По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.313.8

Динамика синхронных двигателей с постоянными магнитами

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина», г. Москва

Рассмотрены конструкции синхронных двигателей с постоянными магнитами (СДПМ) с аксиальным и радиальным расположением этих магнитов в роторе. Приведены схемы пуска и торможения СДПМ, а также рабочие характеристики в двигательном и генераторном режимах. Коротко анализируются типы систем управления, а также преимущества, недостатки и области применения СДПМ.

Литература:

1. Шульга Р.Н. МГД-генерация в природе и энергетике // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 11. – С. 16–25.

2. Шульга Р.Н. Магнетизм и сверхпроводимость // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 11. – С. 35–46.

3. Шульга Р.Н. Судовой МГД-движитель // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 10. – С. 29–38.

4. Шульга Р.Н. Магнитные системы магниторезонансных томографов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 10. – С. 13–21.

5. Шульга Р.Н. Магнитные поля и их экранирование // В портфеле редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

6. Шульга Р.Н. ВТСП-лента и ВТСП-кабель // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 11. – С. 47–56.

7. Шульга Р.Н. Магнитное поле электромашины и трансформатора // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 11. – С. 26–34.

8. Шульга Р.Н. К вопросу о применении криогенных энергоустановок. – Энергосбережение и водоподготовка. – 2017. – № 6 (110). – С. 65–74.

9. Шульга Р.Н., Корсаков С.С., Рукленок И.Ф., Ильин К.А. Магнитные системы электромашин с постоянными магнитами // В портфеле редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

10. Шульга Р.Н. Характеристики энергоинформационного пространства для природных и электроэнергетических объектов // Энергосбережение и водоподготовка. – 2015. – № 3 (95). – С. 68–75.

11. Синхронные двигатели с постоянными магнитами. – URL: http://www. engineering. solutions.ru

12. Каримов Р.Д. Система намагничивания постоянных магнитов на основе высокоскоростных магнитоэлектрических генераторов, канд. дисс. – Уфа, 2017. – URL: http://www. ugatu.su

13. Коршунов А. Частотный пуск синхронных двигателей с постоянными магнитами на роторе // Силовая электроника. – 2007. – № 1. – URL: http://www.power-e.ru

14. Синхронные двигатели с постоянными магнитами. – URL: http://www.promenter.ru

15. Фираго Б.И. Динамическое торможение синхронных двигателей с постоянными магнитами при скалярном частотном управлении. – URL: http://www.cyberleninka.ru

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.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Динамика синхронных двигателей с постоянными магнитами. Главный энергетик. 2023;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: