Асинхронные двигатели с фазным ротором

Качества:

- есть канал управления (через резисторы в цепи ротора) как в установившемся режиме, так и в переходных режимах;

Есть возможность обеспечить большой начальный вращающий момент и меньший пусковой ток по сравнению с АД с короткозамкнутым ротором.

- худшие показатели по стоимости, массе и ресурсу по сравнению с короткозамкнутым АД.

При одинаковом исполнении и одинаковой синхронной скорости по массе он на 8-10% тяжелее, а по стоимости на 30-50% дороже.

Можно применить в установках, в которых [15]:

- требуется регулирование скорости в относительно небольших пределах;

- необходим плавный пуск, регулируемые тормозные характеристики, ограничение токов в переходных процессах;

Все это можно осуществить (и качественнее) и в другом регулируемом электроприводе, поэтому добавляем:

- эти задачи мы хотим выполнить при относительно малых затратах на электропривод.

Синхронные двигатели

Качества [15]:

- абсолютно жесткая механическая характеристика (как следствие: высокая стабильность скорости);

- высокая перегрузочная способность по сравнению с АД;

- меньшая чувствительность к колебаниям напряжения сети;

При понижении напряжения сети синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность [44]. Это обусловлено тем, что максимальный момент синхронного двигателя пропорционален U, a у асинхронного двигателя U ².

- коэффициент полезного действия синхронных двигателей на 1—2 % выше, чем асинхронных [43];

Вследствие большей величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора синхронных двигателей меньше, чем у асинхронных [44].

- возможность компенсации реактивной энергии;

Синхронные двигатели могут работать, не потребляя из сети реактивной мощности (с коэффициентом мощности 1), а в режиме перевозбуждения могут отдавать реактивную мощность в сеть (работать при опережающем токе).

- конструкция синхронных двигателей сложнее, чем короткозамкнутых асинхронных двигателей [44].

- синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением должны иметь возбудитель или иное устройство для питания обмотки возбуждения постоянным током [44];

- синхронные двигатели в большинстве случаев дороже асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором [44];

-  сложность пуска.

Современный синхронный двигатель пускается в ход также быстро, как и асинхронный, а его габаритные размеры меньше и работа экономичнее, чем асинхронного двигателя той же мощности (у синхронного двигателя выше коэффициент мощности cosφ и больше максимальный момент M _max на валу) [36].

Применяются [15]:

- для приведения в движение механизмов средней и большой мощности, когда не требуются частые пуски, остановки и регулирование скорости вращения.

Синхронные двигатели обычно выполняются с возбудителем, посаженным на один с ними вал. Поэтому при малых мощностях они менее выгодны, чем асинхронные двигатели. Но, начиная со 100 кВт, а при низких частотах вращения и с меньшей мощности, синхронные двигатели в ряде случаев следует предпочесть асинхронным двигателям. Применение в системах возбуждения полупроводниковых выпрямителей вместо машинных возбудителей позволяет получить достаточно экономичные синхронные двигатели и при сравнительно небольших мощностях [19].

Синхронные двигатели находят применение для привода машин постоянной скорости (насосы, компрессоры, вентиляторы) [45].

Гистерезисные двигатели

Качества:

- наличие пускового момента, устойчивая работа в асинхронном режиме (вспомните вид механической характеристики ГД при Ω<Ω₀), автоматический вход в синхронизм и работа в синхронном режиме;

- малая кратность пускового тока: I _п/ I _ном =1,3-1,4 [52];

- простота и надежность конструкции:

--- отсутствие вращающихся обмоток и конструкционных полюсов на роторе;

--- материал активной части ротора обладает высокой механической прочностью, допускающей большие частоты вращения;

--- малые температурные коэффициенты линейного и объемного расширения материала ротора, обеспечивающие механическую прочность конструкции в широком диапазоне температур;

--- принципиальная симметричность конструкции ротора, облегчающая балансировку.

- низкий уровень энергетических характеристик (малые коэффициенты мощности cos j = 0,2-0,4 и КПД = 0,2-0,5), особенно в режимах запуска;

- высокая стоимость магнитотвердых материалов;

- нестабильность характеристик, обусловленная нестабилизированным магнитным состоянием ротора;

- склонны к качаниям при резких колебаниях нагрузки, что создает неравномерность вращения [52].

В области гироскопии ГД практически не имеют конкурентов. Здесь выгодно используются все их положительные свойства.

Точность и чувствительность любого гироскопического прибора тем выше, чем больше кинетический момент ротора J Ω и его стабильность. Из этих соображений при проектировании гиродвигателя стремятся к получению при заданных габаритах максимально возможного значения момента инерции и угловой скорости ротора, а также к постоянству кинетического момента. Для обеспечения постоянства кинетического момента необходимо, чтобы частота вращения гиродвигателя сохранялась постоянной при изменении нагрузки и колебаниях напряжений сети. Этому условию удовлетворяют синхронные двигатели с асинхронным пуском или гистерезисные двигатели [47].

К данной области примыкают некоторые инерционные электроприводы, например, электроприводы для центрифуг и центробежных распылителей, которые находят применение в пищевой промышленности, медицине, а также моделировании перегрузок в машиностроении [46].