Ventil reluktansmotor
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. november 2013; checks kræver 37 redigeringer .Ventilreluktansmotor (WRM) er en børsteløs synkronmaskine , på hvis statorviklinger påføres spændingsimpulser med en kontrolleret frekvens, hvilket skaber et roterende magnetfelt. Også kendt som switched reluktansmotor [1] [2] og det etablerede engelske udtryk Switched Reluctans Motor (SRM) [3] [4] . Drejningsmoment opstår på grund af rotorens ønske til en position, hvor statorens magnetiske flux passerer langs rotorens akse, lavet af blødt magnetisk materiale , med den laveste magnetiske modstand. Det er værd at skelne mellem denne elektriske maskine og en ventil-reluktansmotor med uafhængig excitation [5] samt en synkron reluktansmotor [6] (synkron reluktansmotor [7] [8] ), princippet om at generere et elektrisk moment og kontrolmetoden, som er anderledes.
Fordele
Ventilreluktansmotorer/generatorer har følgende fordele:
Enkelt designRotor og stator er lavet i form af pakker af plade magnetisk blødt materiale . Der er ingen viklinger og permanente magneter på WFD-rotoren. Faseviklinger er kun placeret på statoren. For at reducere kompleksiteten af fremstillingsspoler kan statorviklingerne laves separat og derefter sættes på statorpolerne.
Høj vedligeholdelsesevneEnkelheden af statorviklingen øger vedligeholdelsen af VRD / VRG, da det til reparation er nok at ændre den fejlslagne spole.
Ingen mekanisk kontaktStyringen af den elektromekaniske konverter af det elektriske drev / generator udføres ved hjælp af højeffektive effekthalvlederelementer - IGBT eller MOSFET (HEXFET) transistorer, hvis pålidelighed væsentligt overstiger pålideligheden af mekaniske dele - samlere, børster.
Ingen permanente magneterVRD/VRG indeholder ikke permanente magneter hverken på rotoren eller på statoren, mens den med succes konkurrerer med hensyn til egenskaber med reluktanselektriske motorer med permanente magneter (VEMPM). I gennemsnit, med de samme elektriske og vægt- og størrelsesegenskaber, har VRD/VRG en 4 gange lavere pris, betydeligt større pålidelighed, et bredere område af rotationshastigheder, et bredere område af driftstemperaturer. Strukturelt set, i sammenligning med VEDPM, har VRD/VRG ingen effektbegrænsning (i praksis er VEDPM-effekten begrænset af en grænse på ca. 40 kW). VEDPM kræver beskyttelse mod metalstøv, de er bange for overophedning og stærke elektromagnetiske felter, i tilfælde af en kortslutning bliver viklingerne til et spontant antændende system. Ventilreluktansmotorer/generatorer er fri for alle disse ulemper.
Lille mængde kobberFremstillingen af VRD/VRG kræver i gennemsnit 2-3 gange mindre kobber end for en kollektorelektromotor med samme effekt, og 1,3 gange mindre kobber end for en asynkron elektromotor .
Varmeafledning foregår hovedsageligt på statoren, mens hermetisk design, luft- eller vandkøling let opnås.I driftstilstand kræves ingen køling af rotoren. Det er tilstrækkeligt at bruge den ydre overflade af statoren til at afkøle WFD/VRG.
Høj vægt og størrelsesegenskaberI de fleste tilfælde kan WFD/VRG udføres med en hul rotor. Tykkelsen af rotorens bagside skal være mindst halvdelen af stangens bredde. Ved at vælge antallet af stator- og rotorpoler, masse- og størrelseskarakteristika for den elektriske motor/generator, kan dens effekt ved et givet drejningsmoment og hastighedsområde optimeres.
Lav arbejdsintensitetEnkelheden i designet af WFD/VRG reducerer kompleksiteten af dens fremstilling. Faktisk kan det laves selv på en industrivirksomhed, der ikke er specialiseret inden for elektroteknik. Serieproduktion af VRD/VRG kræver konventionelt mekanisk udstyr - matricer til fremstilling af laminerede stator- og rotorkerner, dreje- og fræsemaskiner til bearbejdning af aksler og kropsdele. Arbejdskrævende og teknologisk komplekse operationer, for eksempel fremstilling af en kommutator og børster af en kommutatormotor eller fyldning af et rotorbur på en asynkronmotor, er fraværende her. Ifølge foreløbige skøn er besværligheden ved at fremstille en EMF af en skiftet reluktansmotor 70% mindre end besværligheden ved fremstilling af en kollektormotor og 40% mindre end besværligheden ved fremstilling af en asynkron elektrisk motor .
Layout fleksibilitetEnkelheden af statorviklingen og fraværet af viklinger og magneter på rotoren giver WFD/VRG høj layoutfleksibilitet. Designet af den elektriske motor / generator kan være fladt, aflangt, inverteret, sektor, lineært. For at producere en hel serie af elektriske motorer / generatorer med forskellig effekt, kan du bruge det samme sæt matricer til at skære rotoren og statoren ud, da for at øge effekten er det nok at øge længden af henholdsvis rotoren og statorsættet . Det er ikke svært at fremstille en maskine med statoren placeret både uden for rotoren og omvendt, samt indlejring af elektronik i maskinkroppen. Ændring af den elektromagnetiske reduktionsfaktor giver dig mulighed for at skabe maskiner til lys og tværtimod vanskelige arbejdsforhold, herunder momentmotorer. For at drive nogle arbejdsmaskiner er det mere rentabelt at have lineære elektriske motorer med en frem- og tilbagegående bevægelse af en tandstang (analog med en rotor). I en række tilfælde kan der anvendes den velkendte, men ineffektive i tilfælde af en asynkron elektrisk motor, udformning af en bue-stator maskine, hvis stator dækker den bue af rotoromkredsen, der er tilgængelig for placering, hvilket kan være en aksel med et tandhjul.
Høj pålidelighedDesignets enkelhed giver VRD/VRG højere pålidelighed end pålideligheden af andre typer elektriske maskiner. Strukturel og elektrisk uafhængighed af faseviklingerne sikrer WFD'ens funktionalitet selv i tilfælde af en fuldstændig kortslutning af polspolen i en af faserne. VRG forbliver i drift selv efter fejl i en eller to faser.
Bredt udvalg af hastigheder (fra enheder til hundredtusindvis af rpm)Elektromagnetisk reduktion giver dig mulighed for at skabe små "drejningsmoment" elektriske motorer til drev af robotter, manipulatorer og andre lavhastighedsmekanismer eller lavhastigheds højeffektive generatorer til vind- eller bølgekraftværker. Samtidig kan rotationshastigheden for højhastigheds VRD/VRG overstige 100.000 rpm.
Høj effektivitet over et bredt hastighedsområdeDen praktisk opnåelige effektivitet af en 1 kW reluktansmotor/generator kan være op til 90 % i området for 5-10 gange hastighedsjustering. Effektiviteten af mere kraftfulde elektriske maskiner kan nå 95-98%.
WRM forveksles ofte med en synkron reluktansmotor (SRM), hvis ankerviklinger forsynes med sinusformet varierende spændinger uden feedback på rotorens position. SynRM har en lav virkningsgrad, som ikke overstiger 50% for laveffekt elektriske motorer og op til 70% for højeffekt elektriske maskiner.
Den pulserende karakter af EMF-strømforsyningen giver praktisk docking med moderne digital elektronikDa VRD/VRG drives (exciteret) af unipolære impulser, kræves der en simpel elektronisk kontakt til at styre EMF. Ved at styre driftscyklussen af impulserne fra strømtransistorerne til den elektroniske kontakt kan du jævnt ændre formen på strømimpulserne af faseviklingerne af den elektriske motor eller generator.
Elektronisk styring af elektriske og mekaniske egenskaber, driftstilstandDen naturlige mekaniske karakteristik af WFD/VRG er bestemt af den elektriske maskines reaktive princip og er tæt på den hyperbolske form. Hovedegenskaben ved en sådan karakteristik - konstanten af kraften på maskinakslen - viser sig at være yderst nyttig for elektriske drev med en begrænset kildekraft, da tilstanden af dens ikke-overbelastning let realiseres i dette tilfælde. Brugen af et lukket kredsløbskontrolsystem med hastigheds- og belastningsfeedback gør det muligt at opnå mekaniske karakteristika af enhver given form, inklusive absolut stive (astatiske), og fører ikke til en væsentlig komplikation af styresystemet. Faktisk dækker feltet af tilgængelige mekaniske egenskaber kontinuerligt alle fire kvadranter af drejningsmoment-hastighedsplanet inden for grænserne for et bestemt drev.
Lavpris elektromekanisk konverterOmkostningerne ved WFD viser sig at være den laveste af alle kendte designs af elektriske maskiner. Dyrt i det elektriske drivsystem under overvejelse kan betragtes som en elektronisk konverter, som er et uundværligt element i alle moderne styrede elektriske drev. Priserne på kraftelektronikprodukter har dog en støt nedadgående tendens, efterhånden som produktionsomfanget udvikler sig. Udelukkelsen fra sammensætningen af VRD / VRG-koblingsenhederne, hvis fremstilling kræver en konstant stigning i prisen på kobber, hjælper også med at reducere omkostningerne.
Endelig øges WFD's økonomiske effektivitet også som følge af et væsentligt lavere strømforbrug på grund af elmotorens høje effektivitet og brugen af de mest økonomiske styringsstrategier i dynamiske driftstilstande.
Ulemper
Ventilreluktansmotorer/generatorer har følgende ulemper [9] :
lav effektfaktorDet skyldes en betydelig værdi af den magnetiserende komponent af statorstrømmen.
lav effektivitet ved lav effektI jetmotorer med en effekt på flere tiere W er effektiviteten 30-40%, og i motorer med en effekt på op til 10 W overstiger den ikke 10%.
reaktive motorer er større i størrelse end synkrone og asynkrone motorerDette skyldes lav effektivitet, lille og lille reaktivt drejningsmoment.
Se også
Noter
- ↑ N.F. Ilyinsky. Ventil-induktor elektrisk drev: problemer og udviklingsmuligheder // MPEI Publishing House, 111250, Moscow, Krasnokazarmennaya st., 14. - 2007. Arkiveret den 28. september 2020.
- ↑ Alyamkin D. I. Udvikling og forskning af et to-faset ventil-induktor elektrisk drev til varmtvandspumper // MPEI: afhandling. - 2011. Arkiveret 27. marts 2022.
- ↑ Skiftet reluktansmotor . Hentet 1. april 2021. Arkiveret fra originalen 11. marts 2021.
- ↑ Jin-Woo Ahn, Ph.D. Switched Reluctance Motor // Kyungsung University Korea. Arkiveret fra originalen den 2. marts 2022.
- ↑ Kozachenko V. F., Ostrirov V. N., Lashkevich M. M. Elektrisk transmission baseret på en switchet reluktansmotor med uafhængig excitation // Electrical Engineering: journal. - 2014. - Februar. Arkiveret fra originalen den 5. februar 2020.
- ↑ Synkrone reluktansmotorer viser lovende i mange industrielle applikationer (26. juli 2018). Hentet 1. april 2021. Arkiveret fra originalen 18. januar 2021.
- ↑ ABB. [ https://www.smlgroup.ru/f/baldor_sinkhronnyye_dvigateli_nizkogo_napryazheniya.pdf Lavspænding IE4 synkron reluktansmotor og drivpakke] (engelsk) . ABB produktkatalog .
- ↑ CM Donaghy-Spargo. Synchronous Reluctance Motor Technology: Industrielle muligheder, udfordringer og fremtidig retning // Durham University. - 2016. Arkiveret den 14. april 2019.
- ↑ Katzman, 1979 , s. 218-221.
Litteratur
- Gerasimov V. G., Kuznetsov E. V., Nikolaeva O. V. Elektroteknik og elektronik. Bestil. 2. Elektromagnetiske enheder og elektriske maskiner. - M . : "Energoatomizdat", 1997. - 288 s. — ISBN 5-283-05005-X .
- Katsman M. M., Yuferov F. M. Elektriske maskiner til automatiske systemer. - M . : "Højskole", 1979. - 261 s.
Links
- De vigtigste fordele ved ventilreluktansmotorer / generatorer
- Skiftet jetmotor
- Matematisk model af en tændt reluktansmotor
- Funktioner ved driften af en tændt reluktansmotor, når den drives af en vekselstrømsledning (resumé af en kandidatafhandling)
| Motorer | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| se også evighedsmaskine Gearmotor gummi motor | |||||||||||||||||