Nykyaikaiset synkroniset suihkumoottorit

Synkronisen suihkumoottorin toimintaperiaate

Synkronisissa suihkumoottoreissa roottorin vääntömomentin luomisen periaate eroaa jonkin verran asynkronisista ja perinteisistä synkronimoottoreista. Tässä ratkaiseva rooli annetaan itse roottorin ytimelle.

Synkronisen moottorin roottorissa ei ole käämiä, edes siinä ei ole oikosulkua. Sen sijaan roottorin ytimestä tehdään erittäin heterogeeninen magneettinen sähkönjohtavuus: roottorin magneettinen johtavuus eroaa magneettisesta johtavuudesta poikki. Tämän epätavallisen lähestymistavan ansiosta siinä ei tarvita sekä roottorin käämiä että kestomagneetteja.

Staattorin suhteen synkronisen suihkumoottorin staattorikäämi voidaan keskittää tai jakaa, kun taas staattorin ydin ja kotelo pysyvät normaalina. Koko ominaisuus on roottorin erittäin heterogeenisessa ytimessä.

Kolme pääroottorityyppiä ovat ominaisia ​​synkronisille suihkumoottoreille: poikittaisesti kerrostunut roottori, erillisillä napoilla varustettu roottori ja aksiaalisesti ositettu roottori.

Prosessin fysiikka on seuraava. Staattorin käämiin syötetään vaihtovirtaa ja se luo pyörivän magneettikentän roottorin ympärille, joka on suurin staattorin ja roottorin välisessä ilmaraossa. Pyörimismomentti saadaan siitä syystä, että roottori yrittää kääntyä koko ajan niin, että staattorin tuottaman magneettisen vuon magneettinen vastus olisi minimaalinen.

Suurin vääntömomentti on suoraan verrannollinen pitkittäisen ja poikittaisen induktanssin väliseen eroon, ja mitä suurempi tämä ero, sitä suurempi roottorin vääntömomentti.

Ymmärtääksemme tätä periaatetta käännymme lukuun. Anisotrooppisella esineellä 1 on erilainen magneettinen johtavuus akseleita a ja b pitkin. Tässä tapauksessa isotrooppisella esineellä 2 on sama magneettinen johtavuus kaikkiin suuntiin. Kohteeseen 1 kohdistettu magneettikenttä generoi pyörimismomentin, kun akselin b ja magneettisen induktion B linjojen välinen kulma ei ole nolla. Kun ei-nollakulma on olemassa, esine 1 vääristää sovellettua magneettikenttää B, ja vääristymissuunta osuu objektin 1 akselin a kanssa.

Staattorikäämin synkronisessa suihkumoottorissa luoma sinimuotoinen magneettikenttä pyörii tietyllä synkronisella kulmataajuudella, ja siksi on aina pyörimismomentti, joka pyrkii palauttamaan järjestelmän tilaan, jolla on pienin potentiaalinen kokonaisenergia.

Toisin sanoen, pyörimismomentti pyrkii aina vähentämään staattorin magneettikentän vääristymistä akselin suuntaan vähentämällä kulmaa induktiolinjojen B ja b-akselin välillä. Joten jos moottorin ohjauksella pyritään ylläpitämään tämän kulman vakio, niin mekaanista energiaa saadaan jatkuvasti sähkömagneettisesta.

Siten staattorin käämitysvirta aikaansaa magnetoinnin vääntömomentin olemassaololla, jolla pyritään poistamaan kentän vääristymä, ja ohjaamalla virtavaihetta roottorin sijainnin mukaan pyörivässä koordinaattijärjestelmässä (vääristyskulman arvon mukaisesti) saadaan synkronisen suihkumoottorin vääntömomentin hallinta.

Synkroniset suihkumoottorit tänään

Maailman johtavat sähkömoottoreiden valmistajat osoittavat nykyään erityistä kiinnostusta synkronisissa suihkumoottoreissa, vaikka ensimmäiset versiot patentoitiin jo 1800-luvun lopulla. Tosiasia, että synkronisten suihkumoottorien hyötysuhde ylittää olennaisesti huomattavasti Suosittujen induktiomoottorien tehokkuuspuhumattakaan tehotiheydestä.

Roottorissa ei ole energiahäviöitä, mutta yleensä roottorin osuus häviöistä on noin 30 prosenttia. Tämä pidentää sähkömoottorin käyttöikää - vähentää haitallista lämpöä. Synkronisen suihkumoottorin massa ja sen mitat ovat 20% pienemmät kuin saman asynkronisen saman tehon.

Uusittu kiinnostus synkronisiin suihkumoottoreihin liittyy nykyään ensisijaisesti nykyaikaisen tietokonemallinnuksen laajoihin mahdollisuuksiin, jotka mahdollistavat roottori- ja staattorisuunnitelmien tehokkaimpien versioiden löytämisen - tieteellinen tutkimus on tuottavampaa, ja synkronisten suihkumoottorien nykyaikaisten versioiden hyötysuhde on tuolloin jo 98%. kuten asynkronisissa versioissa, hyötysuhde ei perinteisesti ylitä 90%.

Synkroniset suihkumoottorit valmistetaan nykyään asynkronisten moottorien perusteella, ja samoilla mitoilla ja asennusmitoilla saavutetaan parempi hyötysuhde, suurempi ominaisteho saavutetaan.

Edut ja haitat

Ohutlevyisestä sähköteräksestä valmistetulla synkronisen moottorin roottorilla on yksinkertainen ja luotettava rakenne ilman oikosulkukelaa ja ilman magneetteja, joten roottorissa eliminoidaan haitallista lämmitystä aiheuttavat virrat - käyttöikä pidentyy ja magneettien puuttuminen vähentää tuotteen kustannuksia, mukaan lukien pienennetyt ylläpitokustannukset .

Roottorin suhteellisen keveyden vuoksi sen oma hitausmomentti on pieni, joten moottori kiihtyy nimellisnopeuteen nopeammin, mikä säästää energiaa.

Taajuusmuuttaja nopeussäätimenä tekee moottorin ohjauksesta erittäin joustavan laajalla toimintanopeusalueella. Puutteista se on vain yksi: taajuusmuuttajan tarve.

Taajuusmuuttajan käyttö aktiivitehokertoimen avulla mahdollistaa järjestelmän suurimman tehokertoimen saavuttamisen, mikä on erittäin tärkeää kaikessa nykyaikaisessa tuotannossa.