Редукторные двигатели обычно выполняют на небольшие частоты вращения и мощности от 1 до 40 Вт; КПД этих двигателей составляет 20...40%. Вследствие низкой частоты вращения редукторные двигатели не требуют ухода в течение всего срока службы.
ГИСТЕРЕЗИСНЫЙДВИГАТЕЛЬ
Гистерезисным двигателем называют синхронный двигатель, вращающий момент которого создается за счет явления гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала ротора.
В синхронных двигателях этого типа поле возбуждения образуется за счет остаточной намагниченности магнитопровода ротора, выполненного из магнитно-твердого материала. В отличие от магнитоэлектрических синхронных машин, магнитопровод ротора которых подвергается предварительному намагничиванию в специальном устройстве, ротор гистерезисных машин намагничивается вращающимся полем обмотки якоря в процессе пуска.
Статор в гистерезисном двигателе выполняется так же, как и в других машинах переменного тока; обмотка статора может быть трехили двухфазной (с конденсатором в одной из фаз). Ротор двигателя представляет собой стальной цилиндр, выполненный из магнитотвердого материала (имеющего широкую петлю гистерезиса) без обмотки. Применение обычной электротехнической стали для изготовления ротора не позволяет получить достаточно большой электромагнитный момент, поэтому используют специальные магнитотвердые сплавы. Для экономии дорогих специальных сплавов роторы гистерезисных двигателей выполняют сборными: в виде массивного или шихтованного (из отдельных изолированных пластин) кольца из кобальтовой стали, насаженного на стальную или алюминиевую втулку.
Устройство гистерезисного двигателя: 1 — корпус; 2 — пакет статора; 3
— обмотка статора; 4 — кольцо из магнитотвердого материала; 5 — ротор; 6 — вал; 7 — фланец; 8 — запорное кольцо.
Ротор гистерезисного двигателя намагничивается под действием магнитного поля статора. При синхронной частоте вращения ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного поля статора иосьмагнитногополяротораотстаетотосиполястаторанаугол θr, вследствие чего возникают тангенциальные составляющие fт сил взаимодействия между ротором и статором и вращающий момент Мг. Режим работы гистерезисного двигателя при синхронной частоте вращения не отличается от режима аналогичного синхронного двигателя с постоянными магнитами. Максимальное значение угла θΓ определяется только свойствами материала ротора; этим же определяется и значение максимального момента Мг в синхронном режиме. Чем шире петля гистерезиса ферромагнитного материала ротора, тем больше угол θΓ и гистерезисный момент Мr. При асинхронном режиме ротор перемагничивается — при неизменном угле θΓ и неизменном гистерезисноммоменте.
При пуске гистерезисный двигатель развивает при любых скольжениях s > 0 одинаковый электромагнитный момент. Если этот момент несколько превосходит момент сопротивления, то двигатель достигает синхронной скорости. Работает как магнитоэлектрический синхронный двигатель, его ротор не перемагничивается, гистерезисные потери в нем отсутствуют. При снижении момента сопротивления машина остается в синхронном режиме, при изменении знака момента машина по-прежнему остается в синхронном режиме, но работает как генератор. При внешнем моменте, превышающем максимальный момент и направленном в сторону вращения, ротор выпадает из синхронизма и вращается со скоростью, превышающей синхронную;машинагенерируетприэтомэнергиювсеть.
Схема возникновениягистерезисного момента(а) и зависимость моментовгистерезисного двигателяот скольжения (б)
При пуске двигателя, когда частота вращения ротора не равна n1, кроме гистерезисного момента Мг появляется также асинхронный момент Мас, возникающий в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревыми токами, индуцируемыми этим полем в роторе. Так как ротор имеет большоеактивноесопротивление, то зависимость Mac=f(s) близкак линейной и асинхронный момент имеет максимальное значение при s=1. Результирующиймомент
Гистерезисные двигатели могут работать как в синхронном,
так и в асинхронном режиме. При переходе гистерезисного двигателяв асинхронныйрежим его КПД резко уменьшается.
.Достоинствами гистерезисных двигателей являются простота конструкции, надежность в работе, малый пусковой ток (Iп/Iном=1,2...1,5), плавность входа в синхронизм, бесшумность и сравнительно высокий КПД — до 60%. К недостаткам относятся повышенная стоимость из-за значительной стоимости магнитотвердых сплавов и трудности их обработки, низкий cosφ (0.4...0,5) и склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки. Гистерезисные двигатели выпускают на мощность до 2000 Вт и частоту 50, 400 и 500 Гц в трех- и двухфазном исполнениях.
Шаговые (импульсные) двигатели
Шаговые (импульсные) двигатели представляют собой синхронные микродвигатели, у которых питание фаз обмотки якоря осуществляется путем подачи импульсов напряжения от какоголибо (например, электронного) коммутатора. Ротор под воздействием каждого импульса перемещается на некоторый вполне определенный угол, называемый шагом. Коммутатор преобразует заданную последовательность управляющих импульсов в m-фазную систему одно- и двухполярных прямоугольных импульсов напряжения. Такие двигатели применяются в системах автоматического управления, например в станкахспрограммнымуправлением.