Электродвигатель на постоянных магнитах принцип работы
Перейти к содержимому

Электродвигатель на постоянных магнитах принцип работы

  • автор:

Синхронный двигатель с постоянными магнитами

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (англ. permanent magnet synchronous motor, PMSM) — это синхронный электродвигатель, индуктор которого состоит из постоянных магнитов.

Главное отличие между синхронным двигателем с постоянными магнитами (СДПМ) и асинхронным электродвигателем заключается в роторе. Проведенные исследования 1 показывают, что СДПМ имеет КПД примерно на 2% больше, чем высоко эффективный (IE3) асинхронный электродвигатель, при условии, что статор имеет одинаковую конструкцию, а для управления используется один и тот же частотный преобразователь. При этом синхронные электродвигатели с постоянными магнитами по сравнению с другими электродвигателями обладают лучшими показателями: мощность/объем, момент/инерция и др.

Конструкции и типы синхронного электродвигателя с постоянными магнитами

Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть.

СДПМ

Синхронный электродвигатель со встроенными постоянными магнитами

Обычно ротор располагается внутри статора электродвигателя, также существуют конструкции с внешним ротором — электродвигатели обращенного типа.

Конструкции синхронного двигателя с постоянными магнитами: слева — стандартная, справа обращенная.

Ротор состоит из постоянных магнитов. В качестве постоянных магнитов используются материалы с высокой коэрцитивной силой.

    По конструкции ротора синхронные двигатели делятся на:
  • электродвигатели с явно выраженными полюсами;
  • электродвигатели с неявно выраженными полюсами.

Электродвигатель с неявно выраженными полюсами имеет равную индуктивность по продольной и поперечной осям Ld = Lq, тогда как у электродвигателя с явно выраженными полюсами поперечная индуктивность не равна продольной Lq ≠ Ld.

Сечение роторов с разным отношением Ld/Lq

Сечение роторов с разным отношением Ld/Lq. Черным обозначены магниты. На рисунке д, е представлены аксиально-расслоенные роторы, на рисунке в и з изображены роторы с барьерами.

    Также по конструкции ротора СДПМ делятся на:
  • синхронный двигатель c поверхностной установкой постоянных магнитов
    (англ. SPMSM — surface permanent magnet synchronous motor);
  • синхронный двигатель со встроенными (инкорпорированными) магнитами
    (англ. IPMSM — interior permanent magnet synchronous motor).

SPMSM

Ротор синхронного двигателя c поверхностной установкой постоянных магнитов

IPMSM

Ротор синхронного двигателя со встроенными магнитами

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Наиболее распространены конструкции с двух- и трехфазной обмоткой.

    В зависимости от конструкции статора синхронный двигатель с постоянными магнитами бывает:
  • с распределенной обмоткой;
  • с сосредоточенной обмоткой.

Статор электродвигателя с распределенной обмоткой

Статор электродвигателя с распределенной обмоткой

Сосредоточенная обмотка

Статор электродвигателя с сосредоточенной обмоткой

Распределенной называют такую обмотку, у которой число пазов на полюс и фазу Q = 2, 3. k.

Сосредоточенной называют такую обмотку, у которой число пазов на полюс и фазу Q = 1. При этом пазы расположены равномерно по окружности статора. Две катушки, образующие обмотку, можно соединить как последовательно, так и параллельно. Основной недостаток таких обмоток — невозможность влияния на форму кривой ЭДС [2].

Схема распределенной обмотки

Схема трехфазной распределенной обмотки

Схема сосредоточенной обмотки

Схема трехфазной сосредоточенной обмотки

    Форма обратной ЭДС электродвигателя может быть:
  • трапецеидальная;
  • синусоидальная.

Форма кривой ЭДС в проводнике определяется кривой распределения магнитной индукции в зазоре по окружности статора.

Известно, что магнитная индукция в зазоре под явно выраженным полюсом ротора имеет трапециидальную форму. Такую же форму имеет и наводимая в проводнике ЭДС. Если необходимо создать синусоидальную ЭДС, то полюсным наконечникам придают такую форму, при которой кривая распределения индукции была бы близка к синусоидальной. Этому способствуют скосы полюсных наконечников ротора [2].

Принцип работы синхронного двигателя

Принцип действия синхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора. Концепция вращающегося магнитного поля статора синхронного электродвигателя такая же, как и у трехфазного асинхронного электродвигателя.

Принцип работы синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора.

Магнитный поток синхронного двигателя

Остановить
Вращающееся магнитное поле синхронного электродвигателя

Магнитное поле ротора, взаимодействуя с синхронным переменным током обмоток статора, согласно закону Ампера, создает крутящий момент, заставляя ротор вращаться (подробнее).

Постоянные магниты, расположенные на роторе СДПМ, создают постоянное магнитное поле. При синхронной скорости вращения ротора с полем статора, полюса ротора сцепляются с вращающимся магнитным полем статора. В связи с этим СДПМ не может сам запуститься при подключении его напрямую к сети трехфазного тока (частота тока в сети 50Гц).

Управление синхронным двигателем с постоянными магнитами

Для работы синхронного двигателя с постоянными магнитами обязательно требуется система управления, например, частотный преобразователь или сервопривод. При этом существует большое количество способов управления реализуемых системами контроля. Выбор оптимального способа управления, главным образом, зависит от задачи, которая ставится перед электроприводом. Основные методы управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами приведены в таблице ниже.

Управление Преимущества Недостатки
Синусоидальное Скалярное Простая схема управления Управление не оптимально, не подходит для задач, где нагрузка меняется, возможна потеря управляемости
Векторное Полеориентированное управление С датчиком положения Плавная и точная установка положения ротора и скорости вращения двигателя, большой диапазон регулирования Требуется датчик положения ротора и мощный микроконтроллер системы управления
Без датчика положения Не требуется датчик положения ротора. Плавная и точная установка положения ротора и скорости вращения двигателя, большой диапазон регулирования, но меньше, чем с датчиком положения Бездатчиковое полеориентированное управление во всем диапазоне скоростей возможно только для СДПМ с ротором с явно выраженными полюсами, требуется мощная система управления
Прямое управление моментом Простая схема управления, хорошие динамические характеристики, большой диапазон регулирования, не требуется датчик положения ротора Высокие пульсации момента и тока
Трапециидальное Без обратной связи Простая схема управления Управление не оптимально, не подходит для задач, где нагрузка меняется, возможна потеря управляемости
С обратной связью С датчиком положения (датчиками Холла) Простая схема управления Требуются датчики Холла. Имеются пульсации момента. Предназначен для управления СДПМ с трапециидальной обратной ЭДС, при управлении СДПМ с синусоидальной обратной ЭДС средний момент ниже на 5%.
Без датчика Требуется более мощная система управления Не подходит для работы на низких оборотах. Имеются пульсации момента. Предназначен для управления СДПМ с трапециидальной обратной ЭДС, при управлении СДПМ с синусоидальной обратной ЭДС средний момент ниже на 5%.

Популярные способы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами

Для решения несложных задач обычно используется трапециидальное управление по датчикам Холла (например — компьютерные вентиляторы). Для решения задач, которые требуют максимальных характеристик от электропривода, обычно выбирается полеориентированное управление.

Трапециидальное управление

Одним из простейших методов управления синхронным двигателем с постоянными магнитами является — трапецеидальное управление. Трапециидальное управление применяется для управления СДПМ с трапециидальной обратной ЭДС. При этом этот метод позволяет также управлять СДПМ с синусоидальной обратной ЭДС, но тогда средний момент электропривода будет ниже на 5%, а пульсации момента составят 14% от максимального значения. Существует трапециидальное управление без обратной связи и с обратной связью по положению ротора.

Управление без обратной связи не оптимально и может привести к выходу СДПМ из синхронизма, т.е. к потери управляемости.

    Управление с обратной связью можно разделить на:
  • трапециидальное управление по датчику положения (обычно — по датчикам Холла);
  • трапециидальное управление без датчика (бездатчиковое трапециидальное управление).

В качестве датчика положения ротора при трапециидальном управлении трехфазного СДПМ обычно используются три датчика Холла встроенные в электродвигатель, которые позволяют определить угол с точностью ±30 градусов. При таком управление вектор тока статора принимает только шесть положений на один электрический период, в результате чего на выходе имеются пульсации момента.

Трапециидальное управление по датчикам Холла

Трапециидальное управление по датчикам Холла

Полеориентированное управление

Полеориентированное управление позволяет плавно, точно и независимо управлять скоростью и моментом бесщеточного электродвигателя. Для работы алгоритма полеориентированного управления требуется знать положение ротора бесщеточного электродвигателя.

    Существует два способа определения положения ротора:
  • по датчику положения;
  • без датчика — посредством вычисления угла системой управления в реальном времени на основе имеющейся информации.
Полеориентированное управление СДПМ по датчику положения
    В качестве датчика угла используются следующие типы датчиков:
  • индуктивные: синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), редуктосин, индуктосин и др.;
  • оптические;
  • магнитные: магниторезистивные датчики.

Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами по датчику положения ротора

Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами по датчику положения ротора

Полеориентированное управление СДПМ без датчика положения

Благодаря бурному развитию микропроцессоров с 1970-х годов начали разрабатываться бездатчиковые векторные методы управления бесщеточными электродвигателями переменного тока. Первые бездатчиковые методы определения угла были основаны на свойстве электродвигателя генерировать обратную ЭДС во время вращения. Обратная ЭДС двигателя содержит в себе информацию о положении ротора, поэтому вычислив величину обратной ЭДС в стационарной системе координат можно рассчитать положение ротора. Но, когда ротор не подвижен, обратная ЭДС отсутствует, а на низких оборотах обратная ЭДС имеет маленькую амплитуду, которую сложно отличить от шума, поэтому данный метод не подходит для определения положения ротора двигателя на низких оборотах.

    Существует два распространенных варианта запуска СДПМ:
  • запуск скалярным методом — запуск по заранее определенной характеристики зависимости напряжения от частоты. Но скалярное управление сильно ограничивает возможности системы управления и параметры электропривода в целом;
  • метод наложения высокочастотного сигнала – работает только с СДПМ у которого ротор имеет явно выраженные полюса.

Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами без датчика положения ротора со скалярным запуском

Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами без датчика положения ротора со скалярным запуском

На текущий момент бездатчиковое полеориентированное управление СДПМ во всем диапазоне скоростей возможно только для двигателей с ротором с явно выраженными полюсами.

Синхронный двигатель на постоянных магнитах (СДПМ)

СДПМ или синхронный двигатель с постоянными магнитами – подтип синхронных машин без обмоток возбуждения ротора, их роль выполняют постоянные магниты. Как и у всех синхронных электродвигателей, угловая скорость их ротора равна частоте вращающегося магнитного поля в зазоре между подвижной и неподвижной частью.

СДПМ или синхронный двигатель с постоянными магнитами – подтип синхронных машин без обмоток возбуждения ротора, их роль выполняют постоянные магниты. Как и у всех синхронных электродвигателей, угловая скорость их ротора равна частоте вращающегося магнитного поля в зазоре между подвижной и неподвижной частью.

Электрические машины такого типа обладают всеми возможностями управления двигателей постоянного тока, а также достоинствами машин переменного тока.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами

  • Имеют больший КПД. Увеличение коэффициента полезного действия достигается за счет отсутствия потерь на возбуждение, уменьшения смягчения механической характеристики на малых оборотах.
  • Обладают улучшенными массогабаритными характеристиками. Асинхронный двигатель существенно больше и тяжелее синхронных двигателей на постоянных магнитах аналогичной мощности и энергоэффективности.
  • Имеют более простую конструкцию. СДПМ не имеют обмоток ротора и контактных узлов для передачи постоянного тока на вращающуюся часть.
  • Обладают возможностью более точного управления. Синхронные двигатели на постоянных магнитах отличает стабильность характеристик на малых оборотах, сниженная инерция, отсутствие скольжения.

До недавнего времени широкое распространение СДПМ ограничивало отсутствие подходящих материалов для постоянных магнитов. Они должны обеспечивать создание плотного магнитного потока, обладать стойкостью к воздействию неблагоприятных факторов, к размагничиванию во всем диапазоне температур эксплуатации.

С появлением современных магнитных материалов стало возможно производство надежных СДПМ. Синхронные двигатели на постоянных магнитах широко применяют во всех отраслях, особенно в приводах автоматизированного и энергосберегающего оборудования. Рассмотрим конструкцию, способы управления, преимущества электродвигателей такого типа.

Конструкция СДПМ

Электрические машины состоят из 2 основных узлов: вращающегося (ротора) и неподвижного (статора).

СДПМ

Ротор расположен внутри статора, исключение – обращенные электродвигатели, где вращающаяся часть расположена снаружи.

Конструкция СДПМ

На рисунке выше показана конструкция в разрезе стандартного СДПM (справа) и обращенного двигателя (слева).

По типу ротора различают электрические машины с выступающими и неявно выраженными полюсами. На рисунке ниже показаны варианты конструкции вращающихся узлов с явно и неявно выраженными полюсами.

Типы роторов электрических машин

Разница в конструкции – в индуктивности ротора по продольной и поперечной оси. Роторы с явно выраженными полюсами имеют различную продольную и поперечную индуктивность, вращающаяся часть электрических машин с неявно выраженными полюсами – равную индуктивность.

Неявнополюсные двигатели обычно применяют в приводах высокооборотистого оборудования, а также механизмов, где необходимо точное и плавное поддержание скорости во всех предусмотренных диапазонах. Явнополюсные электродвигатели обычно имеют большое количество пар полюсов и применяются там, где необходим большой момент на валу.

Конструкция роторов СДПМ также различается по способу установки магнитов. Их устанавливают на поверхности или встраивают в ротор.

Конструкция роторов СДПМ

Неподвижная часть двигателя состоит из корпуса и сердечника из электротехнической стали с обмотками. Последние бывают распределенные (слева) и сосредоточенные (справа).

Типы размоток для синхронных двигателей с постоянным током

Обычно СДПМ с распределенной обмоткой – машины с синусоидальной обратной ЭДС, с сосредоточенной – с трапецеидальной. На форму кривой ЭДС также влияет конструкция ротора. Вращающаяся часть с явно выраженными полюсами наводит трапецеидальную ЭДС, для ее приближения к форме «синус» полюсные наконечники выполняют скошенными.

Принцип действия и методы управления СДПМ

ринцип действия СДПМ не отличается от стандартных синхронных электрических машин. Вращение ротора осуществляется при сцеплении магнитного поля роторов с крутящимся магнитным полем, наводимым обмотками неподвижной части двигателя. Отличие – в поле вращающегося узла, оно создается не обмотками, на которые подается постоянный ток, а постоянными магнитами. При этом скольжение ротора отсутствует, его скорость равна частоте оборотов магнитного поля статора.

Запуск СДПМ не может осуществляться прямым подключением к электросети, для управления электрической машиной необходим частотный преобразователь или сервосистема. Рассмотрим базовые способы управления приводами на базе синхронных двигателей с постоянными магнитами.

Различают 2 базовых принципа управления электродвигателями такого типа: трапецеидальное (коммутацией обмоток) и синусоидальное (полеорентированное, прямое управление моментом).

Коммутация обмоток СДПМ – наиболее простой метод. За счет простоты схемы такой способ активно применяют в приводах, где не требуется особо точное управление. Различают два способа трапецеидального управления – с обратной связью и без нее. Последний метод практически не применяют в приводах с переменной нагрузкой из-за потери управления.

Регулирование момента и частоты с обратной связью реализовывается при помощи датчиков положения вала или путем вычисления угла поворота вала по уже имеющимся функциям. Такие схемы позволяют организовать достаточно точное управление, однако, обладают некоторыми недостатками:

  • Требуют ввода в схему датчиков Холла или применения контроллеров большей вычислительной мощности.
  • Не подходят при работе двигателя на малых оборотах.
  • Не обеспечивают отсутствие пульсации момента.

Для более требовательных приводов используют полеориентированное управление. Способ позволяет плавно изменять скорость и момент на валу СДПМ. Полеориентированное управление также реализуется на базе индуктивных, оптических, магниторезистивных датчиков положения или вычислительного устройства. В последнем случае положение вала рассчитывается по величине обратной ЭДС.

Бездатчиковый способ для явнополюсных электрических машин

Бездатчиковый способ подходит только для явнополюсных электрических машин.

Полеориентированное управление применяют в точных электроприводах, требовательных к динамическим параметрам, метод позволяет осуществлять регулирование скорости и момента в большом диапазоне. К недостаткам способа относят относительно высокую стоимость реализации.

Методы управления СДПМ выбирают, исходя из технических задач электропривода и экономической эффективности. Для оборудования с несложными алгоритмами работы обычно выбирают трапецеидальное управление с датчиками обратной связи. Приводы механизмов или устройств, работающих с переменной нагрузкой, высокими требованиями к точности, времени отработки управляющего сигнала, оснащают СДПМ с полеориентированным управлением.

Преимущества приводов на базе СДПМ

Синхронные двигатели на постоянных магнитах обладают управляемостью электрических машин постоянного тока и простотой конструкции асинхронных электродвигателей. Замена традиционно применяемых в ответственных приводах ДПС на СДПМ позволяет:

  • Уменьшить затраты времени на проектно-конструкторские разработки.
  • Снизить габариты электропривода.
  • Отказаться от механических узлов регулирования скорости и момента.
  • Уменьшить потребность в запасных частях.
  • Упростить доступ к технологическому оборудованию.
  • Снизить затраты на электроэнергию.

Применение синхронных силовых агрегатов на постоянных магнитах уменьшает износ фондов производства, простои, связанные с техническим обслуживанием и ремонтом. Преимущества СДПМ особенно заметны в приводах ответственного оборудования, работающего при динамических нагрузках или на низких скоростях. Электрические машины такого типа значительно повышают техническую и экономическую эффективность электроприводов.

Главные направления усовершенствования приводов на основе СДПМ

При всех достоинствах, электродвигатели синхронного типа с постоянными магнитами имеют некоторые недостатки. Один из них – высокая стоимость материалов, которые применяют в производстве магнитов. Цена СДПМ существенно выше асинхронных двигателей и соизмерима с ценой электродвигателей постоянного тока.

Одно из главных направлений усовершенствования синхронных машин с постоянными магнитами – поиск более дешевых материалов для магнитов с подходящими параметрами. То есть, с высоким остаточным намагничиванием, стойкостью к коррозии и размагничиванию во всем интервале эксплуатационных температур.

Кроме того, усовершенствование осуществляется в следующих направлениях:

  • Улучшение управляемости в границах диапазона регулирования: применение подсинхронных скоростей вращения.
  • Уменьшение потребляемой мощности: автоматическая подача размагничивающих токов.
  • Оптимизация алгоритмов контроллеров, что позволит удешевить схему управления.
  • Снижение чувствительности к помехам на малых оборотах при полеориентированном управлении без датчиков.
  • Расширение возможностей СДПМ для применения в высокоточных сервоприводах путем разработки специализированных контроллеров для управления двигателями на постоянных магнитах.
  • Устранение пульсаций момента на небольших скоростях.

СДПМ – современные, энергоэффективные электрические машины. Основные области их применения: микроприводы, приводы средней мощности, однако, уже есть разработки электродвигателей на постоянных магнитах более 1 МВт.

СДПМ – перспективная замена коллекторных двигателей постоянного тока в приводах оборудования, работающего динамическом режиме, а также механизмов, требовательных к точности регулирования скорости, момента или положения вала. Синхронные двигатели на постоянных магнитах также в отдельных случаях предпочтительней асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.

Электродвигатель на постоянных магнитах принцип работы

Страница, которую вы запрашиваете, не существует. Возможно, она была удалена, или был введен неверный адрес. Попробуйте вернуться на главную страницу или воспользуйтесь навигацией.

Меню

Продукция
  • Шаговые ­двигатели
  • Блоки управления шаговыми двигателями
  • Программируемые устройства
    для управления электроприводами
  • Бесколлекторные двигатели
    и мотор‑редукторы
  • Блоки управления бесколлекторными двигателями
  • Асинхронные мотор‑редукторы
  • Коллекторные двигатели
    и мотор‑редукторы
  • Блоки управления коллекторными двигателями
  • Сервоприводы
  • HMI панели
  • Прецизионные редукторы
  • Линейные модули
  • Соединительные муфты
  • Источники питания
Контакты

по России звонок бесплатный

Устройство и принцип работы двигателя на постоянных магнитах

Slark Energy - интернет-журнал об альтернативной энергии

Двигатели на протяжении многих лет используются для преобразования электрической энергии в механическую различного типа. Эта особенность определяет столь высокую его популярность: обрабатывающие станки, конвейеры, некоторые бытовые приборы – электродвигатели различного типа и мощности, габаритных размеров используются повсеместно.

магнитный двигатель

Основные показатели работы определяют то, какой тип конструкции имеет двигатель. Существует несколько разновидностей, некоторые пользуются популярностью, другие не оправдывают сложность подключения, высокую стоимость.

Двигатель на постоянных магнитах используют реже, чем асинхронный вариант исполнения. Для того, чтобы оценить возможности этого варианта исполнения, следует рассмотреть особенности конструкции, эксплуатационные качества и многое другое.

Устройство

Электродвигатель на постоянных магнитах не сильно отличается по виду конструкции.

При этом, можно выделить следующие основные элементы:

  1. Снаружи используется электротехническая сталь, из которой изготавливается сердечник статора.
  2. Затем идет стержневая обмотка.
  3. Ступица ротора и за ней специальная пластина.
  4. Затем, изготовленные из электротехнической стали, секции редечника ротора.
  5. Постоянные магниты являются частью ротора.
  6. Конструкцию завершает опорный подшипник.

Как любой вращающийся электродвигатель, рассматриваемый вариант исполнения состоит из неподвижного статора и подвижного ротора, которые при подаче электроэнергии взаимодействую между собой. Отличие рассматриваемого варианта исполнения можно назвать наличие ротора, в конструкцию которого включены магниты постоянного типа.

При изготовлении статора, создается конструкция, состоящая из сердечника и обмотки. Остальные элементы являются вспомогательными и служат исключительно для обеспечения наилучших условий для вращения статора.

Принцип работы

Принцип работы рассматриваемого варианта исполнения основан на создании центробежной силы за счет магнитного поля, которое создается при помощи обмотки. Стоит отметить, что работа синхронного электродвигателя схожа с работой трехфазного асинхронного двигателя.

К основным моментам можно отнести:

  1. Создаваемое магнитное поле ротора вступает во взаимодействие с подаваемым током на обмотку статора.
  2. Закон Ампера определяет создание крутящего момента, который и заставляет выходной вал вращаться вместе с ротором.
  3. Магнитное поле создается установленными магнитами.
  4. Синхронная скорость вращения ротора с создаваемым полем статора определяет сцепление полюса магнитного поля статора с ротором. По этой причине, рассматриваемый двигатель нельзя использовать в трехфазной сети напрямую.

В данном случае, нужно в обязательном порядке устанавливать специальный блок управления.

Виды

ротор

В зависимости от особенностей конструкции, существует несколько типов синхронных двигателей. При этом, они обладают разными эксплуатационными качествами.

По типу установки ротора, можно выделить следующие типы конструкции:

  1. С внутренней установкой – наиболее распространенный тип расположения.
  2. С внешней установкой или электродвигатель обращенного типа.

Постоянные магниты включены в конструкцию ротора. Их изготавливают из материала с высокой коэрцитивной силой.

Эта особенность определяет наличие следующих конструкций ротора:

  1. Со слабо выраженным магнитным полюсом.
  2. С ярко выраженным полюсом.

Равная индуктивность по перечным и продольным осям – свойство ротора с неявно выраженным полюсом, а у варианта исполнения с ярко выраженным полюсом подобной равности нет.

Кроме этого, конструкция ротора может быть следующего типа:

  1. Поверхностная установка магнитов.
  2. Встроенное расположение магнитов.

Кроме ротора, также следует обратить внимание и на статор.

По типу конструкции статора, можно разделить электродвигатели на следующие категории:

По форме обратной обмотке, можно провести нижеприведенную классификацию:

Подобная классификация оказывает влияние на работу электродвигателя.

Преимущества и недостатки

Рассматриваемый вариант исполнения имеет следующие достоинства:

  1. Оптимальный режим работы можно получить при воздействии реактивной энергии, что возможно при автоматической регулировке тока. Эта особенность обуславливает возможность работы электродвигателя без потребления и отдачи реактивной энергии в сеть. В отличие от асинхронного двигателя, синхронный имеет небольшие габаритные размеры при той же мощности, но при этом КПД значительно выше.
  2. Колебания напряжения в сети в меньшей степени воздействую на синхронный двигатель. Максимальный момент пропорционален напряжению сети.
  3. Высокая перегрузочная способность. Путем повышения тока возбуждения, можно провести значительное повышение перегрузочной способности. Это происходит на момент резкого и кратковременного возникновения дополнительной нагрузки на выходном валу.
  4. Скорость вращения выходного вала остается неизменной при любой нагрузке, если она не превышает показатель перегрузочной способности.

К недостаткам рассматриваемой конструкции можно отнести более сложную конструкцию и вследствие этого более высокую стоимость, чем у асинхронных двигателей. Однако в некоторых случаях, обойтись без данного типа электродвигателя невозможно.

Как сделать своими руками?

самодельный магнитный двигатель

Провести создание электродвигателя своими руками можно только при наличии знаний в области электротехнике и наличия определенного опыта. Конструкция синхронного варианта исполнения должна быть высокоточной для исключения возникновения потерь и правильности работы системы.

самодельный магнитный двигатель

Зная то, как должна выглядеть конструкция, проводим следующую работу:

  1. Создается или подбирается выходной вал. Он не должен иметь отклонений или других дефектов. В противном случае, возникающая нагрузка может привести к искривлению вала.
  2. Наибольшей популярностью пользуются конструкции, когда обмотка находится снаружи. На посадочное место вала устанавливается статор, который имеет постоянные магниты. На валу должно быть предусмотрено место для шпонки для предотвращения прокручивания вала при возникновении серьезной нагрузки.
  3. Ротор представлен сердечником с обмоткой. Создать самостоятельно ротор достаточно сложно. Как правило, он неподвижен, крепится к корпусу.
  4. Механической связи между статором и ротором нет, так как в противном случае, при вращении будет создавать дополнительная нагрузка.
  5. Вал, на котором крепится статор, также имеет посадочные места для подшипников. В корпусе имеется посадочные места для подшипников.

Большая часть элементов конструкции создать своими руками практически невозможно, так как для этого нужно иметь специальное оборудование и большой опыт работы. Примером можно назвать как подшипники, так и корпус, статор или ротор. Они должны иметь точные размеры. Однако, при наличии необходимых элементов конструкции, сборку можно провести и самостоятельно.

Электродвигатели имеют сложную конструкцию, питание от сети 220 Вольт обуславливает соблюдение определенных норм при их создании. Именно поэтому, для того, чтобы быть уверенным в надежной работе подобного механизма, следует покупать варианты исполнения, созданные на заводах по выпуску подобного оборудования.

В научных целях, к примеру, в лаборатории для проведения испытаний по работе магнитного поля часто создают собственные двигатели. Однако они имеют небольшую мощность, питаются от незначительно напряжения и не могут быть применены в производстве.

Рекомендации

двигатель на постоянных магнитах

Выбор рассматриваемого электродвигателя следует проводить с учетом следующих особенностей:

  1. Мощность – основной показатель, который влияет на срок службы. При возникновении нагрузки, которая превосходит возможности электродвигателя, он начинает перегреваться. При сильной нагрузке, возможно искривление вала и нарушение целостности других компонентов системы. Поэтому следует помнить о том, что диаметр вала и другие показатели выбираются в зависимости от мощности двигателя.
  2. Наличие системы охлаждения. Обычно особого внимания на то, как проводится охлаждение, никто не уделяет. Однако при постоянной работе оборудования, к примеру под солнцем, следует задуматься о том, что модель должна быть предназначена для продолжительной работы под нагрузкой при тяжелых условиях.
  3. Целостность корпуса и его вид,год выпуска – основные моменты, на которые уделяют внимание при покупке двигателя бывшего употребления. Если имеются дефекты корпуса, велика вероятность того, что конструкция имеет повреждения и внутри. Также, не стоит забывать о том, что подобное оборудование с годами теряет свой КПД.
  4. Особое внимание нужно уделятькорпусу, так как в некоторых случаях можно провести крепление только в определенном положении. Самостоятельно создать посадочные отверстия, приварить уши для крепления практически невозможно, так как нарушение целостности корпуса не допускается.
  5. Вся информация об электродвигателе находится на пластине, которая прикрепляется к корпусу. В некоторых случаях, есть только маркировка, по расшифровке которой можно узнать основные показатели работы.

В заключение отметим, что многие двигатели, которые были произведены несколько десятилетий назад, зачастую проходили восстановительные работы. От качества проведенной восстановительной работы зависят показатели электродвигателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *