Обертовий момент реактивного двигуна

Обертання ротора реактивного двигуна відбувається під дією реактивного моменту, причина виникнення якого була розглянена раніше (див. 6.3). З виразу, що визначає величину реактивного моменту, випливає, що максимальне значення моменту Мр max наступає при навантаженні, що відповідає куту qкр=450 (рис. 7.2, крива 1).

image002

Рис. 7.2. Максимальне значення моменту Мр.

Але вираз (6.7) не враховує впливу активного опору обмотки статора на залежність Мр=f(q), який в реактивних двигунах малої потужності досить значний. Під впливом активного опору обмотки статора максимальне значення реактивного моменту наступає при qкр<450 (qкр=30¸400). Це збільшує крутизну кривої Мр=f(q) в її початковій частині (рис.7.2, крива 2), а тому, підвищує величину питомого синхронізуючого моменту Мпит.

Питомий синхронізуючий момент — це момент, що приходиться на 10 кута q

Мпит = DМр/Dq

і визначає стійкість роботи реактивного двигуна.

Максимальний момент реактивного двигуна прийнято називати моментом виходу з синхронізму. Справа в тому, що якщо навантаження на валу двигуна досягне значення, при якому кут q>qкр, відбудеться “випадання” двигуна із синхронізму. В цьому випадку ротор двигуна або зупиняється, або продовжує обертатися асинхронно під дією електромагнітного моменту, що створюється струмами пускової короткозамкненої обмотки.

З виразу (6.7) видно, що величина реактивного моменту пропорційна квадрату підведеної до двигуна напруги (image004). Тому, реактивні двигуни досить чутливі до коливань напруги мережі.

Представимо індуктивні опори обмотки статора по повздовжній xd і поперечній xq вісям у вигляді

xd = 2pf1Ld; xq = 2pf1Lq, (7.1)

де Ld i Lq — індуктивності обмотки статора по повздовжній і поперечній вісям:

image006 (7.2)

причому Ld i Lq — магнітні провідності по повздовжній і поперечній вісям машини.

Підставивши вирази (7.1) і (7.2) в (6.7), отримаємо формулу реактивного моменту:

image008 (7.3)

де RMq=1/Lq i RMd=1/Ld — магнітні опори по поперечній і повздовжній вісям машини.

З формули (7.3) випливає, що реактивний момент пропорційний різниці магнітних опорів по поперечній Rmq i повздовжній Rmd вісям машини.

З заглибленням впадин на роторі (див. рис.7.1, а) збільшується різниця магнітних опорів по поперечній і повздовжній вісям і реактивний момент збільшується, а тому, збільшується і мемент виходу із синхронізму.

Але заглиблення впадин на роторі доцільне лише до визначеної межі, так як з збільшенням глубини впадин збільшується середня величина повітряного проміжку. Це веде до зменшення обертового моменту в пусковому асинхронному режимі. Останнє приводить до зниження пускового моменту і моменту входу двигуна в синхронізм — найбільшого моменту опору, при якому ротор двигуна ще втягується в синхронізм. Для втягування в синхронізм необхідна частота обертання ротора не менше 0,95n1, тобто ковзання s£0,05.

На рис.7.3 зображений ряд залежностей електромагнітного моменту від ковзання при різних значеннях активного опору пускової клітки, причому image010 Величина моменту входа в синхронізм визначається ковзанням s=0,05. З зроблених на рисунку побудов видно, що чим більший активний опір пускової клітки, тим менший момент входу в синхронізм.

image012

Рис. 7.3. Ряд залежностей електромагнітного моменту від ковзання

Встановлено, що найкраще відношення між максимальним моментом (моментом виходу із синхронізму), початковим пусковим моментом і моментом входу в синхронізм отримується при слідуючих відношеннях дуги bп до полюсного поділу t і максимального повітряного проміжку dmax до мінімального dmin (див. рис.7.1, а):

bп/t = 0,5¸0,6; dmax/dmin = 10¸12.

Істотний недолік реактивних двигунів — низький коефіцієнт потужності, що обумовлено значною величиною намагнічуючої складової струму статора.

Нагадаємо, що в реактивному двигуні магнітний потік створюється виключно струмом статора: крім того, середнє значення повітряного проміжку через наявність впадин на роторі досить велике, що веде до підвищення опору магнітного кола машини. Вказані обставини являються також причиною низього ККД, який в двигунах потужністю в декілька десятків ват, як правило, складає 30¸40%, а в двигунах потужністю до 10 Вт — не перевищує 20%.

За габаритами реактивні двигуни більші синхронних і асинхронних двигунів звичайного типу, що пояснюється низьким ККД, малим cosj1 і невеликою величиною реактивного моменту.

image014

Рис. 7.4. Синхронний реактивний двигун.

В останній час з’явились синхронні реактивні двигуни, у яких значна різниця магнітних опорів по поперечній і повздовжній вісям утворюється не за рахунок глибини міжполюсних впадин, а за рахунок внутрішніх вирізів 1 в шихтованому сердечнику 2 ротора (рис. 7.4). Ці вирізи, як правило, заливаються алюмінієм. Такі двигуни володіють підвищеними пусковими і робочими властивостями.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье