Электротехника \ Специальные электрические машины

Вентильные электродвигатели. Некоторые геометрические и количественные соотношения, относящиеся к ВДПТ. Схемы обмоток и структур ВДПТ, страница 4

Включение ключей VTA_о и VTB, рис. 1.2.7 в) создает тормозной момент Т противовключением. Ток i_g под действием напряжения источника и согласно с ним направленной ЭДС вращения втекает в фазу В через открытый ключ VTB и вытекает из фазы А через открытый ключ VTA_о на минус источника питания U. При этом магнитный поток ротора взаимодействуя с намагничивающей силой статора создает тормозной момент M_g, направленный против движения ротора, который тормозится и будет замедлять свое движение.

При состоянии ВДПТ, когда все ключи выключены и напряжение ЭДС вращения двигателя ток через фазы двигателя не протекает и ротор будет тормозиться на выбеге под действием момента механических и электромагнитных потерь М_n в двигателе и момента сопротивления. Однако, если при помогающей нагрузке момент, совпадающий с направлением вращения ротора w, превышает момент потерь в двигателе, тогда его частота вращения возрастает, ЭДС вращения превышает напряжение источника питания и электродвигатель переходит в генераторный режим; Ток i_g через мостовой выпрямитель, диоды VDA…VDC будет втекать в источник напряжения питания U. Электродвигатель будет отдавать энергию в сеть.

Лекция 5

1.2.3 Схемы обмоток и структур ВДПТ

Наличие ДПР, управляющего бесконтактной коммутацией фаз двигателя, а также особенности схем полупроводниковых коммутаторов, позволяет применять схемы обмоток значительно более разнообразные [4], чем это принято для коллекторных машин.

Многообразие схем обмоток может быть упорядочено введением классификации, в основу которой можно положить следующие признаки:

1) способ соединения обмоток,

2) число секций, образующих обмотку,

3) способ питания, характеризующий возможность изменения направления в каждой секции.

По способу соединения секций обмотки ВДПТ могут быть замкнутыми и разомкнутыми. В преобладающем большинстве ВДПТ используются разомкнутые обмотки. Поэтому, определяющим признаками являются 2-й и 3-й, по которым на рис. 1.2.8 построена классификационная таблица основных типов обмоток ВДПТ.

По числу секций обмоток, как правило, совпадающих с числом фаз синхронной машины, обмотки ВДПТ, могут быть: односекционные, двухсекционные, трехсекционные и m-секционные, где число m может быть любым. Однако на практике это число не более двенадцати, когда требуется получить минимальную пульсацию момента.

Реверсивное питание

(двухполупериодные схемы)

Нереверсивное питание

(однополупериодные схемы)

Односекционные

(однофазные)

а)

д)

Двухсекционные (двухфазные)

б)

е)

Трехсекционные

(трехфазные)

в)

ж)

m-секционные

(m-фазные)

г)

и)

Рис. 1.2.8 Классификационная таблица обмоток ВДПТ

По способу питания фаз обмотки ВДПТ разделяются на ВДПТ с реверсивным питанием рис. 1.2.8 а-г), при котором ток в каждой секции в процессе коммутации изменяет свое направление (реверсируется) и ВДПТ с нереверсивным однополупериодным питанием, рис. 1.2.8 д-и), при котором ток в каждой секции может протекать только в одном направлении.

На практике чаще используется реверсивное питание секций обмотки, так как это повышает коэффициент использования меди и улучшает удельный показатель электрической машины по энергоотдаче на единицу массы, снижает коэффициент пульсации движущего момента. Например, при однополупериодной схеме питания трехфазной машины коэффициент пульсаций составляет 0,5, а при двухполупериодной 0,14.

В каждой группе обмоток, начиная с двухсекционных, могут быть различные варианты подключения обмоток к инвертору. Обмотки могут быть раздельными, замкнутыми или лучевыми. Кроме того, подключение обмоток может быть, как последовательное, так и параллельное.

1.2.4 Постоянные магниты для ВДПТ

При прочих равных условиях масса электродвигателя, выполненного с возбуждением от постоянных магнитов, обратно пропорциональна квадратному корню из максимальной энергии используемых магнитов , где В – остаточная функция, Н – коэрцитивная сила по намагничиванию. Поэтому, наиважнейшим показателем применяемых в СМ магнитов служит характеристика его энергетического произведения (В×Н)max [5].

Вторым, наиболее важным с точки зрения успешного применения магнитов в электрических машинах, является свойство магнитов иметь значение магнитной проницаемости, приближающееся к магнитной проницаемости воздуха.

Другими также весьма важными свойствами магнитов являются:

- устойчивость к размагничивающему воздействию внешних полей;

- высокая температурная стабильность;

- линейность кривой размагничивания;

- высокая степень магнитной анизотропии.

Применение постоянных магнитов с высокой энергией дает возможность уменьшить объем магнитов, размеры вращающейся части ротора, что обеспечивает снижение момента инерции и повышение быстродействия электрической машины. Низкое значение магнитной проницаемости этих магнитов эквивалентно для потока реакции якоря воздушному промежутку, обуславливает низкое значение индуктивности, а следовательно, малое значение электромагнитной постоянной времени и более жесткую механическую характеристику электродвигателя, снижает потери в роторе от высших гармоник.

Именно, такие магниты с момента их появления рассматриваются разработчиками как наиболее приемлемый материал для ВДПТ [5].

Высококоэрцитивные магниты можно подразделить на две группы:

1 - магниты на основе самарий-кобальта (Sm-Co),

2 - магниты на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B).

Основные характеристики высококоэрцитивных постоянных магнитов приведены в таблице на рис. 1.2.9.

Тип материала, марка магнита	Группа	Рабочая температура, ^оС	Основные показатели
Тип материала, марка магнита	Группа	Рабочая температура, ^оС	Br, Тл	Н_св, кА/м	Н_см, кА/м	(ВН)_max, кДж/м³
Магниты на основе Sm-Co
КС37А	1	250	0,82	560	1000	130
КСП37А	1	250	0,90	500	640	145
КС25ДЦ-240	1	250	1,10	780	900	240
Магниты на основе Nd-Fe-B	2	180	1,25	860	960	290

1 2 3 4 5 6 7

Скачать файл