Аннотация
Степанов В.М., Авдошин В.С. Анализ основных характеристик вентильно–реактивного электродвигателя, работающего в режиме генератора Рассмотрены преимущества использования вентильно-реактивной машины в различных технических сферах, конструктивные особенности вентильно-реактивного двигателя.
Общие сведения о вентильно-индукторном двигателе
Вентильно-реактивный электродвигатель представляет собой элекромеханическую систему, состоящую из электромашинной части (двигателя), вентильного коммутатора, датчика положения ротора и системы управления. Вентильно-реактивная электрическая машина довольно новый тип двигателей, хотя первый прототип был разработан в середине 60-х годов. Как любой электродвигатель, вентильно-реактивная машина обеспечивает преобразование электрической энергии, которая поступает от питающей сети, в механическую энергию. Система управления позволяет регулировать частоту вращения, момент, мощность и другие параметры, необходимые для выполнения различных задач в различных отраслях. Принцип действия вентильно-реактивного электродвигателя основан на свойстве ферромагнитных тел ориентироваться во внешнем магнитном поле таким образом, чтобы пронизывающий их магнитный поток принимал максимальное значение.
Вентильно-реактивная электрическая машина является электродвигателем, в котором возникает крутящий момент вследствие перемещения его подвижной части в положение, где индуктивность обмотки возбуждается максимально.
Движение подвижной части может быть вращательное или линейное, и конструктивное исполнение может быть, как внутри (рисунок), так и снаружи[1]. Обычно подвижная часть представляет собой простую деталь, выполненную из мягкого магнитного железа, такой формы, чтобы обеспечить максимальное изменение индуктивности. Геометрическая простота является одним из основных привлекательных особенностей: так как ни обмотки, ни постоянные магниты не используются, строго говоря, стоимость производства будет ниже, чем для других типов электромашин, в то время как надежность улучшена.
Ниже приведены основные отличительные свойства вентильно- реактивной машины:
- статор и ротор имеют явно выраженные полюса;
- обмотка статора включает в себя набор катушек, каждая из которых намотана на одном полюсе;
- возбуждение представляет собой последовательность импульсов тока, подаваемого на каждую фазу;
- при вращении ротора форма потока сцепления фазы должна иметь треугольный или зубчатый сигнал и не изменяться с течением времени.
Рисунок 1 – Сечение четырехфазного вентильно-реактивного двигателя
с 8 полюсами статора и 6 полюсами ротора. Каждая фазная обмотка
состоит из двух катушек, намотанных на противоположных полюсах
У вентильно-реактивного электродвигателя на роторе отсутствуют и магниты, и обмотки. Это является как преимуществом, так и недостатком. С одной стороны, это означает, что ротор имеет простую конструкцию, затраты и проблемы, связанные с постоянными магнитами (например, намагничивания и размагничивания) можно избежать. С другой стороны, возбуждение магнитами весьма значительно в небольших двигателях, и это ставит вентильно-реактивный двигатель в невыгодное положение. Зависимость от одного источника возбуждения в сочетании с влияниями краевого поля и магнитного насыщения в вентильно-реактивной машине вызывает нелинейные характеристики при его регулировании[2]. Для достижения эффективности при работе в генераторном режиме необходимо контролировать форму тока в электронном виде: в противном случае эффективность, уровень шума, а также использование преобразователей могут быть удручающими.
Особенностью вентильно-реактивного двигателя, работающего в генераторном режиме, являются повышенные электромагнитные и тепловые нагрузки, при которых достигаются удельные характеристики, сравнимые с аналогичными показателями классических вентильных двигателей. Магнитная энергия в воздушном зазоре максимальна, когда индукция в коронке зубца статора соизмерима с индукцией в зазоре. Данное условие выполняется только при использовании в двигателе шихтованных магниопроводов из высококачественных электротехнических сталей, которые имеют повышенные значения магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления. Главная цель – упрощение технологии и снижение стоимости используемых материалов. Упростить технологию производства двигателей и снизить производственные затраты возможно, если магнитопроводы статора и ротора изготавливать из сплошной заготовки конструкционной стали, имеющей удовлетворительные магнитные характеристики. При этом ухудшаются эксплуатационные показатели, в частности, уменьшается момент, увеличиваются потери в железе, усложняется тепловой режим двигателя.
Список использованной литературы
1.Афанасьев В.А., Голландцев Ю.А. Имитационное моделирование вентильного индукторно-реактивного двигателя. М.: ВНТИЦ, 2003. 140 с.
2.Каасик П.Ю. Магнитное поле и параметры электрических машин. Л.: ЛИАП-ЛЭТИ, 1981. 136с.