Так как материал ротора обладает значительным гистерезисом, то при повороте МДС статора на некоторый малый угол домены ротора сохраняют своё первоначальное положение, поэтому происходит пространственный сдвиг полей статора и ротора на определённый угол. Именно из-за появления этого рассогласования возникает тангенциальная сила, которая вызывает вращающий момент двигателя. При дальнейшем смещении поля статора (внешнего), ротор приходит в движение и его поле синхронно вращается с полем статора, отставая от него на определённый угол, зависящий только от магнитного материала самого ротора и уровня внешнего поля.
СГД может работать в нескольких режимах. Когда момент нагрузки двигателя больше его собственного гистерезисного момента при данном угле рассогласования этот угол, а, следовательно, и момент двигателя начинают пропорционально возрастать пока, не достигнут своих максимальных значений. Значение момента не зависит от скорости перемещения поля относительно ротора. Так как ротор СГД обладает некоторой инерцией, то он не может сразу достигнуть синхронной скорости вращения – имеет место асинхронный режим работы. В асинхронном режиме каждая точка материала ротора перемагничивается с частотой скольжения и в роторе выделяются потери на гистерезис.
Если момент нагрузки меньше собственного гистерезисного момента двигателя, то двигатель достигает синхронной скорости вращения – синхронный режим работы. В данном режиме перемагничивание прекращается и немного снижается развиваемый момент, вслед за которым уменьшается угол рассогласования.
Если в этом режиме сменить направление момента на валу, то двигатель перейдёт в режим синхронного генератора.
При дальнейшем увеличении скорости вращения (больше синхронной) двигатель переходит в асинхронный генераторный режим (скольжение меньше 0).
Если момент нагрузки превышает собственный максимальный момент двигателя, то он переходит в режим тормоза.
4. Достоинства и недостатки СГД
§ Достоинства:
· Простота и надёжность конструкции: нет вращающихся обмоток и полюсов на роторе; материал ротора обладает высокой прочностью, что позволяет достигать больших частот вращения; материал ротора имеет малый коэффициент температурного расширения – прочность конструкции в больших пределах температур; облегчённая балансировка ротора в силу его симметрии; долговечность.
· Наличие большого пускового момента, автоматический, плавный вход в синхронизм; малая кратность пускового тока (20-30)%; достаточно высокий КПД (<60%).
· Явление полисинхронизма – возможности ротора работать в полях различной полюсности;
· Малый уровень шума.
§ Недостатки:
· Низкие энергетические показатели, особенно в режимах пуска;
· Качания ротора;
· Большой технологический разброс;
· Нестабильность характеристик, обусловленная нестабилизированным состоянием ротора;
· Высокая стоимость материалов ротора: кобальт, ванадий, никель и др..
5. Применение СГД
На сегодняшний день СГД нашли широкое применение, как в повседневной жизни, так и в специальных приборах вплоть до космической техники.
В быту СГД можно встретить в системах звукозаписи и воспроизведения, для вращения видеокассет и дисков, для перемещения лент в киноаппаратах и различных бытовых приборах.
В области гироскопических систем благодаря своим качествам они практически не имеют конкурентов. К настоящему времени ГД нашли широкое применение в маломощных управляемых приводах и системах автоматического управления. Их используют в авиации и в объектах навигации.
СГД применяются и в некоторых промышленных технологических процессах, как привода центрифуг, распылителей, вентиляторов, мешалок. Также получено широкое распространение в медицинской технике.
Однако ГД малопригоден там, где требуется высокая точность поддержания углового положения ротора относительно вращающейся синхронной системы координат при отсутствии информации об этом положении и высокая степень линейности характеристик управления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.