Venttiilin reluktanssimoottori

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 13. marraskuuta 2013 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 37 muokkausta .

Venttiilin reluktanssimoottori (WRM)  on harjaton synkroninen kone , jonka staattorin käämeissä ohjataan ohjatun taajuuden jännitepulsseja, jotka muodostavat pyörivän magneettikentän. Tunnetaan myös nimellä Switched Reluctance Motor [1] [2] ja vakiintunut englanninkielinen termi Switched Reluctance Motor (SRM) [3] [4] . Vääntömomentti johtuu roottorin halusta päästä asentoon, jossa staattorin magneettivuo kulkee pehmeästä magneettisesta materiaalista valmistetun roottorin akselia pitkin pienimmällä magneettivastuksella. On syytä erottaa tämä sähkökone ja venttiilireluktanssimoottori, jossa on itsenäinen heräte [5] , sekä synkroninen reluktanssimoottori [6] (synkroninen reluktanssimoottori [7] [8] ), sähkömomentin muodostamisen periaate ja jonka ohjausmenetelmä on erilainen.

Edut

Venttiilireluktanssimoottoreilla/generaattoreilla on seuraavat edut:

Yksinkertainen muotoilu

Roottori ja staattori on valmistettu magneettisesti pehmeästä materiaalista valmistettuina pakkauksina . WFD-roottorissa ei ole käämiä eikä kestomagneetteja. Vaihekäämit sijaitsevat vain staattorissa. Valmistuskäämien monimutkaisuuden vähentämiseksi staattorikäämit voidaan tehdä erikseen ja laittaa sitten staattorin napoihin.

Korkea huollettavuus

Staattorikäämin yksinkertaisuus lisää VRD / VRG:n huollettavuutta , koska korjaamiseen riittää viallisen kelan vaihtaminen.

Ei mekaanista kytkintä

Sähkökäytön / generaattorin sähkömekaanisen muuntimen ohjaus suoritetaan käyttämällä erittäin tehokkaita puolijohdeelementtejä - IGBT- tai MOSFET (HEXFET) -transistoreja, joiden luotettavuus ylittää merkittävästi mekaanisten osien - keräilijät, harjat - luotettavuuden.

Ei kestomagneetteja

VRD/VRG ei sisällä kestomagneetteja roottorissa tai staattorissa, mutta se kilpailee ominaisuuksiltaan menestyksekkäästi kestomagneeteilla varustettujen reluktanssisähkömoottoreiden (VEMPM) kanssa. Keskimäärin samoilla sähkö- ja paino- ja kokoominaisuuksilla VRD/VRG:llä on 4 kertaa alhaisemmat kustannukset, huomattavasti suurempi luotettavuus, laajempi pyörimisnopeuksien alue ja laajempi käyttölämpötila-alue. Rakenteellisesti VEDPM:ään verrattuna VRD/VRG:ssä ei ole tehorajoitusta (käytännössä VEDPM-tehoa rajoittaa noin 40 kW:n raja). VEDPM vaatii suojaa metallipölyltä, ne pelkäävät ylikuumenemista ja voimakkaita sähkömagneettisia kenttiä, oikosulun sattuessa käämit muuttuvat itsestään syttyväksi järjestelmäksi. Venttiilireluktanssimoottorit/generaattorit ovat vapaita kaikista näistä haitoista.

Pieni määrä kuparia

VRD/VRG:n valmistukseen kuluu keskimäärin 2-3 kertaa vähemmän kuparia kuin samantehoiseen kollektorisähkömoottoriin ja 1,3 kertaa vähemmän kuparia kuin asynkroniseen sähkömoottoriin .

Lämmönpoisto tapahtuu pääasiassa staattorissa, kun taas hermeettinen rakenne, ilma- tai vesijäähdytys on helppo saavuttaa.

Käyttötilassa roottorin jäähdytystä ei tarvita. WFD/VRG:n jäähdyttämiseen riittää käyttää staattorin ulkopintaa.

Korkeat paino- ja kokoominaisuudet

Useimmissa tapauksissa WFD/VRG voidaan valmistaa ontolla roottorilla. Roottorin takaosan paksuuden tulee olla vähintään puolet navan leveydestä. Staattorin ja roottorin napojen lukumäärän valinnalla voidaan optimoida sähkömoottorin/generaattorin massa- ja kokoominaisuudet, sen teho annetulla vääntömomentilla ja nopeusalueella.

Matala työvoimaintensiteetti

WFD/VRG:n suunnittelun yksinkertaisuus vähentää sen valmistuksen monimutkaisuutta . Itse asiassa se voidaan valmistaa jopa teollisuusyrityksessä, joka ei ole erikoistunut sähkötekniikan alaan. VRD/VRG:n sarjatuotanto vaatii tavanomaisia ​​mekaanisia laitteita - muotit laminoitujen staattori- ja roottoriytimien valmistukseen, sorvaus- ja jyrsinkoneet akseleiden ja runko-osien käsittelyyn. Työvaltaiset ja teknisesti monimutkaiset toiminnot, kuten kommutaattorin ja kommutaattorimoottorin harjojen valmistus tai asynkronisen moottorin roottorin häkin täyttö, puuttuvat täältä. Alustavien arvioiden mukaan kytketyn reluktanssimoottorin EMF:n valmistuksen työläys on 70 % pienempi kuin kollektorimoottorin valmistuksen työläisyys ja 40 % vähemmän kuin asynkronisen sähkömoottorin valmistuksen työläys .

Asettelun joustavuus

Staattorin käämityksen yksinkertaisuus ja käämien ja magneettien puuttuminen roottorista tarjoavat WFD/VRG:lle suuren layout-joustavuuden. Sähkömoottorin / generaattorin rakenne voi olla tasainen, pitkänomainen, käänteinen, sektori, lineaarinen. Tuottaaksesi koko sarjan sähkömoottoreita / generaattoreita, joilla on eri teho, voit käyttää samaa suulakesarjaa roottorin ja staattorin leikkaamiseen, koska tehon lisäämiseksi riittää kasvattaa roottorin ja staattorisarjan pituutta. . Ei ole vaikeaa valmistaa konetta, jossa staattori on sekä roottorin ulkopuolella että päinvastoin, sekä upottaa elektroniikka koneen runkoon. Sähkömagneettisen vähennyskertoimen muuttaminen mahdollistaa koneiden luomisen kevyille ja päinvastoin vaikeille työolosuhteille, mukaan lukien vääntömomenttimoottorit. Joidenkin työkoneiden ajamiseen on kannattavampaa käyttää lineaarisia sähkömoottoreita, joissa on hammastangon edestakaisliike (analogisesti kuin roottori). Useissa tapauksissa voidaan käyttää hyvin tunnettua, mutta asynkronisen sähkömoottorin tapauksessa tehotonta kaari-staattorikoneen rakennetta, jonka staattori peittää roottorin kehän kaaren, johon on pääsy sijoitettavaksi, mikä voi olla hammaspyörällä varustettu akseli.

Korkea luotettavuus

Suunnittelun yksinkertaisuus tarjoaa VRD/VRG:lle paremman luotettavuuden kuin muiden sähkökoneiden luotettavuus. Vaihekäämien rakenteellinen ja sähköinen riippumattomuus varmistaa WFD:n toimivuuden myös yhden vaiheen napakäämin täydellisen oikosulun sattuessa. VRG pysyy toimintakunnossa yhden tai kahden vaiheen vian jälkeenkin.

Laaja nopeusalue (yksiköistä satoihin tuhansiin rpm)

Sähkömagneettisen vähennyksen avulla voit luoda pienikokoisia "vääntömomentti"-sähkömoottoreita robottien, manipulaattoreiden ja muiden hidaskäyntisten mekanismien käyttöjä varten tai hitaita, tehokkaita generaattoreita tuuli- tai aaltovoimaloihin. Samaan aikaan nopean VRD/VRG:n pyörimisnopeus voi ylittää 100 000 rpm.

Korkea hyötysuhde laajalla nopeusalueella

Käytännössä saavutettavissa oleva 1 kW:n reluktanssimoottorin/generaattorin hyötysuhde voi olla jopa 90 % 5-10-kertaisen nopeuden virityksen alueella. Tehokkaampien sähkökoneiden hyötysuhde voi olla 95-98%.

WRM sekoitetaan usein synkroniseen reluktanssimoottoriin (SRM), jonka ankkurikäämityksiä syötetään sinimuotoisesti vaihtelevilla jännitteillä ilman palautetta roottorin asennosta. SynRM:llä on alhainen hyötysuhde, joka ei ylitä 50 % pienitehoisilla sähkömoottoreilla ja jopa 70 % suuritehoisilla sähkökoneilla.

EMF-virtalähteen pulssimainen luonne tarjoaa kätevän telakoinnin nykyaikaiseen digitaaliseen elektroniikkaan

Koska VRD/VRG saa virtansa (viritettynä) unipolaarisilla pulsseilla, EMF:n ohjaamiseen tarvitaan yksinkertainen elektroninen kytkin. Ohjaamalla elektronisen kytkimen tehotransistorien pulssien toimintajaksoa voit muuttaa sujuvasti sähkömoottorin tai generaattorin vaihekäämien virtapulssien muotoa.

Sähköisten ja mekaanisten ominaisuuksien elektroninen ohjaus, käyttötapa

WFD/VRG:n luonnollinen mekaaninen ominaisuus määräytyy sähkökoneen reaktiivisen periaatteen mukaan ja on lähellä hyperbolista muotoa. Tällaisen ominaisuuden pääominaisuus - koneen akselin tehon pysyvyys - osoittautuu erittäin hyödylliseksi sähkökäytöille, joilla on rajoitettu lähdeteho, koska sen ylikuormittamattomuus on tässä tapauksessa helppo toteuttaa. Suljetun kierron ohjausjärjestelmän käyttö nopeuden ja kuormituksen takaisinkytkennällä mahdollistaa minkä tahansa muodon mekaanisten ominaisuuksien saavuttamisen, mukaan lukien ehdottoman jäykät (astaattiset), eikä se johda ohjausjärjestelmän merkittävään monimutkaisuuteen. Itse asiassa käytettävissä olevien mekaanisten ominaisuuksien kenttä kattaa jatkuvasti kaikki neljä vääntömomentin nopeustason kvadranttia tietyn käyttölaitteen rajoissa.

Edullinen sähkömekaaninen muuntaja

Vesipuitedirektiivin kustannukset osoittautuvat alhaisiksi tunnetuista sähkökonemalleista. Tarkasteltavana olevassa sähkökäyttöjärjestelmässä kalliina voidaan pitää elektronista muuntajaa, joka on välttämätön osa kaikkia nykyaikaisia ​​ohjattuja sähkökäyttöjä. Tehoelektroniikkatuotteiden hinnat ovat kuitenkin tasaisessa laskusuunnassa tuotannon laajuuden kehittyessä. Kustannuksia alentaa myös VRD/VRG-kytkinlaitteiden pois jättäminen koostumuksesta, jonka valmistus edellyttää kuparin jatkuvaa hinnannousua.

Lopuksi WFD:n taloudellinen hyötysuhde kasvaa myös sähkömoottorin korkean hyötysuhteen ja taloudellisimpien ohjausstrategioiden käytön seurauksena merkittävästi pienemmällä virrankulutuksella dynaamisissa toimintatiloissa.

Haitat

Venttiilireluktanssimoottoreilla/generaattoreilla on seuraavat haitat [9] :

pieni tehokerroin

Se johtuu staattorivirran magnetointikomponentin merkittävästä arvosta.

alhainen hyötysuhde pienellä teholla _

Suihkumoottoreissa, joiden teho on useita kymmeniä W, hyötysuhde on 30-40%, ja moottoreissa, joiden teho on enintään 10 W, se ei ylitä 10%.

reaktiiviset moottorit ovat kooltaan suurempia kuin synkroniset ja asynkroniset moottorit

Tämä johtuu alhaisesta hyötysuhteesta, pienestä ja pienestä reaktiivisesta vääntömomentista.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ N.F. Iljinski. Venttiili-induktorisähkökäyttö: ongelmia ja kehitysnäkymät  // MPEI Publishing House, 111250, Moskova, Krasnokazarmennaya st., 14. - 2007. Arkistoitu 28.9.2020 .
  2. ↑ Alyamkin D. I. Kaksivaiheisen venttiili-induktorisähkökäytön kehittäminen ja tutkimus kuumavesipumppuihin  // MPEI: väitöskirja. - 2011. Arkistoitu 27. maaliskuuta 2022.
  3. ↑ Kytketty reluktanssimoottori  . Haettu 1. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 11. maaliskuuta 2021.
  4. ↑ Jin-Woo Ahn, Ph.D. Kytketty reluktanssimoottori  // Kyungsung University Korea. Arkistoitu alkuperäisestä 2.3.2022.
  5. ↑ Kozachenko V. F., Ostrirov V. N., Lashkevich M. M. Sähköinen voimansiirto, joka perustuu kytkettyyn reluktanssimoottoriin, jossa on riippumaton heräte  // Sähkötekniikka: päiväkirja. - 2014 - helmikuu. Arkistoitu alkuperäisestä 5.2.2020.
  6. ↑ Synkroniset reluktanssimoottorit ovat lupaavia monissa teollisissa sovelluksissa (26.7.2018). Haettu 1. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2021.
  7. ↑ ABB. [ https://www.smlgroup.ru/f/baldor_sinkhronnyye_dvigateli_nizkogo_napryazheniya.pdf Matalajännitteinen IE4-synkroninen reluktanssimoottori ja käyttöpaketti]  (englanniksi) . ABB:n tuoteluettelo .
  8. ↑ CM Donaghy-Spargo. Synkroninen reluktanssimoottoritekniikka: teollisuuden mahdollisuudet, haasteet ja tulevaisuuden suunta  //  Durham University. - 2016. Arkistoitu 14. huhtikuuta 2019.
  9. ↑ Katzman, 1979 , s. 218-221.

Kirjallisuus

Linkit

 Moottorit
Sähkömoottorit
Asynkroninen
Synkroninen
Muut
Katso myös ikiliikkuja Vaihde moottori kumimoottori