Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение » Современные синхронные реактивные двигатели
Количество просмотров: 24758
Комментарии к статье: 5


Современные синхронные реактивные двигатели


Принцип работы синхронного реактивного двигателя

В синхронных реактивных электродвигателях принцип создания момента вращения ротора несколько отличается от асинхронных и традиционных синхронных двигателей. Здесь решающая роль отводится самому сердечнику ротора.

Современные синхронные реактивные двигатели

Ротор реактивного синхронного двигателя не имеет обмоток, даже короткозамкнутой обмотки на нем нет. Вместо этого сердечник ротора сделан сильно неоднородным по магнитной проводимости: магнитная проводимость вдоль ротора отличается от магнитной проводимости поперек. Благодаря такому необычному подходу отпадает необходимость как в обмотках ротора, так и в постоянных магнитах на нем.

Что касается статора, то обмотка статора реактивного синхронного двигателя может быть сосредоточенной либо распределенной, при этом сердечник статора и корпус остаются обычными. Вся особенность — в сильно неоднородном сердечнике ротора.

 

Ротор реактивного синхронного двигателя

Для реактивных синхронных двигателей характерны три основных типа роторов: поперечно-расслоенный ротор, ротор с явновыраженными полюсами и аксиально-расслоенный ротор.

Принцип работы двигателя

Физика процесса следующая. Переменный ток подается на обмотки статора, и создает вокруг ротора вращающееся магнитное поле, которое максимально в воздушном зазоре между статором и ротором. Момент вращения получается благодаря тому, что ротор все время пытается повернуться так, чтобы магнитное сопротивление для формируемого статором магнитного потока оказалось бы минимальным.

Максимальный момент вращения оказывается прямо пропорциональным разнице между продольной и поперечной индуктивностями, и чем больше эта разница, тем большим получается вращающий момент ротора.

Принцип работы синхронного двигателя

Для понимания данного принципа обратимся к рисунку. Анизотропный объект 1 обладает различной магнитной проводимостью по осям a и b. При этом изотропный объект 2 обладает одинаковой магнитной проводимостью по всем направлениям. Приложенное к объекту 1 магнитное поле порождает момент вращения когда угол между осью b и линиями магнитной индукции B не равен нулю. Когда неравный нулю угол существует, объект 1 станет искажать приложенное магнитное поле B, и направление искажения будет совпадать с осью a объекта 1.

Вентильный реактивный электродвигатель

Синусоидальное магнитное поле, создаваемое в синхронном реактивном двигателе обмоткой статора, вращается с определенной синхронной угловой частотой, и следовательно всегда будет иметь место момент вращения, стремящийся вернуть систему в состояние с наименьшим значением полной потенциальной энергии.

То есть момент вращения будет все время стремиться уменьшить искажение магнитного поля статора в направлении оси a, путем уменьшения угла между линиями индукции B и осью b. Так, если управление двигателем направлено на сохранение постоянства этого угла, то и механическая энергия постоянно будет получаться из электромагнитной.

Таким образом, ток обмотки статора обеспечивает намагничивание с существованием вращающего момента, направленного на устранение искаженности поля, и управляя фазой тока в соответствии с положением ротора во вращающейся системе координат (в соответствии со значением угла искажений), получается управление моментом синхронного реактивного электродвигателя.

Синхронные реактивные электродвигатели сегодня

Ведущие мировые производители электродвигателей на сегодняшний день проявляют особый интерес к синхронным реактивным электродвигателям, хотя запатентованы первые версии были еще в конце 19 века. Дело в том, что КПД синхронных реактивных электродвигателей принципиально значительно превышает КПД популярных асинхронных электродвигателей, не говоря уже об удельной мощности.

Потери энергии в роторе отсутствуют, а ведь обычно процентов 30 потерь приходится именно на ротор. Так повышается и срок службы электродвигателя — снижается вредный нагрев. Масса синхронного реактивного электродвигателя и его габариты на 20% меньше чем у асинхронного той же мощности.

Синхронные реактивные электродвигатели сегодня

Возобновленный интерес к синхронным реактивным электродвигателям в наши дни связан прежде всего с широкими возможностями современного компьютерного моделирования, позволяющими находить наиболее эффективные версии конструкций роторов и статоров — научные исследования получаются более продуктивными, и КПД современных версий синхронных реактивных двигателей уже достигает 98%, в то время как для асинхронных версий КПД традиционно не превышает 90%.

Синхронные реактивные двигатели изготавливают сегодня на базе асинхронных, и при тех же габаритах и установочно-присоединительных размерах получается более высокий КПД, достигается более высокая удельная мощность.

Преимущества и недостатки

Набранный из тонколистовой электротехнической стали, ротор реактивного синхронного двигателя имеет простую и надежную конструкцию без короткозамкнутой обмотки и без магнитов, поэтому в роторе исключены токи вызывающие вредный нагрев, - срок службы повышается, а отсутствие магнитов удешевляет себестоимость продукта, включая до минимума сниженные затраты на техобслуживание.

Благодаря сравнительной легкости ротора, его собственный момент инерции низок, поэтому двигатель быстрее разгоняется до номинальных оборотов, что приводит к экономии электроэнергии.

Частотный преобразователь в качестве регулятора скорости делает управление двигателем очень гибким в широком диапазоне рабочих скоростей. Что касается недостатков, то он всего один: потребность в преобразователе частоты.

Применение преобразователя частоты с активной коррекцией коэффициента мощности позволяет добиться максимального коэффициента мощности системы, что очень важно на любом современном производстве.

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие
  • Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока
  • Классификация электродвигателей
  • Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей
  • Виды электрических двигателей и принципы их работы
  • Что нужно знать о современных электродвигателях
  • Мендосинский мотор - устройство и принцип работы, особенности использования
  • Виды электрических генераторов и принципы их работы
  • Трехфазный асинхронный двигатель: все самое главное, что нужно знать
  • Как определить скорость вращения электродвигателя
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение

    Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Паша | [цитировать]

    Отсутствие магнитов удешевляет себестоимость мотора но повышает потребление электричества потому что в этом случае приходится создавать магнитное поле вместо магнитов в моторе

      Комментарии:

    #2 написал: Томас | [цитировать]

    Самый главный недостаток - низкий момент из за отсуствия обмотки или магнитов на роторе.

      Комментарии:

    #3 написал: Даниил | [цитировать]

    Спасибо. У меня 2 вопроса -  какие преимущества имеют синхронные реактивные двигатели по сравнению с другими типами электрических двигателей и какие типы синхронных реактивных двигателей существуют?

      Комментарии:

    #4 написал: Андрей Повный | [цитировать]

    Цитата: Паша
    Отсутствие магнитов удешевляет себестоимость мотора но повышает потребление электричества потому что в этом случае приходится создавать магнитное поле вместо магнитов в моторе

    Спасибо за комментарий. На самом деле, современные синхронные реактивные двигатели используют различные методы создания магнитного поля, включая не только намагничивание магнитами, но и использование электронных устройств для формирования магнитного поля. Они называются "безмагнитными синхронными двигателями" и обладают высокой эффективностью и точностью управления скоростью. Потребление электроэнергии в таких двигателях может быть даже меньше, чем в традиционных двигателях с магнитами. Конечно, себестоимость безмагнитных двигателей может быть немного выше, но их высокая эффективность и надежность могут окупить эту стоимость на длительном сроке эксплуатации.
    Цитата: Томас
    Самый главный недостаток - низкий момент из за отсуствия обмотки или магнитов на роторе.

    Да, действительно, низкий момент является одним из главных недостатков синхронных реактивных двигателей без обмотки или магнитов на роторе. Однако, в современных разработках с применением специальных технологий, таких как вставка постоянных магнитов в ротор, можно добиться значительного увеличения момента. Кроме того, использование синхронных реактивных двигателей с повышенной эффективностью может компенсировать низкий момент и снизить потребление электроэнергии в целом. В целом, выбор между различными типами двигателей зависит от конкретной задачи и требований к мощности, эффективности, стоимости и т.д.
    Цитата: Даниил
    Спасибо. У меня 2 вопроса -  какие преимущества имеют синхронные реактивные двигатели по сравнению с другими типами электрических двигателей и какие типы синхронных реактивных двигателей существуют?
      
    Синхронные реактивные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами электрических двигателей:

    • Высокий коэффициент мощности (КМ) - это показатель, который указывает на эффективность использования мощности электрической сети двигателем. Синхронные реактивные двигатели обладают высоким КМ, что позволяет сократить потери энергии в электрической сети и снизить затраты на электроэнергию.
    • Высокая эффективность - синхронные реактивные двигатели обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в механическую, что также снижает затраты на электроэнергию.
    • Высокий крутящий момент - синхронные реактивные двигатели обладают высоким крутящим моментом на низких скоростях, что позволяет использовать их в широком диапазоне приложений.
    • Низкий уровень шума и вибраций - синхронные реактивные двигатели работают плавно и бесшумно, что делает их идеальным выбором для применения в чувствительных к вибрации приложениях, таких как медицинская техника или оптические системы.

    Существует несколько типов синхронных реактивных двигателей, вот некоторые из них:

    • Синхронный двигатель с постоянными магнитами (Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM) - этот тип двигателя имеет постоянные магниты на роторе и требует внешнего источника электропитания для создания магнитного поля на статоре. PMSM обеспечивает высокую эффективность, высокий коэффициент мощности и высокую точность управления скоростью.
    • Синхронный реактивный двигатель с обмотками возбуждения (Wound Field Synchronous Motor, WFSM) - этот тип двигателя использует обмотки возбуждения на роторе для создания магнитного поля. WFSM обладает высоким коэффициентом мощности, высокой точностью управления скоростью и хорошей способностью к регулированию мощности.
    • Синхронный реактивный двигатель с ротором настраиваемой индукции (Variable Reluctance Synchronous Motor, VRSN) - этот тип двигателя использует ротор с настраиваемой индукцией, чтобы создавать магнитное поле на статоре. VRSN имеет простую конструкцию и низкие затраты, но менее эффективен и менее точен в управлении скоростью, чем другие типы синхронных реактивных двигателей.

     

    Каждый тип синхронных реактивных двигателей имеет свои преимущества и недостатки, и выбор наиболее подходящего типа зависит от требований конкретного приложения.

     

     

      Комментарии:

    #5 написал: Тарас | [цитировать]

    Синхронный реактивный электродвигатель (СРД) - это синхронная машина, вращающий момент которой обусловлен неравенством магнитных проводимостей по поперечной и продольной. СРД характеризуются высокой энергоэффективностью, компактностью, надежностью, отсутствием потерь в обмотке ротора. Они изготавливаются на базе асинхронных электродвигателей, в тех же габаритах и с теми же установочно-присоединительными размерами. В синхронных реактивных электродвигателях принцип создания момента вращения ротора несколько отличается от асинхронных и традиционных синхронных двигателей. СРД перспективны во многих промышленных применениях. Ведущие мировые производители электродвигателей на сегодняшний день проявляют особый интерес к синхронным реактивным двигателям.

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2023 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.