Mikrosilniki synchroniczne

Transkrypt

1 Mikoilniki ynchoniczne Specyfika eoii: R >0 z uwagi na ounkowo dużą waość ezyancji ojana nie wolno jej pomijać w analizie zjawik mikomazyny ynchonicznej. Zwykle wykozyywane ą óżne odzaje momeny ynchonicznego: Momen ynchoniczny wzbudzeniowy (ypowa mazyna ynchoniczna) Momen elukancyjny Momen hieezowy Pzykładowe konukcje winików: Zaada działania zwoju zwaego w celu uzykania pola wiującego:

2 Pzykłady ozwiązań konukcyjnych ilników z uzwojeniem pomocniczym zwaym

3

4 Czaami ouję ię ozwiązania budowy ojana wg Roea: żłobki ą wykonywana na zewnąz ojana i po uzwojeniu wpaowywane je jazmo.

5 Niekiedy ilniki ynchoniczne wielobiegunowe zailane ą jednofazowo, wówcza kieunek oboów winika mui być wymuzony popzez pecjalne uządzenia pomocnicze (piala, układ kzywek). MOMENT SILNIKA SYNCHRONICZNEGO: M m RE R + X e { [ ω Z U ( X X ) + ] Z q d q UE R X X X R X q( d q) ( + q) [ co ϑ Z R ( Xd Xq) + Xd( R + Xq) in ϑ ] + Z U R X X d q + [ coϑ + Z ( Xd Xq)( XdXq R ) in ϑ ]} Z dla: R 0 i X X : M e mue inϑ X ω d dla: R 0, E 0 i X X : M e m Xd X U ω X X d q q q q inϑ d d

6 SILNIK RELUKTANCYJNY: Indukcyjność: L ( Lq + Ld) + ( Ld Lq)coα Enegia pola magneycznego: i W m Li Momen: dwm M dα α ω δ I inω ąd: M i ( Ld Lq)inα M I ( Ld Lq)in ωin ( ω δ ) dla ω±ω waość śednia je óżna od zea i wynoi: Mś I ( Ld Lq)inδ

7 SILNIK HISTEREZOWY: Say w winiku: moc pola elekomagneyczneg: P e P P + P P P + P P Ph + P ąd momen: M P e k + k ω h h w w w Silnik hieezowy wynaleziony już w oku 900 pzez Seinmeza był do oanich la używany pawie wyłącznie jako ilnik pacujący pakycznie bez obciążenia ( napędy zegaów elekycznych, pzekaźników czaowych ip. ). Budowano ilniki hieezowe badzo małych mocy, pzeważnie waości miliwaów. Spawność ich wynoiła 0, do 0,5%. Obecnie na kuek lepzej znajomości zjawik magneycznych oaz dzięki uzykaniu nowych maeiałów feomagneycznych o zeokiej pęli hieezy ilniki ego ypu buduje ię o mocach pzekaczających nawe 500[W] i uzykujących pawność ponad 50%. Podawowe właściwości ego ypu ilnika ą naępujące: ilniki hieezowe mają amoczynny ozuch i ławo wpadają w ynchonizm, na kuek wpółdziałania momenów aynchonicznego i hieezowego ilniki pacują abilnie ównież pzy pzeciążeniach, pzechodząc z chaakeyyki ynchonicznej na aynchoniczną, momen ozuchowy je pzeważnie więkzy od momenu makymalnego, dzięki czemu ilnik chaakeyzuje ię badzo kozyną elekomechaniczną ałą czaową, pąd pobieany z ieci w czaie ozuchu, biegu jałowego i obciążenia znamionowego zmienia ię nieznacznie, co pogaza pawność ilników nieobciążonych, ale wpływa kozynie na ałą czaową i na yem zailający, ilnik en nie ma żadnych yków uchomych, co zapewnia ich ałą i bezawayjną pacę, pzy mocy mniejzej od 50 [W] i podwyżzonych częoliwościach zailania do waości 400 [Hz] ounek ciężau do mocy je kozyniejzy niż w innych ypach ilników o ałej pędkości oboowej,

8 na kuek dużego pądu magneującego wpółczynnik mocy je mały i wynoi od 0, do 0,6. Zaada działania Jeżeli wewnąz ojana o wielofazowym uzwojeniu umieścić winik wykonany z feomagneycznego wozywa, o winik en zacznie obacać ię w kieunku działania pola wiującego wywozonego pzez pąd pzepływający w uzwojeniach ojana. Momen oboowy winika będzie ię kładał z dwóch kładowych: z momenu aynchonicznego powającego na kuek wzajemnego oddziaływania wiującego pola ilnika i umienia wywołanego pądami wiowymi winika oaz zw. momenu hieezowego: M M H + M W M momen wypadkowy M H momen hieezowy M W momen aynchoniczny Momen aynchoniczny powaje podobnie jak w nomalnym ilniku aynchonicznym. Ponieważ ezyywność maeiału winika je duża, momen en oiąga woją najwiękzą waość pzy zahamowanym winiku i jego waość pada do zea pzy pędkości ynchonicznej. Powawanie momenu hieezowego można wyjaśnić w naępujący poób: jeżeli w feomagneycznym winiku zoanie wyodębniony elemenany magne umiezczony wzdłuż oi działania iły magneomooycznej F wywozonej pzez umień Ry.. o iły acia międzycząeczkowego pzeciwią ię pzemiezczeniu ego elemenanego magneu. Ponieważ weko iły F wiuje z pędkością ynchoniczną, na kuek działania wpomnianych ił naąpi pzeunięcie między wekoem iły F a oią magneu elemenanego. Wielkość ego pzeunięcia je zależna od ił międzycząeczkowych, popocjonalnych do wielkości opóźnienia magneycznego, czyli od odzaju maeiału, a ściśle od kzału jego pęli hieezy. Powawanie momenu hieezowego Ką γ wyępujący między linią działania iły F a oią magneu elemenanego nazywa ię kąem hieezy. Je o wielkość decydująca o waości momenu hieezowego, gdyż: M H cf*φ*inγ gdzie: F iła magneyczna ojana, φ umień winika, γ ką hieezy

9 Ką γ nie zależy od pędkości obacania ię winika. Ponieważ zaówno iła magneomooyczna ojana, jak ównież umień winika nie zależą od pędkości oboowej, więc i momen hieezowy je od niej niezależny. Sąd wnioek, że ilnik będzie pacował abilnie pzy pędkości ynchonicznej pzy obciążeniu nie więkzym niż jego makymalny momen hieezowy pzedawiony na yunku kolejnym odcinkiem OB. Chaakeyyka ilnika hieezowgo, M H momen hieezowy, M max momen ynchoniczny makymalny, M S momen obciążenia ilnika, M W momen aynchoniczny, - poślizg Jeżeli momen obciążenia będzie więkzy niż momen hieezowy, o ilnik będzie ównież pacował abilnie, ale pzy pędkości mniejzej od ynchonicznej o waość poślizgu, ilnik będzie pacował jako nomalny ilnik aynchoniczny ( odcinek AB ). Jeżeli ilnik hieezowy będzie napędzany dodakowym ilnikiem o pędkości więkzej od pędkości ynchonicznej, o będzie on geneaoem ynchonicznym ( odcinek OC ) lub aynchonicznym ( odcinek CD ). Budowa Podawowe odzaje konukcji ilników hieezowych Na ojanie o biegunach wydanych lub uajonych znajduje ię uzwojenie wykonane podobnie jak w ilniku aynchonicznym, kóe powinno zapewnić powanie wiującego pola

10 magneycznego. Elemenem pecyficznym dla ego ilnika je winik wykonany z maeiału magneycznie wadego o pęli hieezy możliwie jak najbadziej zbliżonej kzałem do pookąa. Rozóżnia ię naępujące podawowe odzaje konukcji winików hieezowych: - Winik, w kóym czynna wawa maeiału magneycznie wadego, wykonana w fomie cienkościennego cylinda, je umiezczona na dzeniu o wydanych lub uajonych biegunach wykonanych z miękkiego żelaza Ry.3a. W ym pzypadku umień magneyczny pzechodzi pzez wawę czynną w kieunku pomieniowym, na kuek czego waość indukcji w zczelinie i wawie czynnej je w pzybliżeniu jednakowa. - Winik, w kóym czynna wawa maeiału magneycznie wadego je oadzona na walcu niemagneycznym, umień pzenika wedy pzez ę wawę niepomieniowo, jak w pzypadku, ale ycznie, co powoduje że waości indukcji w zczelinie i wawie czynnej ą óżne Ry. 3b. - Winik, w kóym maeiał czynny je oadzony bezpośednio na wale Ry. 3c, je o pzypadek poykany pzeważnie pzy ilnikach najmniejzych o mocach zędu miliwaów. Winik aki je ównież częo wykonywany w fomie oddzielnych aczek z blach, naadzonych na wał w odległościach pzekaczających dwie gubości blachy Winik hieezowy aczowy W ilnikach hieezowych, w kóych je wymagany duży momen zamachowy, np. w ilnikach do napędu magneofonów, żyokopów ip., ouje ię częo konukcje z zewnęznymi winikami, gdzie część wiująca z wawą czynną je umiezczona na zewnąz nieuchomego ojana Ry.5. Silnik o winiku zewnęznym Konukcja a chaakeyzuje ię poważną zaleą echnologiczną, kóą je znacznie uławione uzwajanie mazyny, gdyż owae żłobki znajdują ię na zewnęznej powiezchni ojana, co umożliwia oowanie mechanicznego uzwojenia ojana za pomocą zwykłych nawijaek do winików. Jednakże omawiana konukcja nadaje ię jak wpomniano ylko do okeślonych odzajów napędów. Duża elekomechaniczna ała czaowa, będąca w ich pzypadku zaleą, je w innych pzypadkach wadą, nie pozwalającą na zeze ozpowzechnienie oowania ej konukcji.

11 Silnik ynchoniczny ypu SHS 36 ( pzeznaczony do napędu magneofonów o dwóch pędkościach pzeuwu aśmy, w badzo aych magneofonach, podukowanych do 96.) Je o ynchoniczny ilnik dwubiegowy hieezowy o zewnęznym winiku. Sojan winika wykonany z blach kzemowych, je pzymocowany do gónej płyy ilnika za pomocą ulei z nakęką. Wewnąz ulei ą oadzone łożyka amomaujące ze pieków pozków żelaza. Winik je wykonany z pieścienia ze pecjalnej ali opowej. Pieścień je wpaowany z aluminiową obudowę winika. Na zewnęznej powiezchni winika je naadzony dodakowy pieścień z miękkiej ali, ekanujący umień ozpozenia. Do gónej płyy ilnika je pzykęcona obejma w kzałcie liey U, obejmująca zewnęzny winik i anowiąca jednocześnie podpacie pionowe dla winika. Winik opiea ię na obejmie za pośednicwem kulki łożykowej. Końcówka wału je zlifowana badzo aannie. Dane echniczne: - napięcie znamionowe 0 [V] - makymalna moc pobieana 55 [W] - pąd znamionowy 0,3 [A] - pędkość oboowa pzy połączeniu w ójką 000 [ob/min] - pędkość oboowa pzy połączeniu w podwójną gwiazdę 500 [ob/min] Schema połączeń ilnika SHS 36

12 Schema uzwojeń ilnika SHS 36 Zaoowania mikoilników hieezowych: yokopy Magneofony i magneowidy Pogamaoy Pzekaźniki czaowe Zegay i inne; Zaley ilników hieezowych: Włany momen ozuchowy Małe pulacje momenu Niewielka zmiana pobou pądu od ozuchu do pędkości ynchonicznej Łagodne pzejście do pacy ynchonicznej Niezależność momenu hieezowego od częoliwości (dobe właściwości pzy eowaniu częoliwościowym) Silniki elukancyjne edukoowe Cechy chaakeyyczne: Sojan wywaza pole wiujące Liczba żłobków winika i ojana muzą być óżne łobki owae (wyaźna óżnica pzewodności magneycznej nad zębem i żłobkiem Pzykładowe konukcje ilników wielobiegunowych: Uzwojenia z biegunami kłowymi (np. alenao)

13 Niekiedy ilniki elukancyjne zaila ię popzez poowniki, wówcza pędkość maleje -konie (pzy poowniku jednopołówkowym)-je o efekem faku, że makimum umienia pojawia ię w dwukonie dłużzych odępach czau. Silniki akie nazywa ię ilnikami elukancyjnymi impulowymi) Podziałki zębowe ojana i winika można wyazić zależnościami: πr R π Jeśli pole ojana pzejdzie dogę od zęba do zęba 3 (czyli o podziałkę ) o winik pzebędzie dogę ówną óżnicy: Pędkość pola ojana: ω Pędkość winika:

14 ω Sąd, pzyjmując, że R ozymamy: ω ω Pędkość oboowa będzie więc ówna: p f n 60 Zwykle liczby żłobków dobiea ię jako: - p, wówcza: f n 0