Motor cu reluctanta supapei
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 13 noiembrie 2013; verificările necesită 37 de modificări .Motorul cu reluctanță a supapei (WRM) este o mașină sincronă fără perii , pe înfășurările statorului cărora se aplică impulsuri de tensiune cu o frecvență controlată, creând un câmp magnetic rotativ. Cunoscut și sub denumirea de motor cu reluctanță comutată [1] [2] , și termenul în limba engleză consacrat Motor cu reluctitate comutată (SRM) [3] [4] . Cuplul apare din cauza dorinței rotorului într-o poziție în care fluxul magnetic al statorului trece de-a lungul axei rotorului, realizat din material magnetic moale , cu cea mai mică rezistență magnetică. Merită să se facă distincția între această mașină electrică și un motor de supapă-reluctanta cu excitație independentă [5] , precum și un motor sincron cu reluctanta [6] (motor sincron cu reluctanta [7] [8] ), principiul generării unui moment electric iar metoda de control pentru care este diferită.
Avantaje
Motoarele/generatoarele cu reluctanta supapelor au urmatoarele avantaje:
Design simpluRotorul și statorul sunt realizate sub formă de pachete din tablă de material moale magnetic . Nu există înfășurări și magneți permanenți pe rotorul WFD. Înfășurările de fază sunt situate numai pe stator. Pentru a reduce complexitatea bobinelor de fabricație, înfășurările statorului pot fi realizate separat și apoi puse pe polii statorului.
Capacitate ridicată de întreținereSimplitatea înfășurării statorului crește capacitatea de întreținere a VRD / VRG, deoarece pentru reparații este suficientă schimbarea bobinei defectate.
Fără întrerupător mecanicControlul convertorului electromecanic al acționării / generatorului electric se realizează folosind elemente semiconductoare de putere foarte eficiente - tranzistoare IGBT sau MOSFET (HEXFET), a căror fiabilitate depășește semnificativ fiabilitatea pieselor mecanice - colectoare, perii.
Fără magneți permanențiVRD/VRG nu conține magneți permanenți nici pe rotor, nici pe stator, în timp ce concurează cu succes din punct de vedere al caracteristicilor cu motoarele electrice cu reluctanță cu magneți permanenți (VEMPM). În medie, cu aceleași caracteristici electrice și de greutate și dimensiune, VRD/VRG are un cost de 4 ori mai mic, o fiabilitate semnificativ mai mare, o gamă mai largă de viteze de rotație, o gamă mai largă de temperaturi de funcționare. Structural, în comparație cu VEDPM, VRD/VRG nu are nicio limitare de putere (în practică, puterea VEDPM este limitată de o limită de aproximativ 40 kW). VEDPM necesită protecție împotriva prafului metalic, le este frică de supraîncălzire și câmpuri electromagnetice puternice, în cazul unui scurtcircuit, înfășurările se transformă într-un sistem de aprindere spontană. Motoarele/generatoarele cu reluctanță ale supapelor nu prezintă toate aceste dezavantaje.
Cantitate mică de cupruFabricarea VRD / VRG necesită în medie de 2-3 ori mai puțin cupru decât pentru un motor electric de colector de aceeași putere și de 1,3 ori mai puțin cupru decât pentru un motor electric asincron .
Disiparea căldurii are loc în principal pe stator, în timp ce designul ermetic, răcirea cu aer sau apă este ușor de realizat.În modul de funcționare, nu este necesară răcirea rotorului. Este suficient să folosiți suprafața exterioară a statorului pentru a răci WFD/VRG.
Caracteristici mari de greutate și dimensiuneÎn cele mai multe cazuri, WFD/VRG poate fi realizat cu un rotor tubular. Grosimea spatelui rotorului trebuie să fie de cel puțin jumătate din lățimea stâlpului. Prin selectarea numărului de poli ai statorului și rotorului, a caracteristicilor de masă și mărime ale motorului/generatorului electric, puterea acestuia la un interval dat de cuplu și viteză poate fi optimizată.
Intensitate scăzută a munciiSimplitatea designului WFD/VRG reduce complexitatea fabricării acestuia. De fapt, se poate realiza chiar și la o întreprindere industrială care nu este specializată în domeniul electrotehnicii. Producția în serie a VRD/VRG necesită echipamente mecanice convenționale - matrițe pentru fabricarea miezurilor laminate de stator și rotor, mașini de strunjit și frezat pentru prelucrarea arborilor și a părților corpului. Operațiunile intensive din punct de vedere tehnologic și tehnologic complexe, de exemplu, fabricarea unui comutator și a periilor unui motor de comutator sau umplerea unei cuști rotorului a unui motor asincron, lipsesc aici. Potrivit estimărilor preliminare, laboriozitatea fabricării unui EMF al unui motor cu reluctanță comutată este cu 70% mai mică decât laboriozitatea fabricării unui motor colector și cu 40% mai puțin decât laboriozitatea fabricării unui motor electric asincron .
Flexibilitatea aspectuluiSimplitatea înfășurării statorului și absența înfășurărilor și a magneților pe rotor oferă WFD/VRG o flexibilitate ridicată a aspectului. Designul motorului / generatorului electric poate fi plat, alungit, inversat, sectorial, liniar. Pentru a produce o serie întreagă de motoare / generatoare electrice cu putere diferită, puteți utiliza același set de matrițe pentru tăierea rotorului și a statorului, deoarece pentru a crește puterea este suficient să creșteți lungimea setului rotorului și, respectiv, a statorului. . Nu este dificil să fabricați o mașină cu statorul situat atât în afara rotorului, cât și invers, precum și să încorporați electronice în corpul mașinii. Schimbarea factorului de reducere electromagnetică vă permite să creați mașini pentru condiții ușoare și, dimpotrivă, dificile de lucru, inclusiv motoare cu cuplu. Pentru a conduce unele mașini de lucru, este mai profitabil să aveți motoare electrice liniare cu o mișcare alternativă a unei tije dințate (analog cu un rotor). Într-un număr de cazuri, poate fi utilizată proiectarea binecunoscută, dar ineficientă în cazul unui motor electric asincron, a unei mașini cu arc-stator, al cărei stator acoperă arcul circumferinței rotorului accesibil pentru plasare, care poate fie un arbore cu o roată dinţată.
Fiabilitate ridicatăSimplitatea designului oferă VRD/VRG o fiabilitate mai mare decât fiabilitatea altor tipuri de mașini electrice. Independența structurală și electrică a înfășurărilor de fază asigură funcționarea WFD chiar și în cazul unui scurtcircuit complet al bobinei polare a uneia dintre faze. VRG rămâne operațional chiar și după defecțiunea uneia sau a două faze.
Gamă largă de viteze (de la unități la sute de mii de rpm)Reducerea electromagnetică vă permite să creați motoare electrice „cuplu” de dimensiuni mici pentru acționarea roboților, manipulatoarelor și a altor mecanisme de viteză redusă sau generatoare de mare eficiență cu viteză redusă pentru centralele eoliene sau valurilor. În același timp, viteza de rotație a VRD/VRG de mare viteză poate depăși 100.000 rpm.
Eficiență ridicată pe o gamă largă de vitezeEficiența practic realizabilă a unui motor/generator cu reluctanță de 1 kW poate fi de până la 90% în intervalul de reglare a vitezei de 5-10 ori. Eficiența mașinilor electrice mai puternice poate ajunge la 95-98%.
WRM este adesea confundat cu un motor sincron cu reluctanță (SRM), ale cărui înfășurări ale armăturii sunt alimentate cu tensiuni care variază sinusoidal, fără feedback cu privire la poziția rotorului. SynRM are o eficiență scăzută, care nu depășește 50% pentru motoarele electrice de putere mică și până la 70% pentru mașinile electrice de mare putere.
Natura în impulsuri a sursei de alimentare EMF oferă andocare convenabilă cu electronice digitale moderneDeoarece VRD/VRG este alimentat (excitat) de impulsuri unipolare, este necesar un comutator electronic simplu pentru a controla EMF. Prin controlul ciclului de lucru al impulsurilor tranzistoarelor de putere ale comutatorului electronic, puteți schimba fără probleme forma impulsurilor de curent ale înfășurărilor de fază ale motorului sau generatorului electric.
Control electronic al caracteristicilor electrice și mecanice, mod de funcționareCaracteristica mecanică naturală a WFD/VRG este determinată de principiul reactiv al mașinii electrice și este apropiată de forma hiperbolică. Proprietatea principală a unei astfel de caracteristici - constanța puterii pe arborele mașinii - se dovedește a fi extrem de utilă pentru acționările electrice cu o sursă de putere limitată, deoarece condiția de nesuprasarcină a acesteia este ușor de realizat în acest caz. Utilizarea unui sistem de control în buclă închisă cu feedback de viteză și sarcină face posibilă obținerea de caracteristici mecanice de orice formă dată, inclusiv cele absolut rigide (astatice), și nu duce la o complicație semnificativă a sistemului de control. De fapt, domeniul caracteristicilor mecanice disponibile acoperă continuu toate cele patru cadrane ale planului cuplu-viteză în limitele unei anumite acționări.
Convertor electromecanic cu cost redusCostul WFD se dovedește a fi cel mai mic dintre toate modelele cunoscute de mașini electrice. Costul în sistemul de acționare electric luat în considerare poate fi considerat un convertor electronic, care este un element indispensabil al tuturor acționărilor electrice controlate moderne. Cu toate acestea, prețurile pentru produsele electronice de putere au o tendință constantă de scădere pe măsură ce amploarea producției se dezvoltă. Excluderea din compoziția dispozitivelor de comutare VRD / VRG, a căror fabricare necesită creșterea continuă a prețului cuprului, ajută, de asemenea, la reducerea costurilor.
În cele din urmă, eficiența economică a WFD crește și ca urmare a unui consum de energie semnificativ mai mic datorită eficienței ridicate a motorului electric și a utilizării celor mai economice strategii de control în moduri de funcționare dinamice.
Dezavantaje
Motoarele/generatoarele cu reluctanță ale supapelor au următoarele dezavantaje [9] :
factor de putere redusSe datorează unei valori semnificative a componentei de magnetizare a curentului statorului.
eficiență scăzută la putere redusăLa motoarele cu reacție cu o putere de câteva zeci de W, eficiența este de 30-40%, iar la motoarele cu o putere de până la 10 W, nu depășește 10%.
motoarele reactive au dimensiuni mai mari decât motoarele sincrone și asincroneAcest lucru se datorează eficienței scăzute, cuplului reactiv mic și mic.
Vezi și
Note
- ↑ N.F. Ilyinsky. Acționare electrică cu valvă-inductor: probleme și perspective de dezvoltare // Editura MPEI, 111250, Moscova, str. Krasnokazarmennaya, 14. - 2007. Arhivat la 28 septembrie 2020.
- ↑ Alyamkin D. I. Dezvoltarea și cercetarea unui antrenament electric cu două faze supapă-inductor pentru pompe de apă caldă // MPEI: disertație. - 2011. Arhivat 27 martie 2022.
- ↑ Motor cu reluctantă comutat . Preluat la 1 aprilie 2021. Arhivat din original la 11 martie 2021.
- ↑ Jin-Woo Ahn, Ph.D. Motor de reticență comutat // Universitatea Kyungsung Coreea. Arhivat din original pe 2 martie 2022.
- ↑ Kozachenko V. F., Ostrirov V. N., Lashkevich M. M. Transmisia electrică bazată pe un motor cu reluctanță comutată cu excitație independentă // Inginerie electrică: jurnal. - 2014. - Februarie. Arhivat din original pe 5 februarie 2020.
- ↑ Motoarele cu reluctanță sincronă sunt promițătoare în multe aplicații industriale (26 iulie 2018). Preluat la 1 aprilie 2021. Arhivat din original la 18 ianuarie 2021.
- ↑ ABB. [ https://www.smlgroup.ru/f/baldor_sinkhronnyye_dvigateli_nizkogo_napryazheniya.pdf Motor cu reluctantă sincronă IE4 de joasă tensiune și pachet de antrenare] (engleză) . Catalog de produse ABB .
- ↑ CM Donaghy-Spargo. Tehnologia motoarelor cu reticență sincronă: oportunități industriale, provocări și direcție viitoare // Universitatea Durham. - 2016. Arhivat la 14 aprilie 2019.
- ↑ Katzman, 1979 , p. 218-221.
Literatură
- Gerasimov V. G., Kuznetsov E. V., Nikolaeva O. V. Inginerie electrică și electronică. Carte. 2. Dispozitive electromagnetice și mașini electrice. - M . : „Energoatomizdat”, 1997. - 288 p. — ISBN 5-283-05005-X .
- Katsman M. M., Yuferov F. M. Mașini electrice ale sistemelor automate. - M . : „Școala superioară”, 1979. - 261 p.
Link -uri
- Principalele avantaje ale motoarelor/generatoarelor cu reluctanță ale supapelor
- Motor cu reacție comutat
- Modelul matematic al unui motor cu reluctanță comutată
- Caracteristici ale funcționării unui motor cu reluctanță comutată atunci când este alimentat de o rețea de curent alternativ (Rezumat al unei lucrări de master)