykonáva pri nízkom výkone ako "hviezdička" (obr. 23.3, ale), s priemerným výkonom - s pazúrovaným pólom a valcovým permanentným magnetom (obr. 23.3, b).Rotor s pazúrovanými pólmi umožňuje získať generátor s rozptýlením pólov, ktoré obmedzujú nárazový prúd s náhlym skratom generátora. Tento prúd je väčšie nebezpečenstvo pre trvalý magnet v dôsledku silného demagnetačného účinku.

Okrem nevýhod zaznamenaných pri zvažovaní magnetoelektrických synchrónnych motorov majú trvalé magnetové generátory ďalšiu nevýhodu kvôli nedostatku excitačného vinutia, a preto je nastavenie napätia v magnetoelektrických generátoroch takmer nemožné. To sťažuje stabilizáciu napätia generátora, keď sa zmení zaťaženie.

Obr.23.3. Rotory magnetoelektrických synchrónnych generátorov:

1 - šachta; 2 - permanentný magnet; 3 - pól; 4 - non-magnetický rukáv

Dmitry Levkin

Hlavný rozdiel medzi každým synchrónny motor s permanentnými magnetmi (SDPM) a leží v rotore. Štúdie ukazujú, že SDPM má približne o 2% viac ako vysoko efektívne (IE3) asynchrónny elektromotorza predpokladu, že stator má rovnaký dizajn, a to isté sa používa na kontrolu. Súčasne, synchrónne elektromotory s permanentnými magnetmi v porovnaní s inými elektrickými motormi majú lepšie indikátory: výkon / objem, moment / zotrvačnosť atď.

Konštrukcie a typy synchrónneho elektromotora s permanentnými magnetmi

Synchrónny motor s permanentnými magnetmi, as, pozostáva z rotora a statora. Stator je pevná časť, rotor je rotačná časť.

Typicky je rotor umiestnený vo vnútri statora elektromotora, existujú aj štruktúry s externým elektromotorom rotora.


Konštrukcie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi: Vľavo je štandard, vpravo sa konvertuje.

Rotor pozostáva z permanentných magnetov. Materiály s vysokou donucovacou silou sa používajú ako permanentné magnety.

    Konštrukcia rotora sú synchrónne motory rozdelené do:

Elektromotor s implicitne exprimovanými pólmi má rovnakú indukčnosť pozdĺž pozdĺžnych a priečnych osí L d \u003d l q, zatiaľ čo na elektromotore s explicitne vyslovenými pódiami nie je priečna indukčnosť rovná pozdĺžnym L Q ≠ L d.


Prierez rotorov s iným postojom LD / LQ. Čierne marže označené. Na obrázku d, e predstavuje axiálne stratifikované rotory, v obrázkoch B a S zobrazené rotory s bariérmi.

Synchrónny rotor motora s povrchovou inštaláciou permanentných magnetov

Synchrónny motor rotora so zabudovanými magnetmi

Stator Pozostáva z trupu a jadra s navíjaním. Najčastejšie návrhy s dvoj- a trojfázovým vinutím.

    V závislosti od konštrukcie statora sa synchrónny motor s permanentnými magnetmi stane:
  • s distribuovaným navíjaním;
  • s koncentrovaným vinutím.

Distribuovaný Nazývajú takéto navíjanie, v ktorom počet drážok na pól a fázu q \u003d 2, 3, ...., K.

Koncentrovaný Zavolajú takéto navíjanie, v ktorom počet drážok na pól a fázu q \u003d 1. V tomto prípade sú drážky jednotne v obvode statora. Dva cievky, ktoré tvoria vinutie, môžu byť spojené za sebou a paralelne. Hlavnou nevýhodou takýchto vinutí je nemožnosť vplyvu na formu krivky EDC.

Schéma trojfázovej distribuovanej navíjania


Schéma trojfázového koncentrovaného navíjania

    Forma reverznej emf. Elektromotor môže byť:
  • lichobežníkový;
  • sínusové.

Forma krivky EDC v vodiči je určená magnetickou indukčnou distribučnou krivkou v medzere v obvode statora.

Je známe, že magnetická indukcia v medzere pod výrazným pólom rotora má lichobežníkovú formu. Rovnaká forma má fit v EMF vodiča. Ak je potrebné vytvoriť sínusové EMF, potom pólové tipy pripájajú takúto formu, pri ktorej by bola krivka indukčnej distribúcie v blízkosti sínusového. To prispieva k podpichu pólových rotorových tipov.

Princíp prevádzky synchrónneho motora je založený na interakcii statora a konštantného magnetického poľa rotora.

Spustiť

Zastávka

Rotujúce magnetické pole synchrónneho motora

Magnetické pole rotora, interakcie s synchrónnym striedavým prúdom vinutia statora, podľa, vytvára, nútiť rotor na otáčanie ().

Trvalé magnety umiestnené na rotore SDPM vytvárajú konštantné magnetické pole. S synchrónnou rýchlosťou rotora so statorovým poľom sa rotorový pól odomkne otočným magnetickým poľom statora. V súvislosti s týmto SDPM nemôže spustiť, keď je pripojený priamo do trojfázovej aktuálnej siete (aktuálna frekvencia v 50 Hz).

Ovládanie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi

Pre prevádzku synchrónneho motora s permanentnými magnetmi je potrebný riadiaci systém, napríklad alebo servo. V tomto prípade existuje veľký počet Metódy riadenia kontroly implementovaných riadiacimi systémami. Voľba optimálna metóda Riadenie závisí najmä od úlohy, ktorá je umiestnená pred elektrickým pohonom. Základné metódy riadenia synchrónny elektromotor S permanentnými magnetmi sú uvedené v tabuľke nižšie.

Kontrola Výhoda nevýhody
Sínusový Jednoduchá kontrolná schéma
S polohovým senzorom Hladká a presná inštalácia polohy rotora a rýchlosť otáčania motora, veľká škála regulácie Vyžaduje senzor polohy rotora a výkonný mikrokontrolér riadenia
Bez pozície snímača Nie je potrebný žiadny senzor polohy rotora. Hladká a presná inštalácia polohy rotora a rýchlosť otáčania motora, veľký rozsah regulácie, ale menej ako s polohovým senzorom Dummy Pole-orientovaný manažment v celom rozsahu otáčok Je možné len pre SDPM s rotorom s explicitnými pólmi, vyžaduje sa výkonný riadiaci systém.
Jednoduchá schéma riadenia, dobré dynamické charakteristiky, veľký rozsah regulácie, žiadny senzor polohy rotora Vysoké pulzácie krútiaceho momentu a prúd
Trapezdal Bez spätnej väzby Jednoduchá kontrolná schéma Manažment nie je optimálny, nie je vhodný pre úlohy, kde sa mení zaťaženie, je možná správa.
Z spätná väzba S polohovým senzorom (halové snímače) Jednoduchá kontrolná schéma Chcel sály sály. Existujú momentové pulzácie. Navrhnuté na ovládanie SDPM s trapézou reverznej reverznej reverznej emf, pri riadení SPMM so sínusovým reverzným EDC, priemerný moment je 5%.
Bez senzora Potrebujete silnejší riadiaci systém Nie je vhodný na prácu na nízkych otáčkach. Existujú momentové pulzácie. Navrhnuté na ovládanie SDPM s trapézou reverznej reverznej reverznej emf, pri riadení SPMM so sínusovým reverzným EDC, priemerný moment je 5%.

Populárne metódy pre kontrolu magnetov Synchrónny motor

Na vyriešenie nekomplikovaných úloh sa bežne používajú terasačné ovládacie prvky na snímače haly (napríklad - počítačových fanúšikov). Na riešenie problémov, ktoré vyžadujú maximálne vlastnosti z elektrického pohonu, zvyčajne sa volá polytentizovaná kontrola.

Terasačná kontrola

Jedným z najjednoduchších metód riadenia synchrónneho motora s permanentnými magnetmi je trapézová kontrola. Na riadenie SDPM s Trapezdinálnym reverzným EDC sa používa trapial management. V tomto prípade vám táto metóda tiež umožňuje ovládať SPM s sínusovým reverzným EMF, ale potom priemerný okamih elektrického pohonu bude pod 5% a momentová pulzácia bude 14% maximálnej hodnoty. K dispozícii je terasačná kontrola bez spätnej väzby a spätnej väzby na polohe rotora.

Kontrola bez spätnej väzby Nie optimálne a môže viesť k výstupu SDPM zo synchronizmu, t.j. Stratou kontrolovateľnosti.

    Kontrola so spätnou väzbou možno rozdeliť na:
  • terasačná kontrola nad senzorom polohy (zvyčajne - na halové snímače);
  • tesňová kontrola bez snímača (Dumbway TrapeZda).

Ako snímač polohy rotora sa bežne používajú trojfázové SDPM Trapezdal Controly, ktoré bežne používajú tri high-end snímače, ktoré vám umožňujú určiť uhol s presnosťou ± 30 stupňov. S touto kontrolou má prúdový vektor statora len šesť polôh na elektrické obdobie, v dôsledku čoho existujú momentové pulzácie na produkte.


    Existujú dva spôsoby, ako určiť polohu rotora:
  • na senzore polohy;
  • bez senzora - výpočtom uhla riadiaci systém v reálnom čase založený na dostupných informáciách.

Ovládanie SDPM orientovanej na police na polohe

    Ako senzor uhla sa používajú nasledujúce typy senzorov:
  • indukčný: Sinus-Cosine Rotujúci transformátor (SKVT), redukčný, industosin et al.;
  • optické;
  • magnetické: magnetické snímače.


Ovládanie SDPM orientovaného na poli bez polohového snímača

Kvôli rýchlemu rozvoju mikroprocesorov od 70. rokov začal vyvinúť z dessontívnych vektorových metód na riadenie bezčisteného striedavého prúdu. Prvé precipitatívne metódy na určenie uhla boli založené na vlastnostiach elektromotora, aby sa vytvorili reverzné EMF počas otáčania. Reverzný EMF motora obsahuje informácie o polohe rotora, takže pomer reverznej EDC v stacionárnom súradnicovom systéme môže vypočítať polohu rotora. Ale keď sa rotor nepohybuje, reverzný EMF je neprítomný a na nízkych otáčkach reverznej EMF má malú amplitúdu, ktorá je ťažké odlíšiť od hluku, preto tento spôsob nie je vhodný na určenie polohy rotora motora pri nízkym spôsobom rev.

    Na spustenie SDPM existujú dve bežné možnosti:
  • beh ako skalárna metóda - spustite vopred určenou charakteristikou závislosti napätia z frekvencie. Skarová kontrola však výrazne obmedzuje schopnosti riadiaceho systému a parametrov elektrického pohonu ako celku;
  • - Pracuje len s SDPM, v ktorom má rotor explicitne vyslovované póly.


V súčasnosti je možné len pre motory s rotorom s explicitnými pólmi.

Trojfázový synchrónny striedavý prúdový generátor bez magnetickej lepenia s excitáciou z konštantných neodymových magnetov, 12 párov pólov.

Veľmi dávno sovietsky čas V časopise "modely dizajnér" vydal článok venovaný výstavbe veterného mlyna rotačného typu. Odvtedy mám túžbu stavať niečo také na mojej chata Plot, ale nedosiahli skutočné akcie. Všetko sa zmenilo s príchodom neodymových magnetov. Spýtal sa veľa informácií na internete a čo sa stalo.
Generátorové zariadenie: Dva oceľový kotúč Z nízkej uhlíkovej ocele s lepenými magnetmi je pevne spojená cez spacerové puzdro. V priepasti medzi diskami sú pevné ploché cievky bez jadier. EMF indukcia vznikajúca v polovici cievky je opačná v smere a je sčítaná do všeobecného EDC cievky. Indukcia EMF vznikajúca v vodiči pohybu v konštantnom homogénnom magnetickom poli je určená vzorcom E \u003d B · v · l Kde: B.- Magnetická indukcia V.- pohyb pohybu L.- Rozsiahla dĺžka dĺžky. V \u003d π · d · n / 60 Kde: D.-Diameter N.-Rotačná rýchlosť. Magnetická indukcia v medzere medzi dvoma pólmi je nepriamo úmerná štvorcovi vzdialenosti medzi nimi. Generátor je zostavený na spodnej časti veternej turbíny.

Diagram trojfázového generátora pre jednoduchosť je nasadený do lietadla.

Na obr. 2 ukazuje schému usporiadania cievok, keď je ich počet dvakrát opäť, kríže medzi stĺpikmi sa v tomto prípade zvýšia. Cievky sa prekrývajú na 1/3 šírky magnetu. Ak sa šírka cievok zníži o 1/6, potom budú stáť v jednom riadku a medzera medzi pólmi sa nezmení. Maximálna medzera medzi pólom sa rovná výške jedného magnetu.

mob_info.