Гистерезисный двигатель

Работа гистерезисного двигателя основана на действии гистерезисного момента.

Постоянный магнит создает поле статора, между полюсами расположен ротор (цилиндр) из магнитотвердого материала. Ротор в поле намагничивается. В нем появляются (возбуждаются) полюса и на ротор начинают действовать силы , направленные радиально к его поверхности (рис. 3.2.1).

Рисунок 3.2.1

Если полюсы постоянного магнита вращать вокруг ротора, то из-за явления магнитного запаздывания (гистерезиса) активная часть ротора не будет перемагничиваться одновременно с изменением поля, следовательно, появиться угол g (угол между осью ротора и осью внешнего поля), следовательно, будут изменяться и появится тангенциальные составляющие . Эти составляющие создадут гистерезисный момент (МГ).

Явление магнитного запаздывания заключается в том, что частицы ферромагнитного материала (помещенные во внешнее магнитное поле), - это по сути элементарные магниты, стремятся ориентироваться в соответствии с направлением поля. Но их повороту в магнитотвердых материалах препятствуют силы молекулярного трения, следовательно необходима определенная МДС отставания перемагничивания ротора. Отставание характеризуется углом g равным .

Величина g зависит только от магнитных свойств материала ротора, следовательно от ширины петли гистерезиса.

Чем шире петля, тем больше угол.

1 – сплав викаллой (магнитотвердый)

2 – обычная сталь.

На преодоление сил молекулярного трения расходуется часть подводимой мощности, т.е. гистерезисные потери; величина их зависит от частоты перемагничивания ротора f₂=f₁S:

- гистерезисные потери при неподвижном роторе при S=1, т.е. в

режиме короткого замыкания. Электромагнитная мощность: - мощность, передаваемая ротору. Вращающий момент:

Роторы гистерезисных электродвигателей обычно делают сборными рисунок 3.2.2:

1 – магнитотвердая часть

2 – втулка ферромагнитная (алюминий или пластмасса)

3 – вал.

4– кольцо

Рисунок 3.2.2

Ротор может быть шихтованным и массивным.

Если массивный ротор, то в нем будут наводиться вихревые токи, которые взаимодействуют с полем статора и создают момент:

- потери на вихревые токи при S=1 (в режиме короткого замыкания)

- угловая синхронная скорость, рад/с.

Таким образом, электромагнитный вращающийся момент гистерезисного двигателя создается совместным действием двух моментов:

механическая характеристика гистерезисного двигателя представлена на рисунке 3.2.3

Рисунок 3.2.3

Достоинства гистерезисного двигателя:

1. Может работать с синхронной и асинхронной частотами вращения. Асинхронная – неэкономична, т.к. большие потери на перемагничивание. Работу гистерезисного двигателя в синхронном режиме можно рассматривать как работу двигателя с постоянными магнитами.

2. Простота конструкции, надежность.

3. Большой пусковой момент и момент входа в синхронизм.

4. Плавность входа в синхронизм (отсутствие рывка).

5. Сравнительно большой КПД (до 60%).

6. Бесшумность в работе.

7. Малая кратность пускового тока (I_ПУСК/I_НОМ=1,3…1,4)

Недостатки гистерезисного двигателя:

1. Низкий cosj=0,4…0,5 (большой намагничивающий ток).

2. Дороговизна магнита - твердых материалов и сложность их механической обработки.

3. Гистерезисные двигатели при резких колебаниях нагрузки склонны к качаниям, отсюда неравномерность хода (т.к. у гистерезисных двигателей нет пусковой клетки, которая при резких изменениях нагрузки работает как демпфер).

Рабочие характеристики гистерезисных двигателей представлены на рисунке 3.2.4:

Рисунок 3.2.4

Дата добавления: 2014-01-13