30. Синхронные машины специального назначения Реактивные двигатели

Рис.6.33 Принцип возникновения момента в реактивном синхронном двигателе

В основе работы реактивного двигателя лежит стремление явнополюсного ротора ориентироваться по оси магнитного поля (рис. 6.33).

Вращающееся магнитное поле статора представим в виде двух полюсов, которые вращаются с частотой . Возникающий при этом момент:

В реактивном синхронном двигателе не требуется обмотка возбуждения и возбудитель. Момент двигателя будет тем больше, чем больше различие между сопротивлениями и . В обычных двигателях при отношении и максимальное значение реактивного момента не превышает 25% номинального.

Поэтому для увеличения момента используют специальные конструкции роторов (рис. 6.34) у которых в стальном цилиндре делаются прорези, залитые алюминием. Так как алюминий не проводит магнитный поток, то в поперечном направлении магнитное сопротивлении в 4-5 раз меньше чем в продольном. Это приводит к увеличению момента. Алюминиевые прослойки замыкаются между собой и служат пусковой обмоткой.

Достоинства этих двигателей — простота конструкции, отсутствие возбудителя и невысокая стоимость.

Реактивные двигатели нашли широкое применение в устройствах автоматики, звуко- и видеозаписи и в других установках, требующих постоянства частоты вращения.

Гистерезисные двигатели

Статор гистерезисного двигателя такой как и у обычного. Ротор (рис.6.35) выполнен в виде кольца из магнитотвердого материала 1, насаженного на втулку 2 которая жестко соединена с валом 3. П

Рис.6.35 Ротор гистерезисного двигателя: 1 — кольцо из магнитотвердого материала; 2 — втулка; 3 — вал

Рис.6.36 Принцип возникновения момента в гистерезисном двигателе

од воздействием внешнего поля ротор намагничивается: на стороне обращенной к северному полюсу внешнего поля возбуждается южный полюс ротора, на стороне обращенной к южному полюсу внешнего поля — северный полюс ротора. Возбуждение полюсов на роторе объясняется ориентацией частиц ферромагнитного материала по направлению магнитного поля. Между разноименными магнитами возникают силы притяжения , которые при неподвижном поле (при ) направлены перпендикулярно касательной окружности ротора и не создают вращающего момента. При повороте внешнего поля (момент времени ) ротор мгновенно не перемагничивается из-за магнитного запаздывания (гистерезиса). В результате, направление действия силы смещается и возникает сила , направленная по касательной окружности ротора, т.е. создается вращательный момент . Этот момент называется гистерезисный, он не зависит от частоты вращения.

Рис.3.37 Механическая характеристика гистерезисного двигателя

В роторе возникают вихревые токи, которые, взаимодействуя с внешним полем создают асинхронный момент (тот же принцип что и у асинхронного двигателя). В отличие от гистерезисного асинхронный момент зависит от скольжения. Результирующий момент гистерезисного двигателя равен сумме моментов асинхронного и гистерезисного:

Механическая характеристика приведена на рис. 6.37. Гистерезисный двигатель может работать как в асинхронном, так и в синхронном режиме. Синхронный режим более экономичен, чем асинхронный, потому что асинхронный режим требует наличия вихревых токов, что связано с большими потерями в роторе.

Достоинства гистерезисных двигателей:

1. Простота конструкции.

2. Бесшумность и надежность в работе.

3. Легкий пуск: сравнительно большой пусковой момент и малый пусковой ток ( ).

4. Сравнительно высокий КПД.

Недостатки:

1. Низкий коэффициент мощности.

2. Высокая стоимость. Магнитотвердые материалы дорогие.

3. Качания при колебаниях нагрузки.