Laveffekt synkronmotorer
Laveffekt synkrone elektriske motorer (mikromotorer) brugt i automationssystemer, forskellige husholdningsapparater, ure, kameraer mv.
De fleste synkrone elektriske motorer med lav effekt adskiller sig kun fra maskiner med normal ydeevne i designet af rotoren, som som regel ikke har en feltvikling, slæberinge og børster presset mod dem.
For at generere drejningsmoment er rotoren lavet af en hård magnetisk legering, efterfulgt af enkelt magnetisering i et stærkt pulseret magnetfelt, hvorved polerne efterfølgende bevarer restmagnetisering.
Når der anvendes et blødt magnetisk materiale, får rotoren en speciel form, der giver forskellig magnetisk modstand til dens magnetiske kerne i radiale retninger.
På starttidspunktet fungerer synkronmotoren som en induktionsmotor, og dens indledende drejningsmoment skabes på grund af vekselvirkningen af statorens roterende magnetfelt med de strømme, der induceres af den i den kortsluttede rotorvikling. Når motoren startes i exciteret tilstand, inducerer magnetfeltet af permanentmagneterne på den roterende rotor e i statorviklingen. etc. v. variabel frekvens, og dette forårsager strømme, hvorved der opstår bremsemoment.
Det resulterende drejningsmoment på motorakslen bestemmes af summen af momenterne på grund af kortslutningen af viklingen og bremseeffekten, dvs. som afhænger af slip. Under accelerationen af rotoren når dette drejningsmoment en minimumsværdi, som ved korrekt valg af startviklingen bør være større end det nominelle drejningsmoment.
Når hastigheden nærmer sig synkron, trækkes rotoren, som et resultat af interaktionen af feltet af permanente magneter med statorens roterende magnetfelt, i synkronisme og roterer derefter med synkron hastighed.
Driften af en synkronmotor med permanent magnet adskiller sig kun lidt fra driften af en viklet synkronmotor.
Synkron modstandsmotorer har en fremtrædende polrotor lavet af et blødt magnetisk materiale med hulrum eller slidser, så dens magnetiske modstand i radiale retninger er anderledes. Den hule rotor består af udstansede plader af elektrisk stål og har en kortsluttet startspole. Der er rotorer lavet af solidt ferromagnetisk materiale med lignende hulrum.Sektionsrotoren består af plader af elektrisk stål støbt med aluminium eller andet diamagnetisk materiale, der fungerer som en kortslutningsvikling.
Når statorviklingen er tændt, drejes et roterende magnetfelt, og motoren starter asynkront. Efter at have afsluttet accelerationen af rotoren til den synkrone hastighed, under påvirkning af det reaktive drejningsmoment på grund af forskellen i magnetisk modstand i de radiale retninger, går den i synkronisme og er placeret i forhold til statorens roterende magnetfelt, således at dens magnetiske modstand mod dette felt er den mest - den lille.
Sædvanligvis produceres synkronmodstandsmotorer med nominel effekt op til 100 W, og nogle gange endda højere, hvis de lægger særlig vægt på enkelt design og øget pålidelighed. Med de samme dimensioner er den nominelle effekt af synkrone modstandsmotorer 2 - 3 gange mindre end den nominelle effekt af permanente magnet synkronmotorer, men de er enklere i design, adskiller sig i lavere omkostninger, deres nominelle effektfaktor overstiger ikke 0,5 og nominel effektivitet er op til 0,35 - 0,40.
Hysterese synkronmotorer har en hård magnetisk legeringsrotor med en bred hysteresekredsløb… For at spare på dette dyre materiale er rotoren lavet i en modulopbygget konstruktion, hvor akslen er fastgjort til en bøsning af ferro- eller diamagnetisk materiale og er en forstærket massiv eller hul cylinder samlet af plader, der er strammet med en låsering på det.Brugen af en hård magnetisk legering til fremstilling af rotoren fører til, at når motoren kører, forskydes de magnetiske induktionsfordelingsbølger på overfladerne af statoren og rotoren i forhold til hinanden i en bestemt vinkel, kaldet hysteresevinklen, som forårsager fremkomsten af et hysteresemoment, rettet mod rotorens rotation.
Forskellen mellem permanentmagnet synkronmotorer og hysterese synkronmotorer er, at i førstnævnte er rotoren formagnetiseret i et stærkt pulseret magnetfelt under maskinfremstilling, og i sidstnævnte magnetiseres den af statorens roterende magnetfelt.
Ved start af en synkronmotor med hysterese opstår der udover hovedhysteresemomentet i maskiner med en solid rotor et asynkront drejningsmoment på grund af hvirvelstrømme i rotorens magnetiske kredsløb, hvilket bidrager til rotorens acceleration, dens indtræden i synkronisme og videre drift ved synkron hastighed med konstant forskydning af rotoren i forhold til statorens roterende magnetfelt med en vinkel bestemt af belastningen på maskinakslen.
Hysterese synkronmotorer fungerer i både synkron og asynkron tilstand, men i sidstnævnte tilfælde med lav slip. Synkronmotorer med hysterese er kendetegnet ved et stort startmoment, jævn indgang i synkronisme, en lille ændring i strøm inden for 20-30% under overgangen fra tomgangstilstand til kortslutningstilstand.
Disse motorer har bedre ydeevne end synkrone reluktansmotorer, er kendetegnet ved det enkle design, pålidelighed og lydløs drift, lille størrelse og lav vægt.
Fraværet af en kort vikling får rotoren til at oscillere under variabel belastning, hvilket fører til en vis ujævnhed i dens rotation, hvilket begrænser anvendelsesområdet for maskiner, der er fremstillet med en nominel effekt på op til 400 W til industrielle og øgede frekvenser , både enkelt og dobbelt hastighed.
Den nominelle effektfaktor for hysterese-synkronmotorer overstiger ikke 0,5, og den nominelle effektivitet når 0,65.
Når man tænder for statorviklingen, skabes der på grund af de kortsluttede vindinger en faseforskydning i tid mellem de magnetiske flux af de uafskærmede og afskærmede dele af polerne, hvilket fører til excitation af det resulterende roterende magnetfelt. Dette felt, der interagerer med rotoren, bidrager til fremkomsten af asynkrone og hysterese drejningsmomenter, hvilket forårsager accelerationen af rotoren, som, når den når den synkrone hastighed, under påvirkning af reaktive og hysterese drejningsmomenter, går i synkronisme og roterer i retningen fra uafskærmet del af stangen til dens afskærmede del, hvor kortslutningen drejer.
Jeg har reversible motorer, i stedet for at kortslutte, bruges fire viklinger, som er placeret på de to dele af hver delt pol, og for rotorens accepterede rotationsretning kortsluttes det tilsvarende viklingspar.
Reaktive hysterese-synkronmotorer har relativt store dimensioner og vægt, deres nominelle effekt overstiger ikke 12 μW, de arbejder med en meget lav effektfaktor, og deres nominelle effektivitet overstiger ikke 0,01.
Synkrone stepmotorer styrer elektriske impulser omdannes til en indstillet rotationsvinkel, implementeret på en diskret måde. De har en stator, på hvis magnetiske kredsløb der er to eller tre identiske rumligt forskudte spoler forbundet i serie med en kilde til elektrisk energi i form af rektangulære impulser justerbar frekvens. Under påvirkning af strømimpulser magnetiseres statorens poler med variabel polaritet. Ændringen i retningen af strømmene i statorviklingerne fører til en tilsvarende vending af polernes magnetisering og etablering af en ny modsat polaritet.
Den fremtrædende polrotor på stepmotorer kan være aktiv og reaktiv. En aktiv rotor har en jævnstrømsfeltspole, slæberinge og børster eller et system af permanente magneter med vekslende polaritet, og en reaktiv rotor er implementeret uden en feltspole.
Antallet af poler på rotoren af en stepmotor er halvdelen af antallet af poler på statoren. Hver omskiftning af statorviklingerne roterer maskinens resulterende magnetfelt og får rotoren til at bevæge sig synkront med et trin.Rotorens rotationsretning afhænger af polariteten af den puls, der påføres den tilsvarende statorvikling.
Læs også: Selsyns: formål, enhed, handlingsprincip