Синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ) сравнительно с асинхронными электродвигателями получили широкое распространение особенно для малых и средних мощностей особенно для электрификации автомобильного транспорта, а также в авиации для дронов и аэрокоптеров. Их преимущества сравнительно с асинхронными двигателями обусловили взрывной рост публикаций, патентов как в части самих двигателей, так и схем магнитных цепей и применения разных видов, форм и намагниченностей постоянных магнитов. Особенно значительный вклад носит литература по преобразователям частоты и системам управления для разных типов электроприводов.
Цель настоящей статьи состоит в анализе динамики СДПМ при пуске и торможении в двигательном и генераторном режимах. Библиография [1–3] освещает вопросы МГД-движителей и приводов с использованием сильных магнитных полей, которые анализируются в [4–6] с учетом сверхпроводимости. Реализация магнитных систем в различных электротехнических устройствах приведена в [7–10], а режимы и особенности работы СДПМ освещены в [11–15].
Преимуществами СДПМ являются:
– высокий cosφ, приближающийся по величине к 1, что в значительной мере превосходит асинхронные электродвигатели;
– более высокая механическая прочность за счет особенностей конструкции электродвигателя;
– зависимость момента вращения от напряжения линейная, а не квадратичная, поэтому колебания электродвигателя пропорционально снижаются;
– на валу электродвигателя присутствует постоянная скорость, не зависящая от прикладываемой нагрузки;
– может применяться для уменьшения реактивной составляющей в сети.
Недостатки СДПМ вызваны:
– их сложной конструкцией;
– более сложным пуском;
– необходимостью использования вспомогательных устройств и блоков;
– такие электродвигатели сложнее регулировать по числу оборотов;
– ремонт и обслуживание обходится дороже сравнительно с асинхронными электродвигателями.
Электромагнитные процессы в СДПМ с магнитоэлектрическим возбуждением аналогичны процессам в обычных электромашинах, возбуждаемых электромагнитным способом. Отличие состоит в последствиях, к которым приводит реакция якорного узла. Если в обычных приводах при снятии нагрузки магнитный поток полюсов восстанавливается полностью, то в магнитоэлектрических устройствах реакция якоря при определенных условиях приводит к размагничиванию постоянных магнитов.