2tom212

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 426

Redukcja prędkości wirnika w stosunku do prędkości synchronicznej z jaką wiruje pole jest wyrażona wzorem

(5.188)

<“JP    _ Z_r

Q ^rss~^tir Z_r—Z_s

przy czym Z_r, Z_s — liczba zębów wirnika i stojana.

Po założeniu, że Z_r — Z_s = ±2p oraz / = 50 1/s, prędkość kątowa, rad/s, i prędkość obrotowa, obr/min, będą odpowiednio zgodne z zależnościami

a.=

200rr

~zT’

6000

(5.189)

Jak widać, liczba biegunów silnika reduktorowego nie ma wpływu na prędkość silnika reduktorowego.

Współczynniki energetyczne ą i cosę> silników tego typu są bardzo małe ze względu na duży prąd magnesujący i wykorzystywanie dla wytworzenia momentu jedynie amplitudy modulacji pola głównego, nic zaś całego pola. Ich zaletą w niektórych zastosowaniach jest to, że prędkość wału wyjściowego przy zasilaniu z sieci o częstotliwości przemysłowej może być łatwo zredukowana bez konieczności stosowania przekładni mechanicznej.

Silniki histerezowe

Znalazły one szerokie zastosowanie w urządzeniach do zapisu i odtwarzania dźwięku i obrazu dzięki samoczynnemu rozruchowi, równomierności prędkości obrotowej oraz łagodnemu przejściu od pracy asynchronicznej do synchronicznej.

Silniki tego typu wykonuje się najczęściej jako jednofazowe z uzwojeniem pomocniczym kondensatorowym i z uzwojeniem pomocniczym zwartym (w zakresie najmniejszych mocy). W pierwszym przypadku stosuje się uzwojenia dwuwarstwowe skrócone rozłożone w żłobkach lub uzwojenia sinusoidalne, a w drugim — uzwojenia skupione oraz uzwojenia zwarte obejmujące części bieguna wydatnego stojana. Szczerbinki żłobkowe zamyka się klinami magnetycznymi, co ogranicza znacznie straty wywołane wyższymi harmonicznymi pola. Uzyskuje się w ten sposób wzrost momentu silnika do wartości bliskiej granicy teoretycznej.

Rozwiązania wirników silników histcrezowych można sprowadzić do trzech zasadniczych odmian:

—    wirniki, w których cienka warstwa materiału histerezowego wykonana w formie cienkościennego litego lub blachowancgo cylindra lub długiej spirali (zwój obok zwoju) jest osadzona na pełnym, a rzadziej wydatnobiegunowym miękkim rdzeniu magnetycznym;

—    wirniki o grubej warstwie czynnej osadzonej na rdzeniu niemagnetycznym;

—    wirniki złożone z oddzielnych cienkich tarczek osadzonych na wale (silniki najmniejszych mocy z pomocniczym uzwojeniem zwartym).

W silnikach pierwszej odmiany występuje przemagnesowywanie promieniowe warstwy czynnej, a w silnikach odmiany drugiej i trzeciej — strumień przemagnesowujący warstwę ma kierunek obwodowy lub obwodowo-promieniowy. Większość materiałów histerezowych w zakresie małych indukcji: w szczelinie (0,2-r 0,4 T) ma straty wywołane histerezą (moment histcrczowy), większe przy przemagnesowywaniu obwodowym. W silnikach o indukcjach większych jest odwrotnie. Zjawisko to ma istotny wpływ na wybór rozwiązania wirnika.

Na rysunku 5.156 pokazano przykłady rozwiązań konstrukcyjnych silników histerezowych z wirnikiem wewnętrznym i zewnętrznym oraz wykrój blachy wirnika i schemat budowy mikrosilnika histerezowego z uzwojeniem pomocniczym zwartym.

b) 4

	NWiwWYWW		3
	p-	>	N s V n—i
	r		N

Rys 5-156. Przykłady konstrukcji silników histerezowych: a) z wirnikiem wewnętrznym; b.ł z wirnikiem zewnętrznym; d) schemat budowy mikrosilnika z pomocniczym uzwojeniem zwartym oraz c) wykrój blachy wirnika mikrosilnika

jednofazowego

I - wał, 2 rdzeń wirnika, 3 — materiał histcrczowy, 4 — uzwojony pakiet stojana, 5 zwój zwarty, 6 cewka skupiona rdzenia stojana

Silniki z wirnikiem zewnętrznym znajdują przede wszystkim zastosowanie w napędach żyroskopów oraz w niektórych typach magnetofonów i magnetowidów stacyjnych, tam gdzie jest korzystny duży moment bezwładności części ruchomej. Mikrosilniki jednofazowe natomiast są stosowane do napędu przekaźników czasowych i programatorów i są wtedy wyposażone w precyzyjną przekładnię mechaniczną redukującą prędkość synchroniczną najczęściej do 1, 2, 10 i 60 obr/min.

Na rysunku 5.157 przedstawiono charakterystykę mechaniczną silnika histerezowego oraz charakterystykę momentu w funkcji prędkości i kąta obciążenia. Obrazują one zjawiska występujące w maszynie histcrczowcj podczas jej pracy asynchronicznej i synchronicznej. Tę ostatnią otrzymuje się rozcinając oś prędkości w punkcie Q_r = (ojp, odpowiadającym prędkości synchronicznej i wstawiając w miejsce rozcięcia oś kątów obciążenia.

Rys. 5.157. Charakterystyka mechaniczna (a) i charakterystyka momentu w funkcji prędkości i kąta obciążenia silnika histerezowego (b)

Moment rozruchowy silnika histerezowego jest większy niż maksymalny moment synchroniczny, gdyż w zakresie pracy asynchronicznej pojawia się dodatkowo moment indukcyjny wywołany prądami wirowymi indukowanymi w wirniku. Prądy te są jednak stosunkowo małe, ponieważ rezystywność materiału histerezowego jest duża i krytyczny moment indukcyjny wypada przy s_b» 1.

W tablicy 5.79 przedstawiono dane techniczne niektórych mikrosilników jedno-azowych do napędów programatorów i przekaźników czasowych produkowanych ^w Polsce.