เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสพร้อมการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวร เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรพร้อมการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวร ลักษณะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

เนื้อหา:

ใน สภาพที่ทันสมัยมีความพยายามอย่างต่อเนื่องในการปรับปรุงอุปกรณ์ไฟฟ้า ลดน้ำหนัก และ ขนาดโดยรวม... หนึ่งในตัวเลือกเหล่านี้คือตัวสร้างบน แม่เหล็กถาวรก็พอ การออกแบบที่เรียบง่ายที่มีประสิทธิภาพสูง หน้าที่หลักขององค์ประกอบเหล่านี้คือการสร้างสนามแม่เหล็กหมุน

ชนิดและคุณสมบัติของแม่เหล็กถาวร

แม่เหล็กถาวรที่ทำจากวัสดุดั้งเดิมเป็นที่รู้จักมาช้านาน อุตสาหกรรมเริ่มใช้โลหะผสมอะลูมิเนียม นิกเกิล และโคบอลต์ (อัลนิโก) เป็นครั้งแรก ทำให้สามารถใช้แม่เหล็กถาวรในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มอเตอร์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทอื่นๆ ได้ แม่เหล็กเฟอร์ไรต์เป็นที่แพร่หลายโดยเฉพาะอย่างยิ่ง

ต่อจากนั้นก็สร้างวัสดุแม่เหล็กแข็งซาแมเรียมโคบอลต์ซึ่งมีพลังงานความหนาแน่นสูง ตามมาด้วยการค้นพบแม่เหล็กจากธาตุหายาก เช่น โบรอน เหล็ก และนีโอไดเมียม ความหนาแน่นของพลังงานแม่เหล็กของพวกมันนั้นสูงกว่าของโลหะผสมซาแมเรียม-โคบอลต์อย่างมีนัยสำคัญด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าอย่างมาก ทั้งสองแบบ วัสดุเทียมทดแทนแม่เหล็กไฟฟ้าได้สำเร็จและใช้ในพื้นที่เฉพาะ ธาตุนีโอไดเมียม เป็นวัสดุรุ่นใหม่และถือว่าประหยัดที่สุด

อุปกรณ์ทำงานอย่างไร

ปัญหาการออกแบบหลักคือการส่งคืนชิ้นส่วนที่หมุนไปยังตำแหน่งเดิมโดยไม่สูญเสียแรงบิดอย่างมีนัยสำคัญ ปัญหานี้แก้ไขได้โดยใช้ตัวนำทองแดงผ่านกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดแรงดึงดูด เมื่อกระแสไฟดับ แรงดึงดูดก็หยุดลง ดังนั้นในอุปกรณ์ประเภทนี้จึงใช้การเปิด-ปิดเป็นระยะ

กระแสที่เพิ่มขึ้นจะสร้างแรงดึงดูดที่เพิ่มขึ้นซึ่งในทางกลับกันก็เกี่ยวข้องกับการสร้างกระแสผ่านตัวนำทองแดง อันเป็นผลมาจากการกระทำของวัฏจักรอุปกรณ์นอกเหนือจากการกระทำ งานเครื่องกลเริ่มผลิตกระแสไฟฟ้านั่นคือเพื่อทำหน้าที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แม่เหล็กถาวรในการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในการออกแบบอุปกรณ์ที่ทันสมัยนอกเหนือจากแม่เหล็กถาวรแล้วยังใช้แม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมขดลวด ฟังก์ชันกระตุ้นแบบรวมนี้ช่วยให้ได้คุณสมบัติการควบคุมแรงดันและความเร็วที่ต้องการด้วยกำลังกระตุ้นที่ลดลง นอกจากนี้ ขนาดของระบบแม่เหล็กทั้งหมดจะลดลง ซึ่งทำให้อุปกรณ์ดังกล่าวมีราคาถูกกว่ามากเมื่อเทียบกับการออกแบบเครื่องจักรไฟฟ้าแบบคลาสสิก

พลังของอุปกรณ์ที่ใช้องค์ประกอบเหล่านี้สามารถมีได้เพียงไม่กี่กิโลโวลต์แอมแปร์เท่านั้น การพัฒนาแม่เหล็กถาวรที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ ซึ่งจะค่อยๆ เพิ่มกำลัง เครื่องซิงโครนัสดังกล่าวไม่เพียงใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นมอเตอร์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และโลหะ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน และพื้นที่อื่นๆ นี่เป็นเพราะความเป็นไปได้ของการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสที่มีกำลังรีแอกทีฟต่างกัน พวกมันทำงานด้วยความเร็วที่แม่นยำและคงที่

สถานีและสถานีย่อยทำงานร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสพิเศษ ซึ่งในโหมดว่างจะให้เฉพาะการสร้างพลังงานปฏิกิริยาเท่านั้น ในทางกลับกัน ช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

เครื่องกำเนิดแม่เหล็กถาวรทำงานบนหลักการปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ที่กำลังเคลื่อนที่และสเตเตอร์ที่อยู่กับที่ คุณสมบัติขององค์ประกอบเหล่านี้ซึ่งไม่ได้รับการศึกษาอย่างเต็มที่ ทำให้สามารถทำงานประดิษฐ์อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ได้ จนถึงการสร้างอุปกรณ์ที่ปราศจากเชื้อเพลิง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส

ด้วยแรงกระตุ้นแม่เหล็กถาวร

(พัฒนาในปี 2555)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เสนอตามหลักการทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่มีการกระตุ้นจากแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กขององค์ประกอบ NeFeB สร้างสนามแม่เหล็กด้วยการเหนี่ยวนำ 1.35 ตู่, ตั้งอยู่รอบ ๆ เส้นรอบวงของโรเตอร์โดยมีเสาสลับ

ในขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า e รู้สึกตื่นเต้น d.s. แอมพลิจูดและความถี่ที่กำหนดโดยความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่มีตัวสะสมที่มีหน้าสัมผัสเปิดอยู่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังไม่มีขดลวดสนามที่ใช้กระแสไฟเพิ่มเติม

ข้อดีของเครื่องกำเนิดของการออกแบบที่เสนอ:

1. มีคุณสมบัติเชิงบวกทั้งหมดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสพร้อมการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวร:

1) ขาดแปรงเก็บกระแส

2) ขาดกระแสกระตุ้น

2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่คล้ายคลึงกันในปัจจุบันส่วนใหญ่ที่มีกำลังเท่ากันมีพารามิเตอร์มวล - มิติ 1.5 - 3 เท่า

3. ความเร็วในการหมุนของเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - 1600 เกี่ยวกับ./นาที... สอดคล้องกับความเร็วในการหมุนของไดรฟ์ดีเซลความเร็วต่ำ ดังนั้นเมื่อถ่ายโอนโรงไฟฟ้าแต่ละแห่งจากเครื่องยนต์เบนซินไปเป็นเครื่องยนต์ดีเซลโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเรา ผู้บริโภคจะได้รับการประหยัดเชื้อเพลิงอย่างมากและเป็นผลให้ต้นทุนกิโลวัตต์-ชั่วโมงลดลง

4. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีแรงบิดเริ่มต้นเล็กน้อย (น้อยกว่า2 N × m) นั่นคือสำหรับการเริ่มต้น กำลังขับเพียง 200 Wและสามารถสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากดีเซลได้เองเมื่อสตาร์ท แม้จะไม่มีคลัตช์ เครื่องยนต์ในตลาดที่คล้ายกันมีช่วงเร่งความเร็วเพื่อสร้างพลังงานสำรองเมื่อสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์เบนซินจะทำงานในโหมดขาดพลังงาน

5. ด้วยระดับความน่าเชื่อถือ 90% ทรัพยากรเครื่องกำเนิดคือ 92,000 ชั่วโมง (การทำงานแบบไม่หยุดนิ่ง 10.5 ปี) รอบการทำงานของเครื่องยนต์ขับเคลื่อนระหว่างการยกเครื่องครั้งใหญ่ซึ่งประกาศโดยผู้ผลิต (เช่นเดียวกับตลาดที่คล้ายคลึงกันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) คือ 25-40,000 ชั่วโมง นั่นคือเครื่องกำเนิดของเราในแง่ของความน่าเชื่อถือสำหรับเวลาทำงานนั้นเกินความน่าเชื่อถือของมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอนุกรม 2-3 เท่า

6. ความง่ายในการผลิตและการประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - พื้นที่ประกอบสามารถเป็นโรงงานของช่างทำกุญแจด้วยการผลิตชิ้นส่วนและขนาดเล็ก

7. การปรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เข้ากับแรงดันไฟ AC อย่างง่าย:

1) 36 ใน, ความถี่ 50 - 400 Hz

2) 115 ใน, ความถี่ 50 - 400 Hz(โรงไฟฟ้าสนามบิน);

3) 220 ใน, ความถี่ 50 - 400 Hz;

4) 380 ใน, ความถี่ 50 - 400 Hz.

การออกแบบพื้นฐานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าช่วยให้ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นสามารถปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าต่างๆ ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนการออกแบบ

8. ความปลอดภัยจากอัคคีภัยสูง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เสนอไม่สามารถกลายเป็นแหล่งกำเนิดไฟได้แม้ว่าจะมีไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรโหลดหรือในขดลวดซึ่งรวมอยู่ในการออกแบบระบบ สิ่งนี้สำคัญมากเมื่อใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับโรงไฟฟ้าบนเรือในพื้นที่ปิดของเรือบรรทุกสินค้า เครื่องบิน ตลอดจนการก่อสร้างบ้านไม้ส่วนตัว ฯลฯ

9. ระดับเสียงต่ำ

10. การบำรุงรักษาสูง

พารามิเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลัง 0.5 กิโลวัตต์

พารามิเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลัง2.5 กิโลวัตต์

ผล:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เสนอสามารถผลิตขึ้นเพื่อใช้ในชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความถี่การหมุนเพลา 1500-1600 รอบต่อนาที - ในโรงไฟฟ้าดีเซล น้ำมันเบนซิน และไอน้ำสำหรับใช้ส่วนบุคคลหรือในระบบพลังงานในท้องถิ่น เมื่อจับคู่กับตัวคูณแล้ว ตัวแปลงพลังงานไฟฟ้าเครื่องกลไฟฟ้ายังสามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วต่ำ เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานลม โรงไฟฟ้าพลังคลื่น ฯลฯ ทุกความจุ นั่นคือขอบเขตของการประยุกต์ใช้คอนเวอร์เตอร์ไฟฟ้า-เครื่องกลทำให้ซับซ้อน (ตัวคูณ-ตัวสร้าง) ที่เสนอให้เป็นสากล น้ำหนักและขนาดและพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและทางเทคนิคอื่นๆ ที่ให้ไว้ในข้อความทำให้การออกแบบที่เสนอมีข้อได้เปรียบในการแข่งขันที่ชัดเจนในตลาดเมื่อเทียบกับแอนะล็อก

หลักการผลิตที่เป็นรากฐานของการออกแบบ มีความสามารถในการผลิตสูง โดยพื้นฐานแล้วไม่จำเป็นต้องมีลานเครื่องมือเครื่องจักรที่มีความแม่นยำ และมุ่งเน้นไปที่การผลิตแบบอนุกรมจำนวนมาก เป็นผลให้การออกแบบจะมีต้นทุนการผลิตแบบอนุกรมต่ำ

Dmitry Levkin

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) อยู่ในโรเตอร์ การศึกษาพบว่า SDPM มีประสิทธิภาพมากกว่าที่มีประสิทธิภาพสูง (IE3) ประมาณ 2% มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส, โดยมีเงื่อนไขว่าสเตเตอร์มีการออกแบบเหมือนกันและจะใช้แบบเดียวกันสำหรับการควบคุม ในเวลาเดียวกัน มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวร เมื่อเทียบกับมอเตอร์ไฟฟ้าอื่น ๆ มีตัวบ่งชี้ที่ดีกว่า: กำลัง / ปริมาตร โมเมนต์ / ความเฉื่อย ฯลฯ

การออกแบบและประเภทของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเช่นใด ๆ ประกอบด้วยโรเตอร์และสเตเตอร์ สเตเตอร์เป็นส่วนที่อยู่กับที่ โรเตอร์เป็นส่วนที่หมุนได้

โดยปกติโรเตอร์จะอยู่ภายในสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีการออกแบบด้วยโรเตอร์ภายนอก - มอเตอร์ไฟฟ้าแบบกลับหัว

การออกแบบมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวร: ด้านซ้ายเป็นแบบมาตรฐาน ด้านขวาเป็นแบบย้อนกลับ

โรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร วัสดุที่มีแรงบีบบังคับสูงใช้เป็นแม่เหล็กถาวร

ตามการออกแบบของโรเตอร์ มอเตอร์ซิงโครนัสแบ่งออกเป็น:

มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีขั้วแสดงโดยปริยายมีความเหนี่ยวนำเท่ากันตามแกนตามยาวและตามขวาง L d = L q ในขณะที่มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีขั้วเด่นชัด ความเหนี่ยวนำตามขวางไม่เท่ากับตามยาว L q ≠ L d

ส่วนของโรเตอร์ที่มีอัตราส่วน Ld / Lq ต่างกัน แม่เหล็กจะแสดงเป็นสีดำ รูป e, f แสดงโรเตอร์แบบแบ่งชั้นตามแนวแกน รูปที่ c และ h แสดงโรเตอร์ที่มีอุปสรรค

นอกจากนี้ ตามการออกแบบของโรเตอร์ SDPM แบ่งออกเป็น:
• มอเตอร์ซิงโครนัส ติดตั้งบนพื้นผิว surfaceแม่เหล็กถาวร
  (ภาษาอังกฤษ SPMSM - มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรบนพื้นผิว) ;
• มอเตอร์ซิงโครนัส มีในตัว built(รวม) แม่เหล็ก
  (อังกฤษ IPMSM - มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรภายใน).

โรเตอร์มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรติดบนพื้นผิว Surface

โรเตอร์มอเตอร์ซิงโครนัสพร้อมแม่เหล็กในตัว

สเตเตอร์ประกอบด้วยลำตัวและแกนที่คดเคี้ยว การออกแบบที่พบบ่อยที่สุดคือขดลวดสองเฟสและสามเฟส

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรสามารถขึ้นอยู่กับการออกแบบของสเตเตอร์:
• ด้วยขดลวดกระจาย
• ด้วยขดลวดเข้มข้น

จำหน่ายเรียกว่าขดลวดซึ่งจำนวนช่องต่อขั้วและเฟส Q = 2, 3, ...., k.

มุ่งเน้นเรียกว่าคดเคี้ยวซึ่งจำนวนช่องต่อขั้วและเฟส Q = 1 ในกรณีนี้ช่องจะเว้นระยะห่างเท่า ๆ กันรอบเส้นรอบวงของสเตเตอร์ ขดลวดทั้งสองที่ประกอบเป็นขดลวดสามารถต่อแบบอนุกรมหรือขนานกันก็ได้ ข้อเสียเปรียบหลักของขดลวดดังกล่าวคือไม่สามารถมีอิทธิพลต่อรูปร่างของเส้นโค้ง EMF

ไดอะแกรมคดเคี้ยวแบบกระจายสามเฟส

วงจรขดลวดก้อนสามเฟส

ย้อนกลับ แบบฟอร์ม EMFมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถ:
• สี่เหลี่ยมคางหมู;
• ไซนัส

รูปร่างของเส้นโค้ง EMF ในตัวนำถูกกำหนดโดยเส้นโค้งการกระจายของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในช่องว่างรอบเส้นรอบวงสเตเตอร์

เป็นที่ทราบกันดีว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในช่องว่างภายใต้ขั้วเด่นชัดของโรเตอร์มีรูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมู EMF ที่เหนี่ยวนำในตัวนำมีรูปร่างเหมือนกัน หากจำเป็นต้องสร้าง EMF แบบไซน์ ชิ้นส่วนของขั้วจะมีรูปร่างในลักษณะที่เส้นโค้งการกระจายการเหนี่ยวนำจะอยู่ใกล้กับไซน์ สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยมุมเอียงของชิ้นขั้วโรเตอร์

หลักการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของสเตเตอร์และสนามแม่เหล็กคงที่ของโรเตอร์

วิ่ง

หยุด

สนามแม่เหล็กหมุนของมอเตอร์ซิงโครนัส

สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับกระแสสลับซิงโครนัสของขดลวดสเตเตอร์สร้างขึ้นโดยบังคับให้โรเตอร์หมุน ()

แม่เหล็กถาวรที่อยู่บนโรเตอร์ PMSM จะสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ เมื่อความเร็วของโรเตอร์ซิงโครนัสกับสนามสเตเตอร์ ขั้วของโรเตอร์จะประสานกับสนามแม่เหล็กที่หมุนของสเตเตอร์ ในเรื่องนี้ PMSM ไม่สามารถเริ่มตัวเองได้เมื่อเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายกระแสไฟสามเฟส (ความถี่ปัจจุบันในเครือข่ายคือ 50Hz)

การควบคุมมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรต้องมีระบบควบคุม เช่น หรือเซอร์โวไดรฟ์ นอกจากนี้ยังมี จำนวนมากของวิธีการควบคุมที่ดำเนินการโดยระบบควบคุม ทางเลือก วิธีที่ดีที่สุดการควบคุมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับงานที่กำหนดให้กับไดรฟ์ไฟฟ้า วิธีการจัดการขั้นพื้นฐาน มอเตอร์ซิงโครนัสด้วยแม่เหล็กถาวรแสดงไว้ในตารางด้านล่าง

ควบคุม				ประโยชน์	ข้อเสีย
ไซนูซอยด์				รูปแบบการควบคุมที่เรียบง่าย Simple
			พร้อมเซ็นเซอร์ตำแหน่ง	การตั้งค่าตำแหน่งโรเตอร์และความเร็วของเครื่องยนต์ที่ราบรื่นและแม่นยำ ช่วงการควบคุมขนาดใหญ่	ต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทรงพลังสำหรับระบบควบคุม
			ไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง	ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ การตั้งค่าตำแหน่งโรเตอร์และความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่ราบรื่นและแม่นยำ ช่วงการควบคุมที่กว้าง แต่น้อยกว่าด้วยเซนเซอร์ตำแหน่ง	การควบคุมเชิงสนามแบบไร้เซนเซอร์ ตลอดช่วงความเร็วทั้งหมดเป็นไปได้เฉพาะสำหรับ PMSM ที่มีโรเตอร์ที่มีขั้วเด่นชัด จำเป็นต้องมีระบบควบคุมที่ทรงพลัง
				วงจรควบคุมอย่างง่าย ลักษณะไดนามิกที่ดี ช่วงการควบคุมขนาดใหญ่ ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์	แรงบิดและกระแสกระเพื่อมสูง
สี่เหลี่ยมคางหมู	ไม่มีข้อเสนอแนะ			รูปแบบการควบคุมที่เรียบง่าย Simple	การควบคุมไม่เหมาะสม ไม่เหมาะกับงานที่มีการเปลี่ยนแปลงโหลด สูญเสียการควบคุม
	จาก ข้อเสนอแนะ	พร้อมเซ็นเซอร์ตำแหน่ง (เซ็นเซอร์ฮอลล์)		รูปแบบการควบคุมที่เรียบง่าย Simple	จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์ มีแรงกระเพื่อมของแรงบิด ออกแบบมาเพื่อควบคุม PMSM ด้วย EMF หลังสี่เหลี่ยมคางหมู เมื่อควบคุม PMSM ด้วย EMF ด้านหลังแบบไซน์ แรงบิดเฉลี่ยจะลดลง 5%
		ไม่มีเซ็นเซอร์		ต้องการระบบควบคุมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น	ไม่เหมาะกับรอบต่ำ มีแรงกระเพื่อมของแรงบิด ออกแบบมาเพื่อควบคุม PMSM ด้วย EMF หลังสี่เหลี่ยมคางหมู เมื่อควบคุม PMSM ด้วย EMF ด้านหลังแบบไซน์ แรงบิดเฉลี่ยจะลดลง 5%

วิธียอดนิยมในการควบคุมมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

ในการแก้ปัญหาง่ายๆ มักจะใช้การควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall (เช่น พัดลมคอมพิวเตอร์) สำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงสุดจากไดรฟ์ไฟฟ้า มักจะเลือกการควบคุมเชิงสนาม

การควบคุมรูปสี่เหลี่ยมคางหมู

วิธีการควบคุมที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งสำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรคือการควบคุมแบบสี่เหลี่ยมคางหมู ตัวควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูใช้เพื่อควบคุม PMSM ด้วย EMF หลังสี่เหลี่ยมคางหมู ในเวลาเดียวกัน วิธีนี้ยังช่วยให้คุณควบคุม PMSM ด้วย EMF ไซน์ด้านหลัง แต่จากนั้นแรงบิดเฉลี่ยของไดรฟ์ไฟฟ้าจะลดลง 5% และแรงบิดกระเพื่อมจะอยู่ที่ 14% ของค่าสูงสุด มีตัวควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูแบบวงเปิดพร้อมการป้อนกลับตำแหน่งโรเตอร์

ควบคุม ไม่มีข้อเสนอแนะไม่เหมาะสมและอาจส่งผลให้ PMSM เกิดความบังเอิญได้ กล่าวคือ จนสูญเสียการควบคุม

ควบคุม พร้อมข้อเสนอแนะสามารถแบ่งออกเป็น:
• การควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่ง (โดยปกติโดยเซ็นเซอร์ฮอลล์);
• การควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูไม่มีเซ็นเซอร์ (การควบคุมสี่เหลี่ยมคางหมูไร้เซ็นเซอร์)

ในฐานะที่เป็นเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์สำหรับการควบคุม PMSM แบบสี่เหลี่ยมคางหมูสามเฟส มักจะใช้เซ็นเซอร์ Hall สามตัวในมอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดมุมได้อย่างแม่นยำ ± 30 องศา ด้วยการควบคุมนี้ เวกเตอร์กระแสสเตเตอร์ใช้เวลาเพียงหกตำแหน่งสำหรับช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งครั้ง อันเป็นผลมาจากการกระเพื่อมของแรงบิดที่เอาต์พุต

มีสองวิธีในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์:
• เซ็นเซอร์ตำแหน่ง;
• ไร้เซ็นเซอร์ - โดยการคำนวณมุมโดยระบบควบคุมแบบเรียลไทม์ตามข้อมูลที่มีอยู่

การควบคุม PMSM เชิงสนามโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่ง

เซ็นเซอร์ประเภทต่อไปนี้ใช้เป็นเซ็นเซอร์มุม:
• อุปนัย: หม้อแปลงหมุนไซน์โคไซน์ (SCRT), รีดักโทซิน, อินดัคโทซิน, ฯลฯ ;
• ออปติคัล;
• แม่เหล็ก: เซ็นเซอร์แม่เหล็ก

การควบคุม PMSM แบบภาคสนามโดยไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง

ต้องขอบคุณการพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ที่ระเบิดได้ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 วิธีการควบคุมเวกเตอร์แบบไม่มีเซ็นเซอร์สำหรับกระแสสลับแบบไม่มีแปรงจึงได้รับการพัฒนา วิธีแรกแบบไร้เซ็นเซอร์ในการกำหนดมุมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อสร้าง EMF ย้อนกลับระหว่างการหมุน EMF ด้านหลังของเครื่องยนต์มีข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์ ดังนั้น ด้วยการคำนวณค่า EMF ด้านหลังในระบบพิกัดคงที่ คุณจึงสามารถคำนวณตำแหน่งของโรเตอร์ได้ แต่เมื่อโรเตอร์ไม่เคลื่อนที่จะไม่มี EMF ด้านหลัง และที่ความเร็วต่ำ EMF ด้านหลังจะมีแอมพลิจูดเล็กน้อย ซึ่งแยกความแตกต่างจากเสียงรบกวนได้ยาก ดังนั้นวิธีนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ของเครื่องยนต์ ที่ความเร็วต่ำ

มีสองตัวเลือกทั่วไปสำหรับการเปิดตัว PMSM:
• สเกลาร์ทริกเกอร์ - ทริกเกอร์ตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเทียบกับลักษณะความถี่ แต่การควบคุมสเกลาร์จำกัดความสามารถของระบบควบคุมและพารามิเตอร์ของไดรฟ์ไฟฟ้าโดยรวมอย่างรุนแรง
• - ใช้งานได้เฉพาะกับ PMSM ที่โรเตอร์มีขั้วเด่นชัด

ปัจจุบันเป็นไปได้เฉพาะกับมอเตอร์ที่มีโรเตอร์ที่มีขั้วเด่นชัดเท่านั้น

ในเครื่องซิงโครนัสประเภทนี้ สนามของการกระตุ้นที่กำกับอย่างถาวรจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้แม่เหล็กถาวร เครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรไม่จำเป็นต้องมีเครื่องกระตุ้นและเนื่องจากไม่มีการสูญเสียจากการกระตุ้นและการสัมผัสแบบเลื่อนจึงมีประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือจึงสูงกว่าเครื่องซิงโครนัสทั่วไปอย่างมากซึ่งมีขดลวดกระตุ้นแบบหมุนและอุปกรณ์แปรง มักจะเสียหาย; นอกจากนี้ยังแทบไม่ต้องบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานอีกด้วย
แม่เหล็กถาวรสามารถแทนที่ขดลวดสนามทั้งในเครื่องซิงโครนัสโพลีเฟสทั่วไปและในการออกแบบพิเศษทั้งหมดที่อธิบายไว้ข้างต้น (เครื่องซิงโครนัสเฟสเดียว, เครื่องซิงโครนัสที่มีขั้วบวกและเครื่องเหนี่ยวนำ)
เครื่องซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแตกต่างจากเครื่องไฟฟ้า การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กการออกแบบระบบแม่เหล็กเหนี่ยวนำ อะนาล็อกของโรเตอร์ของขั้วโดยนัยทั่วไป เครื่องซิงโครนัสเป็นแม่เหล็กรูปวงแหวนทรงกระบอกที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในแนวรัศมี (รูปที่ 6)

ระบบแม่เหล็กเหนี่ยวนำด้วยแม่เหล็กทรงกระบอกและรูปดาว
a - แม่เหล็กรูปดาวที่ไม่มีรองเท้าโพล b - แม่เหล็กทรงกระบอกสี่ขั้ว

รูปที่. 2. โรเตอร์ที่มีก้ามปู ตื่นเต้นด้วยแม่เหล็กถาวร:
1 - แหวนแม่เหล็กถาวร; 2 - แผ่นดิสก์ที่มีระบบขั้วใต้ 3 - ดิสก์พร้อมระบบขั้วโลกเหนือ

โรเตอร์เด่นของเครื่องจักรทั่วไปที่มีการกระตุ้นด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นคล้ายคลึงกับโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กรูปดาวในรูปที่ 1, a ซึ่งแม่เหล็ก 1 ติดอยู่กับเพลา 3 โดยการหล่อจากโลหะผสมอลูมิเนียม 2

ในโรเตอร์ที่มีเสารูปกรงเล็บ (รูปที่ 2) แม่เหล็กวงแหวนซึ่งถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในแนวแกนจะเข้ามาแทนที่ขดลวดของสนามวงแหวน ในเครื่องเหนี่ยวนำขั้วต่างๆ ตามรูป แรงกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแทนที่ด้วยการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กดังแสดงในรูปที่ 3 (แทนที่จะเป็นฟันเล็กสามซี่ในแต่ละโซน I-IV จะมีฟันหนึ่งซี่ในแต่ละโซน) นอกจากนี้ยังมีอะนาล็อกที่สอดคล้องกับการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กสำหรับเครื่องที่มีชื่อเดียวกัน แม่เหล็กถาวรสามารถอยู่ในรูปของวงแหวนแม่เหล็กตามแนวแกน ซึ่งสอดเข้าไประหว่างโครงและส่วนป้องกันปลาย

รูปที่. 3. ตัวเหนี่ยวนำขั้วตรงข้ามที่มีการกระตุ้นด้วยแม่เหล็ก:
ОЯ - ขดลวดกระดอง; PM - แม่เหล็กถาวร
ในการอธิบายกระบวนการทางแม่เหล็กไฟฟ้าในเครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวร ทฤษฎีของเครื่องซิงโครนัสที่มีการกระตุ้นด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นค่อนข้างเหมาะสม ซึ่งมีพื้นฐานอยู่ในบทก่อนหน้าของส่วน อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะใช้ทฤษฎีนี้และนำไปใช้ในการคำนวณลักษณะของเครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือมอเตอร์ ก่อนอื่นคุณต้องกำหนด EMF E ที่ไม่ได้ใช้งานหรือค่าสัมประสิทธิ์การกระตุ้น r = Ef / U จาก เส้นโค้งล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรและคำนวณความต้านทานอุปนัย Xad และ X โดยคำนึงถึงอิทธิพลของความต้านทานแม่เหล็กของแม่เหล็กซึ่งมีความสำคัญมากจน Xa (1< Xaq.
เครื่องแม่เหล็กถาวรถูกประดิษฐ์ขึ้นตั้งแต่ยุคแรก ๆ ของอิเล็กโทรเมคานิกส์ อย่างไรก็ตาม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา โดยเกี่ยวข้องกับการพัฒนาวัสดุใหม่สำหรับแม่เหล็กถาวรที่มีพลังงานแม่เหล็กเฉพาะสูง เครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กดังกล่าวสามารถแข่งขันกับ เครื่องซิงโครนัสมีแรงกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้า

พลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสความเร็วสูงพร้อมแม่เหล็กถาวรสำหรับจ่ายไฟให้กับเครือข่ายออนบอร์ดของเครื่องบินสูงถึงหลายสิบกิโลวัตต์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรและมอเตอร์กำลังต่ำใช้ในเครื่องบิน รถยนต์ รถแทรกเตอร์ ซึ่งความน่าเชื่อถือสูงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เป็นเครื่องยนต์ พลังงานต่ำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยีอื่น ๆ อีกมากมาย เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ไอพ่น พวกมันมีความเสถียรที่ความเร็วที่สูงกว่า สมรรถนะด้านพลังงานที่ดีกว่า ด้อยกว่าในด้านราคาและคุณสมบัติในการสตาร์ท
ตามวิธีการเริ่มต้น มอเตอร์ซิงโครนัสที่มีพลังงานต่ำพร้อมแม่เหล็กถาวรแบ่งออกเป็นมอเตอร์สตาร์ทเองและมอเตอร์ที่มีการสตาร์ทแบบอะซิงโครนัส
มอเตอร์แม่เหล็กถาวรกำลังต่ำที่สตาร์ทตัวเองได้ถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนกลไกนาฬิกาและรีเลย์ต่างๆ อุปกรณ์ซอฟต์แวร์ต่างๆ ฯลฯ กำลังไฟฟ้าสูงสุดของมอเตอร์เหล่านี้ไม่เกินสองสามวัตต์ (โดยปกติคือเศษส่วนของวัตต์) เพื่อความสะดวกในการสตาร์ท มอเตอร์เป็นแบบหลายขั้ว (p> 8) และขับเคลื่อนจากเครือข่ายความถี่ไฟฟ้าแบบเฟสเดียว
ในประเทศของเรา มอเตอร์ดังกล่าวผลิตขึ้นในซีรีส์ DSM ซึ่งใช้การออกแบบรูปปากนกของวงจรแม่เหล็กสเตเตอร์และขดลวดกระดองแบบเฟสเดียวเพื่อสร้างสนามแบบหลายขั้ว
มอเตอร์เหล่านี้เริ่มทำงานเนื่องจากแรงบิดแบบซิงโครนัสจากปฏิกิริยาของสนามเร้าใจกับแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ เพื่อให้การเริ่มต้นเกิดขึ้นได้สำเร็จและไปในทิศทางที่ถูกต้องจะใช้อุปกรณ์กลไกพิเศษที่ช่วยให้โรเตอร์หมุนได้เพียงทิศทางเดียวและถอดออกจากเพลาระหว่างการซิงโครไนซ์
มอเตอร์ซิงโครนัสกำลังต่ำพร้อมแม่เหล็กถาวรที่มีการสตาร์ทแบบอะซิงโครนัสถูกผลิตขึ้นด้วยการจัดเรียงในแนวรัศมีของแม่เหล็กถาวรและขดลวดลัดวงจรเริ่มต้นและมีการจัดเรียงตามแนวแกนของแม่เหล็กถาวรและขดลวดลัดวงจรเริ่มต้น ในแง่ของโครงสร้างสเตเตอร์ มอเตอร์เหล่านี้ไม่ต่างจากเครื่องจักรที่มีการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ขดลวดสเตเตอร์ในทั้งสองกรณีเป็นแบบสองหรือสามเฟส ต่างกันแค่ในการออกแบบโรเตอร์
ในมอเตอร์ที่มีการจัดเรียงแม่เหล็กแบบเรเดียลและขดลวดลัดวงจร มอเตอร์แบบหลังจะวางอยู่ในร่องของชิ้นขั้วเคลือบของแม่เหล็กถาวร เพื่อให้ได้ฟลักซ์การรั่วที่ยอมรับได้ จะต้องมีช่องว่างที่ไม่ใช่แม่เหล็กระหว่างปลายของขั้วที่อยู่ติดกัน บางครั้ง เพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลของโรเตอร์ ตัวเชื่อมจะถูกรวมเข้ากับสะพานที่ทนทานจนเป็นแกนวงแหวนทั้งหมด
ในมอเตอร์ที่มีการจัดเรียงแม่เหล็กตามแนวแกนและขดลวดลัดวงจร ส่วนหนึ่งของความยาวแอ็คทีฟจะถูกครอบครองโดยแม่เหล็กถาวร และในส่วนอื่นๆ ของมอเตอร์ที่มีการจัดเรียงแม่เหล็กตามแนวแกนและขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะกวนวงจรแม่เหล็กแบบลามิเนตที่มีขดลวดลัดวงจร และทั้งแม่เหล็กถาวรและวงจรแม่เหล็กเคลือบติดอยู่บนเพลาทั่วไป เนื่องจากมอเตอร์แม่เหล็กถาวรยังคงได้รับพลังงานในระหว่างการสตาร์ท จึงเริ่มทำงานได้ไม่ดีเท่ามอเตอร์ทั่วไป มอเตอร์ซิงโครนัสซึ่งความตื่นเต้นถูกปิด สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเริ่มต้นพร้อมกับแรงบิดแบบอะซิงโครนัสที่เป็นบวกจากปฏิกิริยาของสนามหมุนกับกระแสที่เหนี่ยวนำในขดลวดลัดวงจรซึ่งเป็นโมเมนต์อะซิงโครนัสเชิงลบจากปฏิกิริยาของแม่เหล็กถาวรกับกระแสที่เกิดจากสนามของ แม่เหล็กถาวรในขดลวดสเตเตอร์ทำหน้าที่กับโรเตอร์

การกระตุ้นของเครื่องซิงโครนัสและสนามแม่เหล็ก ความตื่นเต้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส.

ขดลวดกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส (SG) ตั้งอยู่บนโรเตอร์และรับพลังงาน กระแสตรงจากแหล่งภายนอก มันสร้างสนามแม่เหล็กหลักของเครื่องซึ่งหมุนด้วยโรเตอร์และปิดรอบวงจรแม่เหล็กทั้งหมด ในระหว่างการหมุน สนามนี้จะตัดผ่านตัวนำที่คดเคี้ยวของสเตเตอร์และทำให้เกิด EMF E10 ในตัว
เพื่อส่งแรงกระตุ้นที่คดเคี้ยวของเอส. ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพิเศษ - เชื้อโรค หากติดตั้งแยกกัน จะจ่ายพลังงานให้กับขดลวดกระตุ้นผ่านวงแหวนสลิปและอุปกรณ์แปรง สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันอันทรงพลัง เครื่องกระตุ้น (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสของ "แบบกลับหัว") จะถูกแขวนไว้บนเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากนั้นขดลวดกระตุ้นจะได้รับพลังงานผ่านวงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์ที่ติดตั้งบนเพลา
กำลังที่ใช้ในการกระตุ้นจะอยู่ที่ประมาณ 0.2 - 5% ของกำลังเล็กน้อยของ SG โดยมีค่าน้อยกว่าสำหรับ SG ขนาดใหญ่
ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังปานกลาง มักใช้ระบบกระตุ้นตัวเอง - จากเครือข่ายขดลวดสเตเตอร์ผ่านหม้อแปลง วงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์และวงแหวน ใน S.G. ที่เล็กมาก บางครั้งใช้แม่เหล็กถาวร แต่ไม่อนุญาตให้ปรับขนาดของฟลักซ์แม่เหล็ก

ขดลวดกระตุ้นสามารถทำให้เข้มข้นได้ (สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสแบบขั้วตรง) หรือแบบกระจาย (สำหรับ SG ขั้วโดยนัย)

วงจรแม่เหล็ก S.G.

ระบบแม่เหล็ก S.G. เป็นวงจรแม่เหล็กแบบกิ่งที่มีกิ่ง 2p ขนานกัน ในกรณีนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดกระตุ้นจะถูกปิดตามส่วนต่างๆ ของวงจรแม่เหล็ก: ช่องว่างอากาศ "?" - สองครั้ง; โซนฟันของสเตเตอร์ hZ1 - สองครั้ง; สเตเตอร์กลับ L1; ชั้นฟันของโรเตอร์ "hZ2" - สองครั้ง; โรเตอร์กลับ - "LOB" ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเสาเด่นบนโรเตอร์จะมีเสาโรเตอร์ "hm" - สองครั้ง (แทนที่จะเป็นชั้นฟัน) และกากบาท LOB (แทนที่จะเป็นโรเตอร์ด้านหลัง)

รูปที่ 1 แสดงว่ากิ่งขนานของวงจรแม่เหล็กมีความสมมาตร จะเห็นได้ว่าส่วนหลักของฟลักซ์แม่เหล็ก Ф ถูกปิดตามวงจรแม่เหล็กทั้งหมด และประกอบกับขดลวดของโรเตอร์และขดลวดสเตเตอร์ ส่วนเล็ก ๆ ของฟลักซ์แม่เหล็ก Fsigma (ขออภัยไม่มีสัญลักษณ์) ถูกปิดเฉพาะรอบ ๆ สนามที่คดเคี้ยว และจากนั้นจะไม่ประสานกับสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวตามช่องว่างอากาศ นี่คือฟลักซ์แม่เหล็กจรจัดของโรเตอร์

รูปที่ 1 วงจรแม่เหล็ก S.G.
ประเภทขั้วที่ชัดเจน (a) และขั้วโดยนัย (b)

ในกรณีนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด Фm เท่ากับ:

โดยที่ SIGMAm เป็นปัจจัยการกระจายของฟลักซ์แม่เหล็ก
MDF ของขดลวดกระตุ้นสำหรับเสาคู่หนึ่งในโหมดว่างสามารถกำหนดเป็นผลรวมของส่วนประกอบ MDF ที่จำเป็นในการเอาชนะความต้านทานแม่เหล็กในส่วนที่เกี่ยวข้องของวงจร

พื้นที่ของช่องว่างอากาศซึ่งการซึมผ่านของแม่เหล็ก µ0 = const เป็นค่าคงที่ มีความต้านทานแม่เหล็กสูงสุด ในสูตรที่นำเสนอ wB คือจำนวนรอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมของขดลวดกระตุ้นต่อเสาคู่หนึ่ง และ IBO คือกระแสกระตุ้นในโหมดว่าง

เหล็กของวงจรแม่เหล็กที่มีการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็กมีคุณสมบัติของความอิ่มตัว ดังนั้นลักษณะทางแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดซิงโครนัสจึงไม่เป็นเชิงเส้น ลักษณะนี้เป็นการพึ่งพาฟลักซ์แม่เหล็กบนกระแสกระตุ้น Ф = f (IВ) หรือ Ф = f (FВ) สามารถสร้างได้โดยการคำนวณหรือลบออกโดยสังเกต มีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 ลักษณะแม่เหล็กของ S.G.

โดยปกติ S.G. ได้รับการออกแบบเพื่อให้ที่ค่าเล็กน้อยของฟลักซ์แม่เหล็ก Φ วงจรแม่เหล็กอิ่มตัว ในกรณีนี้ ส่วน "ab" ของลักษณะแม่เหล็กจะสอดคล้องกับ MDS สำหรับการเอาชนะช่องว่างอากาศ 2Fsigma และส่วน "ดวงอาทิตย์" - สำหรับการเอาชนะความต้านทานแม่เหล็กของเหล็กแกนแม่เหล็ก แล้วทัศนคติ สามารถเรียกได้ว่าสัมประสิทธิ์ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กโดยรวม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสไม่ทำงาน

หากวงจรขดลวดสเตเตอร์เปิดอยู่ S.G. มีสนามแม่เหล็กเพียงแห่งเดียว - สร้างขึ้นโดย MDS ของขดลวดกระตุ้น
การกระจายคลื่นไซน์ของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่จำเป็นเพื่อให้ได้ EMF แบบไซน์ของขดลวดสเตเตอร์มีให้โดย:
- เด่น S.G. รูปร่างของชิ้นขั้วของโรเตอร์ (ใต้ตรงกลางของเสา ช่องว่างน้อยกว่าใต้ขอบของมัน) และมุมเอียงของช่องสเตเตอร์
- โดยนัย S.G. - โดยการกระจายแรงกระตุ้นที่คดเคี้ยวไปตามช่องโรเตอร์ใต้เสาตรงกลาง ช่องว่างจะน้อยกว่าใต้ขอบและมุมเอียงของช่องสเตเตอร์
ในเครื่องจักรแบบหลายขั้ว ขดลวดสเตเตอร์จะใช้กับช่องจำนวนเศษส่วนต่อเสาและเฟส

รูปที่ 3 การตรวจสอบความสม่ำเสมอของไซน์ของแม่เหล็ก
สนามกระตุ้น

เนื่องจาก EMF ของขดลวดสเตเตอร์ E10 เป็นสัดส่วนกับฟลักซ์แม่เหล็ก Фо และกระแสในขดลวดกระตุ้น IOВ นั้นแปรผันตาม MDS ของขดลวดกระตุ้น FОВ จึงไม่ยากที่จะสร้างการพึ่งพา: E0 = f (IВО) เหมือนกับลักษณะแม่เหล็ก: Ф = f (FVO) การพึ่งพาอาศัยกันนี้เรียกว่าลักษณะรอบเดินเบา (H.H.H.) S.G. ช่วยให้คุณกำหนดพารามิเตอร์ของ S.G. เพื่อสร้างไดอะแกรมเวกเตอร์
ปกติ H.H.H. ถูกพล็อตในหน่วยสัมพัทธ์ e0 และ iBO เช่น มูลค่าปัจจุบันของปริมาณอ้างอิงถึงค่าที่ระบุ

ในกรณีนี้ H.H.Kh. เรียกว่าลักษณะปกติ ที่น่าสนใจคือ H.H.H. สำหรับ S.G. เกือบทั้งหมด เหมือนกัน. ในสภาพจริง ค.ข.ค. ไม่ได้เริ่มต้นจากจุดเริ่มต้น แต่จากบางจุดบนแกนพิกัดซึ่งสอดคล้องกับ EMF e OST. ที่เหลือเนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กตกค้างของเหล็กของวงจรแม่เหล็ก

รูปที่ 4. ลักษณะของรอบเดินเบาในหน่วยสัมพัทธ์

แผนผังไดอะแกรมกระตุ้น S.G. ด้วยการกระตุ้น a) และด้วยการกระตุ้นตนเอง b) แสดงไว้ในรูปที่ 4

รูปที่ 5. แผนผังไดอะแกรมของการกระตุ้นของ S.G.

สนามแม่เหล็ก S.G. ภายใต้ภาระ

ในการโหลด S.G. หรือเพื่อเพิ่มภาระจำเป็นต้องลดความต้านทานไฟฟ้าระหว่างขั้วของเฟสของขดลวดสเตเตอร์ จากนั้นกระแสจะไหลผ่านวงจรปิดของขดลวดเฟสภายใต้การกระทำของ EMF ของขดลวดสเตเตอร์ หากเราคิดว่าโหลดนี้สมมาตร กระแสเฟสจะสร้าง MDS ของขดลวดสามเฟสซึ่งมีแอมพลิจูด

และหมุนไปตามสเตเตอร์ด้วยความเร็วรอบ n1 เท่ากับความเร็วของโรเตอร์ ซึ่งหมายความว่า MDS ของขดลวดสเตเตอร์ F3Ф และ MDS ของขดลวดกระตุ้น FB ซึ่งอยู่กับที่เมื่อเทียบกับโรเตอร์ หมุนด้วยความเร็วเท่ากัน กล่าวคือ พร้อมกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือไม่มีการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กันและสามารถโต้ตอบได้
ในเวลาเดียวกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลด MDS เหล่านี้สามารถกำหนดทิศทางได้แตกต่างกันโดยสัมพันธ์กัน ซึ่งจะเปลี่ยนลักษณะของการโต้ตอบ และด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติการทำงานของเครื่องกำเนิด
โปรดสังเกตอีกครั้งว่าผลกระทบของ MDF ของขดลวดสเตเตอร์ F3Ф = Fa บน MDS ของขดลวดโรเตอร์ FВ เรียกว่า "ปฏิกิริยาของเกราะ"
ในเครื่องกำเนิดขั้วโดยนัย ช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์จะเท่ากัน ดังนั้นการเหนี่ยวนำ B1 ที่สร้างโดย MDS ของขดลวดสเตเตอร์จะกระจายในอวกาศเช่น MDS F3Ф = Fa โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของโรเตอร์และ สนามที่คดเคี้ยว
ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบขั้วเด่น ช่องว่างอากาศไม่เท่ากันเนื่องจากรูปร่างของชิ้นส่วนของขั้ว และเนื่องจากช่องว่างระหว่างขั้วซึ่งเต็มไปด้วยทองแดงของขดลวดกระตุ้นและวัสดุฉนวน ดังนั้นความต้านทานแม่เหล็กของช่องว่างอากาศใต้ชิ้นขั้วจึงน้อยกว่าในพื้นที่ของช่องว่างระหว่างขั้ว แกนของเสาโรเตอร์ S.G. เรียกมันว่าแกนตามยาว d - d และแกนของสเปซอินเตอร์โพล - แกนตามขวาง S.G. คิว - คิว
ซึ่งหมายความว่าการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์และกราฟของการกระจายในอวกาศขึ้นอยู่กับตำแหน่งของคลื่น MDF F3F ของขดลวดสเตเตอร์ที่สัมพันธ์กับโรเตอร์
สมมติว่าแอมพลิจูดของ MDF ของขดลวดสเตเตอร์ F3F = Fa เกิดขึ้นพร้อมกับแกนตามยาวของเครื่อง d - d และการกระจายเชิงพื้นที่ของ MDS นี้เป็นไซน์ เรายังถือว่ากระแสกระตุ้นเป็นศูนย์ Ibo = 0
เพื่อความชัดเจนเราจะวาดภาพการสแกนเชิงเส้นของ MDS นี้ซึ่งจะเห็นได้ว่าการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในพื้นที่ของชิ้นขั้วมีขนาดใหญ่เพียงพอและในพื้นที่ของ พื้นที่อินเตอร์โพลลดลงอย่างรวดเร็วจนเกือบเป็นศูนย์เนื่องจากความต้านทานอากาศสูง

รูปที่ 6 การสแกนเชิงเส้นของ MDS ของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวตามแกนตามยาว

การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของการเหนี่ยวนำด้วยแอมพลิจูด B1dmax สามารถแทนที่ด้วยการแจกแจงแบบไซน์ แต่ด้วยแอมพลิจูดที่เล็กกว่า B1d1max
หากค่าสูงสุดของ MDF ของสเตเตอร์ F3F = Fa ตรงกับแกนตามขวางของเครื่อง ภาพของสนามแม่เหล็กจะแตกต่างกัน ซึ่งสามารถมองเห็นได้จากรูปของการสแกนเชิงเส้นของ MDS ของเครื่อง .

รูปที่ 7 การสแกนเชิงเส้นของ MDS ของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวไปตามแกนตามขวาง

ที่นี่เช่นกันขนาดของการเหนี่ยวนำในพื้นที่ของชิ้นขั้วนั้นมากกว่าในพื้นที่ของช่องว่างระหว่างขั้ว และค่อนข้างชัดเจนว่าแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกเหนี่ยวนำพื้นฐานของสนามสเตเตอร์ B1d1 ตามแกนตามยาวนั้นมากกว่าแอมพลิจูดของการเหนี่ยวนำของสนาม B1q1 ตามแกนตามขวาง ระดับของการลดการเหนี่ยวนำ B1d1 และ B1q1 ซึ่งเกิดจากความไม่สม่ำเสมอของช่องว่างอากาศถูกนำมาพิจารณาโดยใช้สัมประสิทธิ์:

ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอัตราส่วนซิกมา / เทา (ขออภัยไม่มีสัญลักษณ์) (ช่องว่างอากาศสัมพัทธ์) กับอัตราส่วน

(อัตราส่วนการทับซ้อนของเสา) โดยที่ vp คือความกว้างของเสาและจากปัจจัยอื่นๆ