Анализ основных характеристик вентильно-реактивного электродвигателя, работающего в режиме генератора

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАКТИВНО-ВЕНТИЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

УДК 621.31

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНО-РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА

В.М. Степанов, В. С. Авдошин

Рассмотрены преимущества использования вентильно-реактивной машины в различных технических сферах, конструктивные особенности вентильно-реактивного двигателя.

Ключевые слова: вентильно-реактивный двигатель, генераторный режим, вентильный индукторно-реактивный двигатель.

Вентильно-реактивный электродвигатель представляет собой электромеханическую систему, состоящую из электромашинной части (двигателя), вентильного коммутатора, датчика положения ротора и системы управления. Вентильно-реактивная электрическая машина довольно новый тип двигателей, хотя первый прототип был разработан в середине 60-х годов. Как любой электродвигатель, вентильно-реактивная машина обеспечивает преобразование электрической энергии, которая поступает от питающей сети, в механическую энергию. Система управления позволяет регулировать частоту вращения, момент, мощность и другие параметры, необходимые для выполнения различных задач в различных отраслях. Принцип действия вентильно-реактивного электродвигателя основан на свойстве ферромагнитных тел ориентироваться во внешнем магнитном поле таким образом, чтобы пронизывающий их магнитный поток принимал максимальное значение.

Вентильно-реактивная электрическая машина является электродвигателем, в котором возникает крутящий момент вследствие перемещения его подвижной части в положение, где индуктивность обмотки возбужда-

ется максимально.

Движение подвижной части может быть вращательное или линейное, и конструктивное исполнение может быть, как внутри (рисунок), так и снаружи [1]. Обычно подвижная часть представляет собой простую деталь, выполненную из мягкого магнитного железа, такой формы, чтобы обеспечить максимальное изменение индуктивности. Геометрическая простота является одним из основных привлекательных особенностей: так как ни обмотки, ни постоянные магниты не используются, строго говоря, стоимость производства будет ниже, чем для других типов электромашин, в то время как надежность и прочность, по всей видимости, должна быть улучшена.

Ниже приведены основные отличительные свойства вентильнореактивной машины:

1) статор и ротор имеют явно выраженные полюса;

2) обмотка статора включает в себя набор катушек, каждая из которых намотана на одном полюсе;

3) возбуждение представляет собой последовательность импульсов тока, подаваемого на каждую фазу;

4) при вращении ротора форма потока сцепления фазы должна иметь треугольный или зубчатый сигнал и не изменяться с течением времени.

Сечение четырехфазного вентильно-реактивного двигателя с 8 полюсами статора и 6 полюсами ротора. Каждая фазная обмотка состоит из двух катушек, намотанных на противоположных полюсах

У вентильно-реактивного электродвигателя на роторе отсутствуют и магниты, и обмотки. Это является как преимуществом, так и недостатком. С одной стороны, это означает, что ротор имеет простую конструкцию, затраты и проблемы, связанные с постоянными магнитами (например, намагничивания и размагничивания) можно избежать. С другой сто-

182

Анализ эффективности функционирования и методов исследования ...

роны, возбуждение магнитами весьма значительно в небольших двигателях, и это ставит вентильно-реактивный двигатель в невыгодное положение. Зависимость от одного источника возбуждения в сочетании с влияниями краевого поля и магнитного насыщения в вентильно-реактивной машине вызывает нелинейные характеристики при его регулировании [2]. Для достижения эффективности при работе в генераторном режиме необходимо контролировать форму тока в электронном виде: в противном случае эффективность, уровень шума, а также использование преобразователей могут быть удручающими.

Особенностью вентильно-реактивного двигателя, работающего в генераторном режиме, являются повышенные электромагнитные и тепловые нагрузки, при которых достигаются удельные характеристики, сравнимые с аналогичными показателями классических вентильных двигателей. Магнитная энергия в воздушном зазоре максимальна, когда индукция в коронке зубца статора соизмерима с индукцией в зазоре. Данное условие выполняется только при использовании в двигателе шихтованных магни-топроводов из высококачественных электротехнических сталей, которые имеют повышенные значения магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления. Главная цель - упрощение технологии и снижение стоимости используемых материалов. Упростить технологию производства двигателей и снизить производственные затраты возможно, если магнитопроводы статора и ротора изготавливать из сплошной заготовки конструкционной стали, имеющей удовлетворительные магнитные характеристики. При этом ухудшаются эксплуатационные показатели, в частности, уменьшается момент, увеличиваются потери в железе, усложняется тепловой режим двигателя.

Список литературы

1. Афанасьев В.А., Голландцев Ю.А. Имитационное моделирование вентильного индукторно-реактивного двигателя. М.: ВНТИЦ, 2003. 140 с.

2. Каасик П.Ю. Магнитное поле и параметры электрических машин. Л.: ЛИАП-ЛЭТИ, 1981. 136с.

Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ener-gy@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

Авдошин Вадим Сергеевич, асп., vadosha@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF KEY PERFORMANCE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR, ACTS AS A

GENERATOR

V.M. Stepanov, V.S. Avdoshin

The advantages of using switched reluctance machine in various technical areas, the design features switched reluctance motor are considered.

Key words: switched reluctance motor, generator mode, switched inductor reluctance motor.

Stepanov Vladimir Mikhaylovich, doctor of technical science, professor, head of chair, energy@ tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Avdoshyn Vadim Sergeyevich, postgraduate, vadoshaagmail. com, Russia, Tula, Tula State University

УДК 62-784.2: 621.45

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА РЕАКТИВНО-ВЕНТИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПО СРАВНЕНИЮ С ТРАДИЦИОННЫМИ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

Н.М. Туан, Н.Ч. Хай

Приведено сравнение частоты вращения, конструкции, КПД, электрической энергии в реактивно-вентильных электродвигателях и традиционном электродвигателе.

Ключевые слова: вентильный реактивный электродвига-

тель,эффективность, электрическая энергия.

Современный уровень развития регулируемых электроприводов в значительной степени определяется достижениями в области силовой полупроводниковой техники: созданием IGBT и MOSFET транзисторов для коммутации силовых электрических цепей. Это позволило специально для систем электропривода создать электрическую машину нового типа с электронной коммутацией фазных обмоток якоря, получившую название SRM. В качестве рабочего термина авторами используется вентильный реактивный электродвигатель (РВЭД). РВЭД имеет много достоинств по сравнению с традиционным электродвигателем.

Простота обмотки якоря и отсутствие обмотки и магнитов на роторе обеспечивают реактивно-вентильному электродвигателю высокую гибкость компоновки. На роторе РВЭД отсутствуют обмотки. Вращающееся магнитное поле статора намагничивает ротор ^ = 0 ), поэтому скорость вращения ротора равна частоте вращения магнитного потока (п0 = п ).Частота вращения РВЭД зависит от конфигурации магнитной системы

184