Типы электродвигателей

Автор Toman, 05 сентября 2022, 20:41

« назад - далее »

Toman

Совсем недавно я думал, что есть только один тип электродвигателей без каких-либо обмоток или постоянных магнитов в роторе, и его можно называть просто "индукторный".
Но вот, оказывается, это, мягко говоря, не совсем так - и таких типов двигателей несколько, принципиально различающихся и по конструкции, и по принципу управления. (И при этом по крайней мере две разновидности разных типов могут внешне выглядеть очень похоже друг на друга).

Как я себе изначально представлял тот тип, который считал единственным? Ну, в середине некий ротор, анизотропный по магнитной проницаемости - может быть, зубчатый, может быть, слоёный, с чётным числом "полюсов", в выключенном состоянии двигателя не различающихся между собой. А вокруг - статор с явными или неявными полюсами и некоторым количеством фаз, способный создавать вращающееся (под управлением соответствующей электроники) магнитное поле, которое, если смещено на какой-то угол относительно "полюсов"/зубцов ротора, стремится втянуть ротор в положение, при котором эти его "полюса"/зубцы встали бы напротив мгновенных эффективных полюсов статора. И если управляющая электроника, например, будет постоянно поддерживать наивыгоднейший угол между полем статора и ориентацией ротора, на роторе будет иметь место некоторый приблизительно постоянный момент, а само поле статора будет при этом вращаться синхронно с ротором.

Да, такой тип двигателей действительно существует, и стал очень модным/популярным в последние годы. По-английски он называется Synchronous Reluctance Motor (SynRM), по-русски - синхронный реактивный двигатель. Часто выполняется на основе конструкции стандартных промышленных трёхфазных асинхронных двигателей с неизменным статором и его распределёнными обмотками, лишь заменой короткозамкнутого ротора с "беличьей клеткой" обычно на слоёный магнитно-анизотропный ротор. Но есть и явнополюсные варианты исполнения с сосредоточенными обмотками, в них и ротор может быть выполнен в виде зубчатого.

Для питания такого двигателя подходят обычные (для управляемого асинхронного привода, и потому давно массово выпускаемые промышленно) инверторы на основе двухключевых т.н. стоек, питание предполагается в виде традиционно приближенного к синусоидальному, и обеспечивается посредством ШИМ.

Как раз этот-то тип обычно и не называют индукторным, хотя я думал, что "обычный индукторный двигатель" - это вот именно это :)

Toman

А собственно "обычным индукторным двигателем" (ну или, официальнее, вентильно-индукторным (ВИД) или вентильно-индукторным с самовозбуждением (ВИД СВ), а по-английски switched reluctance motor - SRM) нынче, оказывается, называют совсем другое. Хотя и внешне похожее. Там тоже магнитно-анизотропный ротор (обычно зубчатый, чаще всего с 4 или 6 зубцами) и отдельные полюса статора с сосредоточенной обмоткой, как и в соответствующем варианте исполнения предыдущего типа. Но есть одна большая разница. В этом типе поле не вращается вместе с ротором, а число полюсов статора не равно числу зубцов ротора умножить на число фаз, а вместо этого, например, при 4-зубцовом роторе полюсов 6, или при 6-зубцовом роторе полюсов 8, и обмотки пар противолежащих полюсов включаются отдельными импульсами (в классическом варианте управления - прямоугольными, без всякой ШИМ) тогда, когда это будет создавать вращающий момент в требуемую сторону. При таком исполнении, когда число зубцов ротора меньше числа полюсов, обмотки полюсов должны включаться в направлении, противоположном направлению вращения ротора, и столько раз за оборот, сколько на роторе этих зубцов.
Более того, в классическом варианте подключения/управления, насколько я понял, у каждой пары полюсов даже не меняется полярность (а это значит, что ротор всё время приходится перемагничивать туда-сюда), после чего авторы досадуют, что в стандартной промышленно производимой элементной базе для преобразователей - тех самых т.н. стойках - половина транзисторов не используется (если бы речь шла о чередовании импульсов противоположной полярности, то, очевидно, использовались бы все транзисторы).
Алгоритмы управления такими двигателями довольно сложны, особенно когда речь идёт о работе на большой частоте вращения. Хотя для малых (или для узкого диапазона) частот вращения и для применений, где не очень принципиальна экономичность, существует предельно упрощённый принцип управления с включением и выключением  обмоток по некоторым фиксированным углам поворота ротора. В общем, всё это выглядит больше похоже на здоровенный шаговый двигатель, который старается продемонстировать, что он умеет работать не только в качестве шагового. Подобно шаговым же двигателям, к этому типу есть нарекания из-за неравномерности вращающего момента и создаваемых шума и вибраций, что вообще неприятно, и в частности в тяговом приводе.

Честно говоря, не очень понимаю, в чём вообще преимущества этого типа двигателей перед предыдущим (синхронно-реактивными). М.б. разве что для всяких сервоприводов, где нужно что-то вроде шагового двигателя, но побыстрее/помощнее/поэкономичнее...

Быстрый ответ

Обратите внимание: данное сообщение не будет отображаться, пока модератор не одобрит его.

Имя:
Имейл:
ALT+S — отправить
ALT+P — предварительный просмотр