Синхронный Реактивный Двигатель Без Магнитов Класса Энергоэффективности Ie5

Синхронный Реактивный Двигатель Без Магнитов Класса Энергоэффективности Ie5

Номинальный крутящий момент можно контролировать в диапазоне частот вращения от 900 до 1500 оборотов в минуту. В самом низком диапазоне частот вращения с ростом температуры номинальная величина нагрузки снижается на 80 % от номинального крутящего момента. Благодаря сравнительной легкости ротора, его собственный момент инерции низок,поэтому двигатель быстрее разгоняется до номинальных оборотов, что приводит к экономии электроэнергии. Модели магнитных полей СРД, разработанные авторами, позволяют проводить расчеты электромагнитных параметров в электрических двигателях переменного тока любой конструкции. К числу индуктивных параметров СРД, которые определяют особенности его работы и протекающие в нем процессы, относятся индуктивности La, Lb, Lc и взаимоиндуктивности Mab, Mac, Mbc фазных обмоток статора. Индуктивности и взаимоиндуктивности статорных обмоток вследствие явнополюсности ротора являются периодическими функциями угла γ между осью фазы А и продольной осью d ротора, определяющего его положение в пространстве (рис. 1). В системах автоматического управления повышенной точности с широким диапазоном изменения скорости вращения в настоящее время большое применение получают синхронные реактивные электродвигатели (СРД).https://www.motivame.org/5901716769670570463-2/

Отверстия в роторных пластинах снижают коэффициент мощности, что в зависимости от типа преобразователя частоты, приводит к переразмериванию на один или два типоразмера. На настоящий момент в работе такой конструкции ротора не выявлено нестабильности. В настоящее время такие двигатели являются относительно дорогими, однако можно ожидать снижения цен в связи с увеличением объема производства. Синхронные реактивные двигатели (СРД) изготавливаются на базе асинхронных электродвигателей, в тех же габаритах и с теми же установочно-присоединительными размерами. По сравнению с асинхронными электродвигателями, СРД имеют более высокий КПД. СРД оснащаются датчиком положения ротора для работы с преобразователем частоты.

синхронный реактивный двигатель

На настоящий момент внедрение энергоэффективных двигателей может привести к значительному уменьшению энергопотребления и снижению факторов производства, вредных для окружающей среды. В связи с массовостью данного типа оборудования, увеличение КПД всех двигателей даже на 1 % в масштабах крупной страны приведет к экономии сумм, в пересчете на стоимость электроэнергии сопоставимых с крупными статьями государственного бюджета . В первой главе обозначены тенденции, обуславливающие необходимость проектирования и применения энергоэффективных общепромышленных электродвигателей, выделены современные требования к показателям энергоэффективности. Произведен аналитический обзор решений, позволяющих достичь передовых требований к КПД двигателя в условиях крупносерийного производства. Произведена оценка применения двигателя рассматриваемой конструкции наряду с другими доступными решениями.

Магнитное поле, которое прикладывается к анизотропному объекту “a”, создает вращающий момент если существует угол между осью d и линиями магнитного поля. Очевидно, что если ось d объекта “a” не совпадает с линиями магнитного поля, объект будет вносить искажения в магнитное поле. При этом направление искаженных магнитных линий будут совпадать с осью q объекта. Синхронный реактивный электродвигатель – синхронный электродвигатель, вращающий момент которого обусловлен неравенством магнитных проводимостей по поперечной и продольной осям ротора, не имеющего обмоток возбуждения или постоянных магнитов . Синхронные реактивные двигатели являются перспективным направлением для интеграции в новые системы и для модернизации старых систем электропривода. Больший КПД на всем диапазоне скоростей в сравнении с СДПМ и АД способствует в пользу выбора этого двигателя при разработке новых систем, соответствующих международному стандарту энергоэффективности IE4. Простота конструкции ротора и проверенная технология изготовления статора позволяют такому двигателю легко найти свое применение в насосных агрегатах и вентиляторах, а также в применениях с постоянным моментом и регулированием скорости вниз от номинала.

Он должен обеспечивать подачу на фазы двигателя однополярных импульсов, что позволяет выполнить его более надежным в сравнении с аналогичным преобразователем частоты для асинхронного электропривода – ликвидируется опасность сквозных коротких замыканий, упрощается защита. Среди большого числа исполнения коммутатора, разработанных для дискретного электропривода, удается найти варианты с наименьшим количеством дорогих ключей – транзисторов, снизив в итоге его стоимость.

eleven.7 представлены пусковые характеристики синхронного реактивного двигателя, имеющего xd о.е.; xq 0 45 о.е.; x d х ч 0 2 о.е.; Та 40 эл. Потери энергии в роторе отсутствуют, а ведь обычно процентов 30 потерь приходится именно на ротор. Так повышается и срок службы электродвигателя — снижается вредный нагрев. Масса синхронного реактивного электродвигателя и его габариты на 20% меньше чем у асинхронного той же мощности. В синхронных реактивных электродвигателях принцип создания момента вращения ротора несколько отличается от асинхронных и традиционных синхронных двигателей.

Типичная картина распределения магнитного поля четырехполюсного СРД, полученная в результате расчета, представлена на рис. Так как электромеханическое преобразование энергии в любой электрической машине осуществляется через магнитное поле, то непосредственное использование его для расчета, определения параметров и интегральных характеристик СРД является наиболее перспективным и актуальным. В третьей главе произведен аналитический обзор различных конструкций ротора СРД, проведено обоснование выбора применяемого варианта конструкции. Рассмотрены особенности магнитного расчета СРД без пусковой обмотки, с учетом насыщения и магнитных потерь, с применением метода конечных элементов. При подключении обмоток статора к переменному трехфазному току создается так называемое вращающееся магнитное поле. Плавное регулирования частоты вращения асинхронного двигателя может быть осуществлено за счет питания от преобразователя частоты. В большинстве случаев преобразователь частоты обеспечивает регулирование частоты вращения двигателя вниз от номинального значения.

Конструкция Синхронного Реактивного Двигателя

В такой ситуации всегда будет существовать момент, направленный на то, чтобы уменьшить полную потенциальную энергию системы путем уменьшения искажения поля по оси q (т.е. угол между осью d и линиями магнитного поля δ→0). Если угол δ сохранять постоянным, например, путем контроля магнитного поля, тогда электромагнитная энергия будет непрерывно преобразовываться в механическую. Кроме того, индуктивные сопротивления рассеяния определяются для СРД методом вынутого ротора . Поэтому одну из задач определения данных сопротивлений можно решить с помощью анализа картины магнитного поля СРД. Но если применить ротор с постоянными магнитами, то больше не нужно индуктировать ток для создания магнитного поля в роторе. Более широко, чем трехфазные, используются однофазные синхронные реактивные двигатели, принцип работы которых такой же; как и трехфазных. При исследовании и расчете асинхронного режима синхронных реактивных двигателей без пусковой обмотки могут быть использованы формулы, полученные в предыдущих параграфах.

Но основное достоинство KSB SuPremE заключается в том, что и при частичной нагрузке его эффективность настолько велика, что оставляет далеко позади все известные альтернативные варианты. Кривая крутящего момента при использовании двигателя мощностью 1,1 кВт соответствует мощности системы 1,5 кВт с оптимизированными характеристиками .

Существуют модели преобразователей частоты, позволяющие осуществлять двухзонное регулирование скорости, когда возможно регулирование вверх от номинального значения. Существенным недостатком этого способа является значительное уменьшение критического момента двигателя при увеличении частоты питающего напряжения . Благодаря сравнительной легкости ротора, его собственный момент инерции низок, поэтому двигатель быстрее разгоняется до номинальных оборотов, что приводит к экономии электроэнергии. Максимальный момент вращения оказывается прямо пропорциональным разнице между продольной и поперечной индуктивностями, и чем больше эта разница, тем большим получается вращающий момент ротора. Низкий момент инерции ротора, который представляет собой болванку без магнитов и обмоток.

Применение преобразователя частоты с активной коррекцией коэффициента мощности позволяет добиться максимального коэффициента мощности системы, что очень важно на любом современном производстве. Основные темы портала konstruktions.ru – электропривод, автоматизация, гидравлика и пневматика, электротехника, САПР/PLM, детали и материалы. Портал знакомит создателей машин и оборудования с новыми продуктами и решениями в области приводной техники.

Предлагается для решения данной проблемы использовать синхронный реактивный двигатель с удвоенной частотой вращения. Главная идея может быть объяснена с помощью рисунка представленного ниже. Объект “a” состоящий из анизотропного материала имеет разную проводимость по оси d и оси q, в то время как изотропный магнитный материал объекта “b” имеет одинаковую проводимость во всех направлениях.

Для нереверсивного варианта двигателя достаточного для реверсивного привода стеклоочистителя коммутатор (инвертор) может содержать два транзистора и два диода на фазу. Как это часто бывает, развитие СРД вызвано сразу несколькими факторами. С одной стороны, технологии силовой электроники сейчас позволяют массово производить простые и дешевые частотные преобразователи, обладающие функциями управления, о которых нельзя было мечтать раньше.

Основными недостатками реактивного двигателя являются сравнительно небольшой пусковой момент и низкий cos φ, не превышающий обычно 0,5. Это объясняется тем, что магнитный поток создается только за счет реактивного тока обмотки якоря, значение которого из-за повышенного сопротивления магнитной цепи машины довольно велико. Отдельным направлением является разработка энергосберегающего трехфазного синхронного реактивного двигателя с синусоидальным распределением обмотки статора, активно начавшаяся с 1960 гг.

Если магнитное поле вращается в это время, ротор также будет вращаться, потому что, если ротор не следует за вращением, он отклонится от этого угла и войдет в «высокое сопротивление», что приводит к восстановлению кручения. Это приводит к более низкой перегрузочной способности синхронного реактивного двигателя по сравнению с аналогичной характеристикой синхронного двигателя с постоянными магнитами.

Подобные электрические машины появились несколько десятилетий назад, но только недавно привлекли внимание производителей двигателей, а также инжиниринговых компаний по всему миру. МД – электромагнитный момент двигателя; IЯ – ток в якоре электродвигателя). Для частотно-регулируемого привода с СРД практически нет ограничений по применению в технических приложениях. Важным ограничением, пожалуй, является ограничение по максимальному и длительному значению развиваемого электромагнитного момента, имеющееся у электродвигателей любых типов. Особенно интересен ротор, который представляет собой вал с болванкой из шихтованной стали.

  • П-образные элементы 1 магнитопровода статора выполнены шихтованными из электротехнической стали и объединены в единую конструкцию с помощью двух колец three, выполненных из немагнитного материала.
  • Синхронные реактивные двигатели (СРД) изготавливаются на базе асинхронных электродвигателей, в тех же габаритах и с теми же установочно-присоединительными размерами.
  • А теперь представьте себе электрический двигатель с максимально простой конструкцией ротора.
  • Экспериментальные исследования двигателя проведены на испытательном стенде с прямым измерением момента.
  • Амплитуда момента прямо пропорциональна разницы между продольной Ldи поперечной Lqиндуктивностями.

Двигатели KSB SuPremE способны эффективно работать на различных частотах. При работе в расчетной точке SuPremE превосходят обычные асинхронные двигатели по КПД. При частичной загрузке разница КПД становится еще более впечатляющей (см. график). Такой выигрыш в энергопотреблении объясняется тем, что двигатель KSB SuPremE не является системой с прямым пуском (DOL-starting), требующей дополнительного питания для собственной работы. Номинальный крутящий момент можно регулировать в диапазоне частот вращения от a hundred and fifty до 2200 оборотов в минуту.

При этом явновыраженные полюсы ротора стремятся ориентироваться относительно поля так, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным. Вследствие этого появляются тангенциальные силы fт (рис. 7.5), образующие вращающий момент, и ротор вращается в том же направлении и с той же частотой вращения n1 , что и поле статора. Статья посвящена исследованию и расчету электромагнитных полей электрических машин переменного тока с помощью метода математического моделирования. Построена точная картина распределения магнитного поля усовершенствованного синхронного реактивного двигателя, используя которую, можно получить выражения, позволяющие преобразовать результаты расчета в электромагнитные параметры. Представлены модели электромагнитных полей синхронного реактивного двигателя, а именно распределение магнитного поля вдоль осей d, q c ротором и при вынутом роторе, дающие возможность их использования для расчета и определения его параметров. Самыми распространенными синхронными двигателями малой мощности являются синхронные реактивные двигатели. Статор синхронного реактивного двигателя аналогичен статору асинхронного двигателя; ротор двигателя отличается от короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя наличием впадин – вырезов.

Эти впадины на цилиндрической поверх-ности необходимы для работы реактивного РИкция ттоТа Двигателя в синхронном режиме, так как с их реактивного синх – помощью образуются в роторе явно выраженные ронного двигателя полюса. Величина реактивного момента пропорциональна при прочих равных условиях разности магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям машины. Применяются синхронные реактивные двигатели как трехфазные и как конденсаторные однофазные. Анализ предлагаемой конструкции синхронного реактивного двигателя с удвоенной частотой вращения ротора показывает, что существующие методики [7-9] проектирования электрических машин не позволяют провести конструктивный расчет данного двигателя. В связи с этим была разработана инженерная методика проектирования синхронного реактивного двигателя с удвоенной частотой вращения ротора, в основу которой положены параметры обобщенной электрической машины.

Производственные Мощности

При выходе на повышенную скорость, необходимо уменьшить ток намагничивания машины id, в результате чего, заметно упадет момент двигателя, а коэффициент мощности резко снизится в следствие потребления большего реактивного тока. Поэтому для применений в которых осуществляется работа на повышенных скоростях такие двигатели лучше не использовать. В таких преобразователях происходит разделение между сетью и питающим напряжением двигателя, а программное обеспечение позволяет корректировать выходной ток, создавая наиболее благоприятные условия работы двигателя (в GA700 режим EZOLV). Таким образом СРД оставляет за собой все преимущества, описанные выше, избегая недостатков возникавших ранее при работе от сети. Если все – таки происходит снижение коэффициента мощности, это может означать, что для данного применения должен быть выбран преобразователь на больший номинальный ток. Так как в роторе нет обмоток, поэтому через него не протекает активный ток с выделением тепла.

Электродвигатель KSB SuPremE – это единственный двигатель с преобразователем частоты, который соответствует требованиям эффективности IE4, и при этом не содержит магнитов. Поэтому он не только экономно расходует электроэнергию, но и помогает оптимизировать использование других ресурсов. Широкое применение получили так называемые конденсаторные однофазные реактивные двигатели, имеющие нормальную трехфазную обмотку. В зависимости от напряжения сети обмотка такого двигателя соединяется звездой либо треугольником (см. рис. 5-24). За счет низких потерь в роторе, синхронные реактивные двигатели имеют высокие температурные резервы. С таким тепловым запасом синхронные реактивные двигатели могут работать и в низком диапазоне частот вращения при более высоких перегрузках.

Его ротор представляет собой явнополюсную шихтованную конструкцию из тонколистовой электротехнической стали с короткозамкнутой пусковой клеткой. Отличительная особенность синхронных реактивных двигате­лей (СРД) — отсутствие у них возбуждения со стороны ротора. Основной магнитный поток в этом двигателе создается исключи­тельно за счет МДС обмотки статора. Перед тем как перейти к рассмотрению реактивного мотор-редуктора, разберем особенности работы синхронного реактивного двигателя. Для определения индуктивности рассеяния обмотки статора СРД без ротора была разработана модель, распределение магнитного поля в которой представлено на рис. В этом случае взаимоиндукция между обмотками статора и ротора отсутствует.

Высокая эффективность этих двигателей позволяет изготавливать их на ступень выше по мощности или более высоким КПД по сравнению с асинхронными электродвигателями. Предшественниками сегодняшней новации являются синхронно-реактивные двигатели, впервые запатентованные в конце XIX — начале XX веков. Вторая волна интереса к таким электрическим машинам поднялась на рубеже нового тысячелетия. НИПТИЭМ начал проводить научные исследования и разработки в этом направлении одним из первых в стране. Абсолютно жесткая механическая характеристика в разомкнутой системе. Это говорит о том, что двигатель способен поддерживать скорость на заданном уровне с большой точностью, до тех пор, пока момент не превысит максимальное значение.

Серия синхронных реактивных двигателей 1FP1 была спроектирована таким образом, что присоединительные размеры полностью совпадают с аналогичными по мощности асинхронными двигателями. Причиной банальна – предприятия, модернизирующие свои приводные системы, не хотят сталкиваться с проблемами сильного несовпадения по размерам нового оборудования с заменяемым, поэтому было решено унифицировать по присоединительным размерам серии СРД и асинхронных двигателей. Результаты, полученные при моделировании электромагнитных полей синхронного реактивного двигателя, подтверждают возможность использования расчета полей СРД для определения их электромагнитных параметров. При этом предполагается, что геометрия расчетных областей, свойства сред и параметры, характеризующие источники поля, неизменны в направлении оси z, как показано на рис. Вследствие этого описание геометрии, задание свойств, граничных условий и источников, а также обработка результатов проводится в плоскости xy, которую можно называть плоскостью геометрической модели. Процесс синхронного вращения ротора с вращающимся магнитным полем – это принцип работы так называемого «синхронного реактивного электродвигателя».

Примерами промышленных приложений для двигателей являются насосы, вентиляторы, компрессоры, дробилки, приводы конвейерных линий, металлообрабатывающие станки, центрифуги, прессы, подъемно-транспортные механизмы, упаковочные машины и другое. Такое широкое распространение делает электрические двигатели особенно привлекательным классом оборудования для реализации усовершенствований, увеличивающих КПД.

Приложенное к объекту 1 магнитное поле порождает момент вращения когда угол между осью b и линиями магнитной индукции B не равен нулю. Когда неравный нулю угол существует, объект 1 станет искажать приложенное магнитное поле B, и направление искажения будет совпадать с осью a объекта 1. Коммутатор, переключающий обмотки статора, может быть реализован в различных конфигурациях.

Эта обмотка является одновременно демпферной, которая способствует быстрому затуханию колебаний ротора. Синхронный реактивный двигатель (рисунок 37.2) в отличие от обычного синхронного двигателя не имеет обмотки возбуждения.

При расчете магнитных полей СРД методом конечных элементов использован прикладной программный пакет ELCUT. В этом случае вектор магнитной индукции имеет две составляющие Bx, By, а векторный магнитный потенциал , использующийся при решении таких задач, имеет единственную осевую составляющую . Целью данной статьи является представление предложенных авторами выражений, позволяющих по результатам расчета электромагнитных полей СРД получить их электромагнитные параметры. Снижение потерь в двигателях также позволяет снизить их габариты и повысить надежность. Значительное энергосбережение достигается также использованием регулируемого привода .

Больший КПД во всем диапазоне скоростей в сравнении с АД и СД с постоянными магнитами дает им преимущество при выборе двигателей для новых систем, соответствующих международным стандартам энергоэффективности IE4 и IE5. Благодаря простоте конструкции ротора и проверенной технологии изготовления статора такие двигатели найдут применение в насосных агрегатах и вентиляторах, а также в различных других системах с постоянным моментом вращения и регулированием скорости вниз от номинала.

Предполагается, что исследуемый двигатель имеет небольшую мощность (не более 50 Вт) и для его нагрузки используют ленточный тормоз маятникового типа МТ. Для измерения активной мощности, потребляемой двигателем из сети, в схеме применен однофазный ваттметр. Для предохранения амперметра А от повреждения большим пусковым током в схему включен ключ К2. Любая иная персональная информация неоговоренная выше (история покупок, используемые браузеры и операционные системы и т.д.) подлежит надежному хранению и нераспространению, за исключением случаев, предусмотренных в п.п. Эти двигатели используют в самопишущих измерительных приборах, а также в школьной практике (привод моделей, различных переключателей и даже привод устройств для вращения небольших новогодних елок). Кривая крутящего момента для примера с высоким КПД с мощностью 1,5 кВт (двигатель и инвертер мощностью по 1,5 кВт каждый).

Если раньше в электроприводе важно было обеспечить должный крутящий момент или оптимальный размер оборудования, то теперь на первый план вышла энергоэффективность. В СРД реактивная сила возникает в результате изменения магнитного сопротивления, и их производители ради повышения энергоэффективности применили роторные элементы специальной конструкции, управляющие силовыми линиями магнитного поля. Вентильный электродвигатель (ВД) — это замкнутая электромеханическая система, состоящая из бесколлекторной машины постоянного тока, с трапецеидальным распределением магнитного поля в зазоре, датчика положения ротора, преобразователя координат и усилителя мощности. Проведенные исследования показали, что модификации синхронно-реактивных двигателей, имеющих короткозамкнутую обмотку на роторе, также могут быть применены при непосредственном питании от сети переменного тока в вентиляторных приложениях с невысокой инерцией сопряженного механизма. Для управления синхронными реактивными двигателями необходим преобразователь частоты.

В последнее время большое признание получили двигатели с ротором типа рис. three.6,в, которые имеют значительную разность хdи хqпри относительно небольшом среднем воздушном зазоре. Благодаря такой конструкции, характеристики СРМД улучшаются в среднем на 30 ¸ 40 % по сравнению с ротором явнополюсной конструкции (рис.three.6,а). Таким образом, электродвигатель, имеющий ротор с постоянным магнитом подходит для низкой скорости, большого крутящего момента и большой обратной ЭДС на высокой скорости.