Модерни синхронни реактивни двигатели

Принципът на работа на синхронен реактивен двигател

При синхронните реактивни двигатели принципът на създаване на въртящ момент е малко по-различен от асинхронните и традиционните синхронни двигатели. Тук решаващата роля е отредена на самото ядро ​​на ротора.

Роторът на реактивен синхронен двигател няма намотки, нито дори намотка с късо съединение. Вместо това сърцевината на ротора е направена силно разнородна по магнитна проводимост: магнитната проводимост по протежение на ротора се различава напречно от магнитната проводимост. Благодарение на този необичаен подход няма нужда както от намотки на ротора, така и от постоянни магнити върху него.

Що се отнася до статора, намотката на статора на струйния синхронен двигател може да бъде концентрирана или разпределена, докато сърцевината и корпусът на статора остават нормални. Цялата характеристика е в силно хетерогенното ядро ​​на ротора.

Три основни типа ротори са характерни за синхронните реактивни двигатели: напречно стратифициран ротор, ротор с различни полюси и аксиално стратифициран ротор.

Физиката на процеса е следната. Променливият ток се подава към намотките на статора и създава въртящо се магнитно поле около ротора, което е максимално във въздушната междина между статора и ротора. Моментът на въртене се получава поради факта, че роторът се опитва да се завърти през цялото време, така че магнитното съпротивление за магнитния поток, генериран от статора, да бъде минимално.

Максималният въртящ момент е пряко пропорционален на разликата между надлъжната и напречната индуктивност и колкото по-голяма е тази разлика, толкова по-голям е въртящият момент на ротора.

За да разберем този принцип, се обръщаме към фигурата. Анизотропният обект 1 има различна магнитна проводимост по осите a и b. В този случай изотропният обект 2 има еднаква магнитна проводимост във всички посоки. Магнитно поле, приложено към обект 1, генерира момент на въртене, когато ъгълът между оста b и линиите на магнитна индукция B не е равен на нула. Когато съществува ненулев ъгъл, обект 1 ще изкриви приложеното магнитно поле В, а посоката на изкривяване ще съвпада с оста a на обект 1.

Синусоидното магнитно поле, генерирано в синхронния реактивен двигател от намотката на статора, се върти с определена синхронна ъглова честота и следователно винаги ще има момент на въртене, който има тенденция да върне системата в състояние с най-ниска обща потенциална енергия.

Тоест моментът на въртене винаги ще се стреми да намали изкривяването на магнитното поле на статора по посока на оста, като намалява ъгъла между индукционните линии B и оста b. Така че, ако управлението на двигателя е насочено към поддържане на постоянството на този ъгъл, механичната енергия непрекъснато ще се получава от електромагнитна.

Така токът на намотката на статора осигурява намагнитване с наличието на въртящ момент, насочен към елиминиране на изкривяването на полето, и чрез контролиране на текущата фаза в съответствие с положението на ротора в въртящата се координатна система (в съответствие със стойността на ъгъла на изкривяване) се получава контрол на въртящия момент на синхронния реактивен двигател.

Синхронни реактивни двигатели днес

Водещите световни производители на електродвигатели днес проявяват особен интерес към синхронните реактивни двигатели, въпреки че първите версии са патентовани още в края на 19 век. Факт е, че ефективността на синхронните реактивни двигатели съществено надвишава Ефективност на популярните индукционни двигателида не говорим за плътността на мощността.

В ротора няма загуби на енергия, но обикновено роторът представлява около 30 процента загуби. Това увеличава живота на електродвигателя - намалява вредната топлина. Масата на синхронен реактивен двигател и неговите размери са с 20% по-малка от тази на асинхронна същата мощност.

Обновеният интерес към синхронните реактивни двигатели днес е свързан преди всичко с широките възможности на съвременното компютърно моделиране, които позволяват намирането на най-ефективните версии на конструкциите на ротора и статора - научните изследвания са по-продуктивни, а ефективността на съвременните версии на синхронните реактивни двигатели е вече 98%, по това време що се отнася до асинхронните версии, ефективността традиционно не надвишава 90%.

Синхронните реактивни двигатели се правят днес на базата на асинхронни и при същите размери и монтажни размери се получава по-висока ефективност, постига се по-висока специфична мощност.

Предимства и недостатъци

Извлечен от тънкослойна електрическа стомана, роторът на реактивен синхронен двигател има опростен и надежден дизайн без късо съединение на намотката и без магнити, следователно токовете, причиняващи вредно нагряване, се елиминират в ротора - експлоатационният живот се увеличава, а отсъствието на магнити намалява разходите на продукта, включително свежда до минимум намалените разходи за поддръжка ,

Поради сравнителната лекота на ротора собственият му инерционен момент е нисък, така че двигателят се ускорява до номиналната скорост по-бързо, което води до икономия на енергия.

Честотният инвертор като регулатор на скоростта прави управлението на двигателя много гъвкаво при широк диапазон от работни скорости. Що се отнася до недостатъците, той е само един: необходимостта от честотен преобразувател.

Използването на честотен преобразувател с активна корекция на коефициента на мощност позволява да се постигне максималният коефициент на мощност на системата, което е много важно при всяко модерно производство.