Moderne synchrone straalmotoren

Het werkingsprincipe van een synchrone straalmotor

Bij synchrone straalmotoren verschilt het principe van het creëren van een rotorkoppel enigszins van asynchrone en traditionele synchrone motoren. Hier wordt de beslissende rol toegewezen aan de rotorkern zelf.

De rotor van een jetsynchrone motor heeft geen wikkelingen, ook al is er geen kortsluiting. In plaats daarvan is de rotorkern zeer heterogeen in magnetische geleidbaarheid: de magnetische geleidbaarheid langs de rotor is anders dan de magnetische geleidbaarheid over. Dankzij deze ongewone benadering is er geen behoefte aan zowel rotorwikkelingen als permanente magneten.

Wat de stator betreft, de statorwikkeling van de straalsynchrone motor kan worden geconcentreerd of verdeeld, terwijl de statorkern en de behuizing normaal blijven. Het hele kenmerk zit in de zeer heterogene kern van de rotor.

Drie hoofdtypen rotoren zijn kenmerkend voor synchrone straalmotoren: een transversaal gelaagde rotor, een rotor met verschillende polen en een axiaal gelaagde rotor.

De fysica van het proces is als volgt. Wisselstroom wordt geleverd aan de statorwikkelingen en creëert een roterend magnetisch veld rond de rotor, dat maximaal is in de luchtspleet tussen de stator en de rotor. Het rotatiemoment wordt verkregen vanwege het feit dat de rotor altijd probeert te draaien zodat de magnetische weerstand voor de magnetische flux gegenereerd door de stator minimaal zou zijn.

Het maximale koppel is recht evenredig met het verschil tussen de longitudinale en transversale inductanties, en hoe groter dit verschil, hoe groter het koppel van de rotor.

Om dit principe te begrijpen, gaan we naar de figuur. Anisotroop object 1 heeft verschillende magnetische geleidbaarheid langs de assen a en b. In dit geval heeft het isotrope object 2 dezelfde magnetische geleidbaarheid in alle richtingen. Een magnetisch veld dat wordt aangelegd op object 1 genereert een rotatiemoment wanneer de hoek tussen de as b en de lijnen van magnetische inductie B niet gelijk is aan nul. Wanneer een niet-nul hoek bestaat, zal object 1 het aangelegde magnetische veld B vervormen en zal de vervormingsrichting samenvallen met de as a van object 1.

Het sinusvormige magnetische veld dat door de statorwikkeling in de synchrone straalmotor wordt gecreëerd, roteert met een bepaalde synchrone hoekfrequentie en daarom zal er altijd een rotatiemoment zijn, dat de neiging heeft het systeem terug te brengen naar de toestand met de laagste totale potentiële energie.

Dat wil zeggen, het rotatiemoment zal er altijd naar streven om de vervorming van het magnetische statorveld in de richting van de a-as te verminderen, door de hoek tussen de inductielijnen B en de b-as te verkleinen. Dus, als de motorbesturing is gericht op het handhaven van de constantheid van deze hoek, dan zal mechanische energie constant worden verkregen uit elektromagnetisch.

Aldus verschaft de statorwikkelstroom magnetisatie met het bestaan ​​van een koppel gericht op het elimineren van veldvervorming, en door de stroomfase te regelen in overeenstemming met de positie van de rotor in het roterende coördinatenstelsel (in overeenstemming met de waarde van de vervormingshoek), wordt de koppelregeling van de synchrone straalmotor verkregen.

Synchrone straalmotoren vandaag

'S Werelds toonaangevende fabrikanten van elektromotoren tonen vandaag bijzondere interesse in synchrone straalmotoren, hoewel de eerste versies al in de late 19e eeuw werden gepatenteerd. Het feit is dat de efficiëntie van synchrone straalmotoren fundamenteel aanzienlijk hoger is Efficiëntie van populaire inductiemotorenom nog maar te zwijgen over de vermogensdichtheid.

Er zijn geen energieverliezen in de rotor, maar meestal is de rotor goed voor ongeveer 30 procent van de verliezen. Dit verhoogt de levensduur van de elektromotor - vermindert schadelijke hitte. De massa van een synchrone straalmotor en zijn afmetingen zijn 20% minder dan die van een asynchroon hetzelfde vermogen.

De hernieuwde belangstelling voor synchrone straalmotoren wordt tegenwoordig vooral geassocieerd met de brede mogelijkheden van moderne computermodellering, waarmee de meest effectieve versies van rotor- en statorontwerpen kunnen worden gevonden - wetenschappelijk onderzoek is productiever en de efficiëntie van moderne versies van synchrone straalmotoren is op dat moment al 98% voor asynchrone versies is de efficiëntie traditioneel niet hoger dan 90%.

Synchrone straalmotoren worden tegenwoordig gemaakt op basis van asynchrone motoren, en met dezelfde afmetingen en montage-afmetingen wordt een hoger rendement verkregen, een hoger specifiek vermogen wordt bereikt.

Voor- en nadelen

De rotor van een straalsynchrone motor, getrokken uit dun plaatstaal, heeft een eenvoudig en betrouwbaar ontwerp zonder kortsluiting en zonder magneten, daarom worden stromen die schadelijke verwarming veroorzaken in de rotor geëlimineerd - de levensduur wordt verhoogd en de afwezigheid van magneten vermindert de kosten van het product, inclusief het minimaliseren van lagere onderhoudskosten .

Vanwege de relatieve lichtheid van de rotor is zijn eigen traagheidsmoment laag, waardoor de motor sneller naar het nominale toerental accelereert, wat leidt tot energiebesparingen.

De frequentieomvormer als snelheidsregelaar maakt de motorregeling zeer flexibel over een breed scala aan bedrijfssnelheden. Wat betreft de tekortkomingen, het is er maar één: de behoefte aan een frequentieomvormer.

Het gebruik van een frequentieomvormer met actieve correctie van de vermogensfactor maakt het mogelijk om de maximale vermogensfactor van het systeem te bereiken, wat erg belangrijk is bij elke moderne productie.