Động cơ đồng bộ công suất thấp
Động cơ điện đồng bộ công suất thấp (micromotors) được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa, các thiết bị gia dụng khác nhau, đồng hồ, máy ảnh, v.v.
Hầu hết các động cơ điện đồng bộ công suất thấp chỉ khác với các máy có hiệu suất bình thường ở thiết kế của rôto, theo quy luật, không có cuộn dây trường, vòng trượt và chổi than ép vào chúng.
Để tạo ra mô-men xoắn, rôto được làm bằng hợp kim từ tính cứng, sau đó là từ hóa đơn trong từ trường xung mạnh, do đó các cực sau đó giữ lại từ hóa dư.
Khi sử dụng vật liệu từ tính mềm, rôto có hình dạng đặc biệt cung cấp điện trở từ khác nhau cho lõi từ tính của nó theo hướng xuyên tâm.
Tại thời điểm khởi động, động cơ đồng bộ hoạt động như một động cơ cảm ứng và mô-men xoắn ban đầu của nó được tạo ra do sự tương tác giữa từ trường quay của stato với dòng điện do nó gây ra trong cuộn dây rôto ngắn mạch. Khi động cơ được khởi động ở trạng thái kích thích, từ trường của nam châm vĩnh cửu của rôto quay tạo ra e trong cuộn dây stato. vân vân. v. tần số thay đổi và điều này gây ra dòng điện do đó xảy ra mô-men xoắn hãm.
Mô-men xoắn tạo ra trên trục động cơ được xác định bằng tổng các mô-men xoắn do ngắn mạch cuộn dây và hiệu ứng hãm, tức là phụ thuộc vào độ trượt. Trong quá trình tăng tốc của rôto, mô-men xoắn này đạt đến giá trị tối thiểu, với việc lựa chọn chính xác cuộn dây khởi động, sẽ lớn hơn mô-men xoắn danh nghĩa.
Khi tốc độ đạt đến tốc độ đồng bộ, rôto, do sự tương tác của trường nam châm vĩnh cửu với từ trường quay của stato, được kéo vào trạng thái đồng bộ và sau đó quay với tốc độ đồng bộ.
Hoạt động của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khác rất ít so với hoạt động của động cơ đồng bộ dây quấn.
Động cơ điện trở đồng bộ có rôto cực nổi làm bằng vật liệu từ tính mềm có các lỗ rỗng hoặc khe hở, do đó điện trở từ của nó theo hướng xuyên tâm là khác nhau. Rôto rỗng bao gồm các tấm thép điện được đóng dấu và có một cuộn dây khởi động ngắn mạch. Có những cánh quạt làm bằng vật liệu sắt từ rắn với các khoang tương tự.Rôto cắt bao gồm các tấm thép điện được đúc bằng nhôm hoặc vật liệu nghịch từ khác, hoạt động như một cuộn dây ngắn mạch.
Khi bật cuộn dây stato, từ trường quay sẽ quay và động cơ khởi động không đồng bộ. Sau khi hoàn thành quá trình tăng tốc của rôto đến tốc độ đồng bộ, dưới tác dụng của mômen phản ứng do sự khác biệt về điện trở từ theo các hướng xuyên tâm, nó đi vào trạng thái đồng bộ và được định vị so với từ trường quay của stato, do đó điện trở từ của nó đối với trường này là lớn nhất - nhỏ nhất.
Thông thường, động cơ điện trở đồng bộ được sản xuất với công suất định mức lên tới 100 W, và đôi khi còn cao hơn nếu chúng đặc biệt coi trọng tính đơn giản của thiết kế và tăng độ tin cậy. Với cùng kích thước, công suất định mức của động cơ điện trở đồng bộ nhỏ hơn 2 - 3 lần so với công suất định mức của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, nhưng chúng được thiết kế đơn giản hơn, khác nhau về giá thành thấp hơn, hệ số công suất định mức của chúng không vượt quá 0,5 và hiệu quả danh nghĩa lên tới 0,35 - 0,40.
Động cơ đồng bộ trễ có một rôto hợp kim từ tính cứng với chiều rộng trễ mạch… Để tiết kiệm vật liệu đắt tiền này, rôto được chế tạo theo cấu trúc mô-đun, trong đó trục được gắn vào ống bọc làm bằng vật liệu sắt hoặc nghịch từ, và là một hình trụ rỗng hoặc rắn được gia cố được lắp ráp từ các tấm được siết chặt bằng vòng khóa trên nó .Việc sử dụng hợp kim từ tính cứng để sản xuất rôto dẫn đến thực tế là khi động cơ đang chạy, các sóng phân bố cảm ứng từ trên các bề mặt của stato và rôto bị lệch so với nhau theo một góc nhất định, gọi là góc trễ, gây ra sự xuất hiện của mô-men xoắn trễ, hướng vào vòng quay của rôto.
Sự khác biệt giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và động cơ đồng bộ trễ là trước đây, rôto được từ hóa trước trong từ trường xung mạnh trong quá trình sản xuất máy, và sau đó, rôto được từ hóa bởi từ trường quay của stato.
Khi khởi động động cơ đồng bộ có độ trễ, ngoài mômen trễ chính trong các máy có rôto đặc, mômen xoắn không đồng bộ xảy ra do dòng điện xoáy trong mạch từ rôto, góp phần tăng tốc rôto, đưa nó vào trạng thái đồng bộ và hoạt động tiếp theo ở tốc độ đồng bộ với sự dịch chuyển không đổi của rôto so với từ trường quay của stato theo một góc được xác định bởi tải trọng trên trục máy.
Động cơ đồng bộ trễ hoạt động ở cả chế độ đồng bộ và không đồng bộ, nhưng trong trường hợp sau có độ trượt thấp. Động cơ đồng bộ có độ trễ được phân biệt bằng mô-men xoắn khởi động lớn, quá trình đồng bộ hóa trơn tru, dòng điện thay đổi nhẹ trong khoảng 20-30% trong quá trình chuyển đổi từ chế độ không tải sang chế độ ngắn mạch.
Những động cơ này có hiệu suất tốt hơn so với động cơ từ trở đồng bộ, được phân biệt bởi sự đơn giản của thiết kế, độ tin cậy và hoạt động im lặng, kích thước nhỏ và trọng lượng thấp.
Việc không có cuộn dây ngắn khiến rôto dao động dưới tải thay đổi, dẫn đến vòng quay của nó không đồng đều nhất định, làm hạn chế phạm vi ứng dụng của các máy được sản xuất với công suất định mức lên đến 400 W cho tần số công nghiệp và tăng , cả tốc độ đơn và tốc độ kép.
Hệ số công suất định mức của động cơ đồng bộ trễ không vượt quá 0,5 và hiệu suất định mức đạt 0,65.
Khi bật cuộn dây stato, do các vòng quay bị ngắn mạch, sự lệch pha được tạo ra theo thời gian giữa các từ thông của các phần không được che chắn và được che chắn của các cực, dẫn đến sự kích thích của từ trường quay. Trường này tương tác với rôto góp phần làm xuất hiện các mômen xoắn không đồng bộ và trễ, gây ra gia tốc của rôto, khi đạt đến tốc độ đồng bộ, dưới tác động của các mômen phản kháng và mômen trễ, đi vào trạng thái đồng bộ và quay theo hướng từ phần không được che chắn của cột sang phần được che chắn của nó ở nơi ngắn mạch quay.
Tôi có các động cơ đảo chiều, thay vì đoản mạch, người ta sử dụng bốn cuộn dây nằm trên hai phần của mỗi cực tách rời và đối với hướng quay được chấp nhận của rôto, cặp cuộn dây tương ứng được nối tắt.
Động cơ đồng bộ trễ phản kháng có kích thước và trọng lượng tương đối lớn, công suất danh định của chúng không vượt quá 12 μW, chúng hoạt động ở hệ số công suất rất thấp và hiệu suất danh nghĩa của chúng không vượt quá 0,01.
Các xung điện điều khiển động cơ bước đồng bộ được chuyển đổi thành một góc quay đã đặt, được thực hiện một cách rời rạc. Chúng có một stato, trên mạch từ có hai hoặc ba cuộn dây dịch chuyển không gian giống hệt nhau mắc nối tiếp với một nguồn năng lượng điện ở dạng xung hình chữ nhật tần số điều chỉnh được. Dưới tác động của các xung dòng điện, các cực của stato tương ứng được từ hóa với cực tính thay đổi. Sự thay đổi hướng của dòng điện trong cuộn dây stato dẫn đến sự đảo ngược tương ứng của từ hóa của các cực và thiết lập một cực đối diện mới.
Rôto cực nổi của động cơ bước có thể hoạt động và phản ứng. Một rôto hoạt động có một cuộn dây trường dòng điện trực tiếp, các vòng trượt và chổi than hoặc một hệ thống nam châm vĩnh cửu có cực tính xen kẽ và một rôto điện kháng được thực hiện mà không có cuộn dây trường.
Số cực trên rôto của động cơ bước bằng một nửa số cực trên stato. Mỗi lần chuyển mạch của cuộn dây stato sẽ làm quay từ trường tạo thành của máy và làm cho rôto chuyển động đồng bộ theo một bước.Chiều quay của rôto phụ thuộc vào cực tính của xung đặt vào cuộn dây stato tương ứng.