7. Рабочие характеристики гд

Зависимости тока статора, КПД, соs φ, частоты вращения n и мощности на валу от момента нагрузки в установившемся режиме при постоянном напряжении питания.

Рис. 4. Рабочие характеристики ГД [6] Uп=127В; f1=400 Гц; n=12000 об/мин; m=3

Частота вращения. Зависимость повторяет механическую характеристику. Мощность на валу Р2=Мn/30. Ток статора. Ток статора имеет две составляющие – активную и реактивную. Активная составляющая тока создает момент IaктM. Реактивная составляющая тока затрачивается на проведение потока через ротор. Иногда ее еще называют намагничивающим током. Ее доля в ГД велика и это является принципиальным недостатком ГД. При изменении нагрузки реактивная составляющая тока практически постоянна и значительно превосходит активную составляющую. Поэтому ток ГД в синхронном режиме слабо зависит от нагрузки.

Из-за большого намагничивающего тока, потребляемого из сети, коэффициент мощности ГД (отношение активной мощности к полной) очень низкий – 0,2-0,4. Вследствие низкого cos  ГД потребляет большой ток, имеет большие потери в меди и невысокий КПД (0,2-0,5).

8. Достоинства ГД.

1) Простота и надежность конструкции:

- отсутствие вращающихся обмоток и конструкционных полюсов на роторе;

- материал активной части ротора обладает высокой механической прочностью, допускающей большие частоты вращения;

- малые температурные коэффициенты линейного и объемного расширения материала ротора, обеспечивающие механическую прочность конструкции в широком диапазоне температур;

2) Принципиальная симметричность конструкции ротора, облегчающая балансировку, что важно при работе двигателя на высоких частотах вращения.

3) Бесшумность [4].

4) Свойство самозапуска. Это единственная синхронная машина, обладающая свойством самозапуска [4]. Она обладает пусковым моментом, т.е. для пуска двигателя не требуется пусковая обмотка, необходимая для других синхронных двигателей [5]. ГД входит в синхронизм плавно, без рывков, благодаря практически постоянному значению гистерезисного момента весь период разгона [7].

5) Большой пусковой момент (что недостает АД), устойчивая работа в асинхронном режиме (почти постоянный электромагнитный момент в этом режиме, чего нет у АД).

6) Малая кратность пускового тока: I_п/I_ном = 1,3 – 1,4 (чего нет у АД) [4]; 1,1-1,5 [6].

То есть ток, потребляемый гистерезисным двигателем из сети, сравнительно мало изменяется при разгоне [6]. Это позволяет эффективно использовать гистерезисные двигатели в повторно-кратковременном режиме [7].

9. Недостатки ГД,

1) Низкий уровень энергетических характеристик (малые коэффициенты мощности cos  = 0,2-0,4 и КПД = 0,2-0,5). Особенно в режимах запуска.

В асинхронном режиме коэффициент мощности низок вследствие малой магнитной проницаемости ротора, а в синхронном — из-за сравнительно малой МДС цилиндра ротора [6].

2) Высокая стоимость магнитотвердых материалов.

3) Нестабильность характеристик, обусловленная нестабилизированным магнитным состоянием ротора.

4) Cклонность ротора к качаниям. Особенно это имеет место, когда цилиндр из магнитотвердого материала выполнен шихтованным, так как токи в стали ротора оказываются малыми, и их демпфирующее действие незначительным [6].

Основные направления совершенствования гистерезисного привода.

1) Разработка дешевых магнитотвердых материалов с требуемыми магнитными свойствами.

2) Развитие управляемого гистерезисного привода с использованием режима перевозбуждения. При этом обеспечивается повышение энергетических показателей до уровня двигателей с постоянными магнитами.

10. Управление ГД.

10.1. Управление ГД в асинхронном режиме.

Цель: обеспечение форсированного (быстрого) разгона с минимумом потерь.

Задача: правильно выбрать напряжение питания или правильно спроектировать ГД при имеющемся источнике напряжения.

Энергетические характеристики в асинхронном режиме зависят от уровня индукции в роторе В_р.

Рис. 5. Зависимость КПД и М/I от уровня индукции в роторе Вр [9]

Максимум электромагнитного КПД и отношения M/I достигается в области индукций с максимумом магнитной проницаемости Вм. Это объясняется тем, что в этой области отношение намагничивающей составляющей тока к общему току минимально. Поэтому для обеспечения форсированного разгона с минимумом потерь напряжение питания выбирают таким, чтобы в роторе обеспечивалась бы индукция Вр=(0,9-1,2)Вм.