3.5.1 Особенности рабочего процесса синхронного двигателя с постоянными магнитами

В синхронных микродвигателях на роторе кроме блока постоянных магнитов устанавливают собранный из листовой стали пакет, в пазах которого размещают пусковую короткозамкнутую обмотку типа «беличья клетка». Последняя по окончании процесса пуска служит демпфером, препятствующим качаниям ротора. При радиальном расположении пакет ротора выполнен в виде кольца, напрессованного на блок постоянных магнитов, в котором имеются прорези, разделяющие полюсы разной полярности; размеры прорезей выбирают из условий оптимального использования энергии постоянных магнитов. При аксиальном расположении пакет ротора насаживают непосредственно на вал двигателя, а по его краям устанавливают один или два блока постоянных магнитов, выполненных в виде дисков. Пуск синхронных микродвигателей с постоянными магнитами обычно производят непосредственным включением в сеть. Разгон двигателя осуществляется за счет асинхронного вращающего момента М_ас , возникающего в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с током в пусковой обмотке ротора. Характерной особенностью рассматриваемого двигателя является то, что при пуске кроме асинхронного вращающего момента М_ас возникает еще и тормозной моментМт, образующийся из-за наличия на роторе постоянных магнитов. В процессе разгона двигателя поле постоянных магнитов пересекает обмотку статора и индуцирует в ней ЭДС Е_1п , изменяющуюся с переменной частотой, пропорциональной частоте вращения ротора. Для ЭДС Е_1п обмотка статора, присоединенная обычно к достаточно мощному источнику электрического тока, может считаться короткозамкнутой, вследствие чего в ней возникает переменный ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает тормозящий момент Мт. Двигатели с постоянными магнитами по сравнению с другими типами синхронных двигателей обладают хорошими энергетическими показателями (КПД и cos φ), повышенной устойчивостью работы в синхронном режиме и высокой стабильностью частоты вращения. Недостатком их является сравнительно большая стоимость, обусловленная дороговизной материала, из которого изготовляют постоянные магниты, и большая кратность пускового тока, что имеет значение при работе таких двигателей от полупроводниковых преобразователей. Электромагнитные процессы, происходящие в синхронных машинах с постоянными магнитами, в основном аналогичны электромагнитным процессам, происходящим в машинах с электромагнитным возбуждением. Однако на магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами, сильное воздействие ока­зывает МДС якоря. Значительному размагничивающему действию со стороны якоря постоянные магниты подвергаются во время пуска синхронного двигателя, когда ток якоря наибольший. Для снижения размагничивающего действия реакции якоря расстояние между полюсными наконечниками соседних полюсов в машинах с радиальным расположением постоянных магнитов обычно выполняют меньшим, чем в машинах с обмоткой возбуждения на роторе, а ширину полюсных наконечников — большей. В результате поток якоря Ф_aq в основном замыкается через полюсные наконечники, не подвергая размагничиванию постоянные магниты.