Synchronmotoren mit geringer Leistung

Synchrone Elektromotoren mit geringer Leistung (Mikromotoren), die in Automatisierungssystemen, verschiedenen Haushaltsgeräten, Uhren, Kameras usw. verwendet werden.

Die meisten Synchron-Elektromotoren geringer Leistung unterscheiden sich von Maschinen normaler Leistung nur durch die Gestaltung des Rotors, an den in der Regel keine Feldwicklung, Schleifringe und Bürsten angepresst sind.

Zur Drehmomenterzeugung wird der Rotor aus einer hartmagnetischen Legierung gefertigt und anschließend in einem starken gepulsten Magnetfeld einfach magnetisiert, wodurch die Pole anschließend eine Restmagnetisierung behalten.

Bei Verwendung eines weichmagnetischen Materials erhält der Rotor eine spezielle Form, die seinem Magnetkern in radialer Richtung einen unterschiedlichen magnetischen Widerstand verleiht.

Permanentmagnet-Synchronmotoren haben einen zylindrisch konvexen Polrotor aus einer hartmagnetischen Legierung und eine Käfigläufer-Anlaufwicklung.

Beim Starten arbeitet der Synchronmotor als Induktionsmotor und sein Anfangsdrehmoment entsteht durch die Wechselwirkung des rotierenden Magnetfelds des Stators mit den von ihm in der kurzgeschlossenen Rotorwicklung induzierten Strömen. Wenn der Motor im erregten Zustand gestartet wird, induziert das Magnetfeld der Permanentmagnete des rotierenden Rotors e in der Statorwicklung. usw. v. variabler Frequenz und dadurch entstehen Ströme, aufgrund derer ein Bremsmoment auftritt.

Das resultierende Drehmoment an der Motorwelle wird durch die Summe der Momente aufgrund des Wicklungskurzschlusses und der Bremswirkung bestimmt, ist also vom Schlupf abhängig. Bei der Beschleunigung des Rotors erreicht dieses Drehmoment einen Minimalwert, der bei richtiger Auswahl der Anlaufwicklung größer als das Nenndrehmoment sein sollte.

Bei Annäherung an die Synchrondrehzahl wird der Rotor durch die Wechselwirkung des Feldes der Permanentmagnete mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators in den Gleichlauf gezogen und dreht sich dann mit Synchrondrehzahl.

Der Betrieb eines Permanentmagnet-Synchronmotors unterscheidet sich kaum von dem eines gewickelten Synchronmotors.

Synchronwiderstandsmotoren haben einen Schenkelpolrotor aus weichmagnetischem Material mit Hohlräumen oder Schlitzen, sodass sein magnetischer Widerstand in radialer Richtung unterschiedlich ist. Der Hohlrotor besteht aus gestanzten Elektroblechen und verfügt über eine kurzgeschlossene Startspule. Es gibt Rotoren aus massivem ferromagnetischem Material mit ähnlichen Hohlräumen.Der Sektionsrotor besteht aus mit Aluminium oder einem anderen diamagnetischen Material gegossenen Elektrostahlblechen, die als Kurzschlusswicklung dienen.

Beim Einschalten der Statorwicklung entsteht ein rotierendes Magnetfeld und der Motor startet asynchron. Nach Abschluss der Beschleunigung des Rotors auf die Synchrondrehzahl geht er unter Einwirkung des Blinddrehmoments aufgrund der Differenz des magnetischen Widerstands in den radialen Richtungen in den Synchronismus über und positioniert sich relativ zum rotierenden Magnetfeld des Stators, so dass sein magnetischer Widerstand gegenüber diesem Feld ist der größte – der kleinste.

Üblicherweise werden Synchronwiderstandsmotoren mit einer Nennleistung von bis zu 100 W hergestellt, manchmal sogar noch höher, wenn besonderer Wert auf einfache Konstruktion und erhöhte Zuverlässigkeit gelegt wird. Bei gleichen Abmessungen ist die Nennleistung von Synchronwiderstandsmotoren zwei- bis dreimal geringer als die Nennleistung von Permanentmagnet-Synchronmotoren. Sie sind jedoch einfacher aufgebaut, zeichnen sich durch geringere Kosten aus, ihr Nennleistungsfaktor überschreitet nicht 0,5 und das Der Nennwirkungsgrad beträgt bis zu 0,35 – 0,40.

Hysterese-Synchronmotoren haben einen hartmagnetischen Legierungsrotor mit breiter Breite Hystereseschaltung… Um dieses teure Material einzusparen, ist der Rotor modular aufgebaut, bei dem die Welle an einer Hülse aus ferro- oder diamagnetischem Material befestigt ist und ein verstärkter Voll- oder Hohlzylinder aus Platten ist, die mit einem Sicherungsring festgezogen werden es.Die Verwendung einer hartmagnetischen Legierung zur Herstellung des Rotors führt dazu, dass bei laufendem Motor die magnetischen Induktionsverteilungswellen auf den Oberflächen des Stators und des Rotors um einen bestimmten Winkel, genannt, relativ zueinander verschoben werden der Hysteresewinkel, der das Auftreten eines Hysteresedrehmoments verursacht, das auf die Drehung des Rotors gerichtet ist.

Der Unterschied zwischen Permanentmagnet-Synchronmotoren und Hysterese-Synchronmotoren besteht darin, dass bei ersteren der Rotor während der Maschinenherstellung in einem starken gepulsten Magnetfeld vormagnetisiert wird und bei letzteren durch das rotierende Magnetfeld des Stators.

Beim Starten eines Synchronmotors mit Hysterese entsteht zusätzlich zum Haupthysteresemoment bei Maschinen mit Vollrotor durch Wirbelströme im Rotormagnetkreis ein asynchrones Drehmoment, das zur Beschleunigung des Rotors, seinem Eintritt in den Synchronismus usw. beiträgt weiterer Betrieb bei synchroner Drehzahl mit konstanter Verschiebung des Rotors relativ zum rotierenden Magnetfeld des Stators um einen durch die Belastung der Maschinenwelle bestimmten Winkel.

Hysterese-Synchronmotoren arbeiten sowohl im Synchron- als auch im Asynchronbetrieb, im letzteren Fall jedoch mit geringem Schlupf. Synchronmotoren mit Hysterese zeichnen sich durch ein großes Anlaufdrehmoment, einen sanften Übergang in den Synchronlauf und eine leichte Stromänderung innerhalb von 20-30 % beim Übergang vom Leerlaufmodus in den Kurzschlussmodus aus.

Diese Motoren haben eine bessere Leistung als Synchronreluktanzmotoren und zeichnen sich durch einfache Konstruktion, Zuverlässigkeit und geräuschlosen Betrieb sowie geringe Größe und geringes Gewicht aus.

Das Fehlen einer kurzen Wicklung führt dazu, dass der Rotor bei wechselnder Belastung schwingt, was zu einer gewissen Ungleichmäßigkeit seiner Drehung führt, was den Einsatzbereich von Maschinen einschränkt, die mit einer Nennleistung von bis zu 400 W für industrielle und erhöhte Frequenzen hergestellt werden , sowohl einfache als auch doppelte Geschwindigkeit.

Der Nennleistungsfaktor von Hysterese-Synchronmotoren überschreitet nicht 0,5 und der Nennwirkungsgrad erreicht 0,65.

Reluktanz-Hysterese-Synchronmotoren verfügen über einen Schenkelpolstator mit einer Spule, die sich auf einem Magnetkern befindet, der aus zwei symmetrischen Bündeln von Elektroblechen mit einer Verbindung innerhalb des Spulenrahmens zusammengesetzt ist. Der Magnetkreis besteht aus zwei Polen, die durch eine Längsnut in gleiche Teile geschnitten sind, und an einem von ihnen befinden sich an jedem Pol kurzgeschlossene Windungen. Zwischen diesen geteilten Polen befindet sich ein Rotor, der aus mehreren dünnen Brückenringen aus gehärtetem magnetischem Hartstahl besteht und auf einer Riemenscheibe montiert ist, die mit einem Getriebe verbunden ist, das die Drehzahl der Abtriebswelle auf einige hundert oder einige zehn Umdrehungen pro Minute reduziert.

Beim Einschalten der Statorwicklung entsteht aufgrund der kurzgeschlossenen Windungen eine zeitliche Phasenverschiebung zwischen den magnetischen Flüssen der ungeschirmten und abgeschirmten Teile der Pole, die zur Anregung des resultierenden rotierenden Magnetfeldes führt. Dieses mit dem Rotor interagierende Feld trägt zum Auftreten von Asynchron- und Hysteresedrehmomenten bei, wodurch der Rotor beschleunigt wird, der bei Erreichen der Synchrondrehzahl unter dem Einfluss von Blind- und Hysteresedrehmomenten in den Synchronismus übergeht und sich in die Richtung dreht ungeschirmten Teil des Pols zu seinem abgeschirmten Teil, wo sich der Kurzschluss dreht.

Ich habe Umkehrmotoren, statt Kurzschlüsse werden vier Wicklungen verwendet, die sich auf den beiden Teilen jedes geteilten Pols befinden, und für die akzeptierte Drehrichtung des Rotors wird das entsprechende Wicklungspaar kurzgeschlossen.

Synchronmotoren mit reaktiver Hysterese haben relativ große Abmessungen und ein relativ großes Gewicht, ihre Nennleistung überschreitet nicht 12 μW, sie arbeiten mit einem sehr niedrigen Leistungsfaktor und ihr Nennwirkungsgrad überschreitet nicht 0,01.

Synchrone Schrittmotoren steuern elektrische Impulse, die in einen vorgegebenen Drehwinkel umgewandelt und diskret umgesetzt werden. Sie verfügen über einen Stator, auf dessen Magnetkreis sich zwei oder drei identische, räumlich versetzte Spulen befinden, die in Reihe mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind in Form von Rechteckimpulsen einstellbare Frequenz. Unter dem Einfluss von Stromimpulsen werden die Pole des Stators jeweils mit variabler Polarität magnetisiert. Die Änderung der Richtung der Ströme in den Statorwicklungen führt zu einer entsprechenden Umkehrung der Magnetisierung der Pole und zur Einstellung einer neuen entgegengesetzten Polarität.

Der Schenkelpolrotor von Schrittmotoren kann aktiv und reaktiv sein. Ein aktiver Rotor verfügt über eine Gleichstrom-Feldspule, Schleifringe und Bürsten oder ein System aus Permanentmagneten mit wechselnder Polarität, ein reaktiver Rotor ist ohne Feldspule ausgeführt.

Die Polzahl des Rotors eines Schrittmotors ist halb so groß wie die Polzahl des Stators. Jedes Schalten der Statorwicklungen dreht das resultierende Magnetfeld der Maschine und bewirkt, dass sich der Rotor synchron um einen Schritt bewegt.Die Drehrichtung des Rotors hängt von der Polarität des an die entsprechende Statorwicklung angelegten Impulses ab.

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