Синхронный реактивный микродвигатель

Синхронный реактивный микродвигатель (СРМД) имеет явнополюсный ротор без обмотки возбуждения и без постоянных магнитов. Магнитный поток СРМД создается реактивным током, протекающим по обмотке статора (якоря). Вращающий момент в двигателе возникает из-за различия магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям ротора. При этом явно выраженные полюсы ротора стремятся ориентироваться относительно магнитного поля так, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным, вследствие чего появляются тангенциальные силы f_T (рис. 12.25) образующие вращающий момент. В рабочем режиме ротор вращается в том же направлении и с той же частотой вращения, что и поле статора со₀ = coj.

Статор реактивного двигателя выполняется так же, как и в машине переменного тока общепринятого исполнения. Обмотка статора (трехили двухфазная с конденсатором в одной из фаз) распределенная, она создает вращающееся магнитное поле.

Для запуска СРМД необходимо пусковое устройство. Наиболее широкое распространение получили СРМД с асинхронным пуском. До недавнего времени в основном применялась конструкция простого явнополюсного ротора. Явно выраженные полюсы в таком роторе образуются путем вырубки больших пазов в межполюсном пространстве. Пусковая короткозамкнутая обмотка выполняется в виде беличьей клетки путем заливки всех пазов алюминием. При оптимальной геометрии ротора простые СРМД имеют малую перегрузочную способность М_вых /М_ном =1,2 ч-1,5 (М_вых — момент выхода двигателя из синхронизма), большую кратность пускового тока /_п /7_Н0М =5 4−7, низкие энергетические и синхронизирующие показатели.

Мощность, которую может развивать простой СРМД в габаритах асинхронной машины при равенстве суммарных потерь, не превышает 40% от мощности асинхронного двигателя.

Улучшение рабочих и пусковых свойств СРМД происходило с совершенствованием конструкции ротора. В настоящее время применяются СРМД с сегментным ротором с ротором, имеющим внутренние немагнитные пазы с секционированным ротором. Из них наиболее широкое распространение получила конструкция ротора с дополнительными внутренними пазами. СРМД с усовершенствованными роторами приближаются по своим массогабаритным и энергетическим показателям к асинхронным двигателям. Благодаря простоте и технологичности конструкции, надежности и невысокой стоимости СМРД находят все более широкое применение на практике. Однако в силу присущих им недостатков область их использования ограничивается электроприводами небольшой мощности с малым моментом инерции нагрузки.

Рис. 12.25. Принцип возникновения реактивного момента.

В пусковом режиме СМРД токи якоря двигателя по осям d и q (рис. 12.26) образуют несимметричную двухфазную систему МДС, которая создает электрическое вращающееся магнитное поле статора. Суммарный ток якоря в пусковом асинхронном режиме равен.

где Lui>Lu2 — составляющие тока прямой и обратной последовательностей.

В неподвижной по отношению к статору системе координат ток [_и1 изменяется с частотой сети f_m = f_b а ток 1_и2 — с частотой f_U2 = (1 — 2s)/!.

В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора, созданного токами 1_Ц1, с наведенными им токами в пусковой обмотке ротора образуется вращающий электромагнитный момент М_т (рис. 12.26). Зависимость М_т от скольжения s практически соответствует асинхронному двигателю.

Момент М_и2, созданный током 1_и2, зависит от степени магнитной и электрической несимметрии ротора (рис. 12.26). При s>0,5 М_и2 >0 с максимумом М_и2д, при s = 0,5M_U2 =0, при s<0,5 М_и2 <0 с максимумом М_и2Т. Суммарный пусковой момент СРМД — М_а = М_ш + М_и2 имеет при s = 0,3-ь0,4 провал в кривой момента, М_а.

Рис. 12.26. Механические характеристики СРМД.

После входа двигателя в синхронизм при моменте М_вх СРМД имеет рабочую характеристику М_р (см. рис. 12.26), параллельную оси моментов. Предельное значение момента на этой характеристике М_вых соответствует выходу двигателя из синхронизма при перегрузке.

СРМД проще по конструкции, надежнее в работе и дешевле синхронных двигателей с обмоткой возбуждения на роторе (для них не требуется иметь источник постоянного тока, питающий цепь возбуждения).

Основными недостатками реактивного двигателя являются сравнительно небольшой пусковой момент и низкий cos ф, не превышающий обычно 0,5.

Последнее обстоятельство объясняется тем, что магнитный поток в реактивном двигателе создается только за счет реактивного тока обмотки якоря, величина которого из-за повышенного сопротивления магнитной цепи машины довольно велика.