2tom192

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 386

Rys. 5.119. Sposoby magnesowania magnesów segmentowych i pierścieniowych: a, b) średnicowo; c) promieniowo

1 wirnik, 2 korpus magnetycznie miękki. 3 magnes trwały

mechaniczne są podobne do charakterystyk silników obcowzbudnych — przy czym, ze względu na ograniczenie reakcji twornika przez małą przenikalność magnetyczną magnesów, przebieg tej charakterystyki jest bardziej prostoliniowy. W przeważającej większości przypadków są to magnesy pierścieniowe lub segmentowe wykonane z tanich ferrytów barowych lub strontowych, magnesowane średnicowo (łatwe magnesowanie magnesu w polu jednorodnym) lub promieniowo (rys. 5.119). W pierwszym przypadku uzyskuje się rozkład pola sinusoidalny, w drugim zaś — zbliżony do prostokąta, co daje większy strumień w szczelinie.

Wzbudzenie elektromagnetyczne mają silniki szeregowe. W silniku do pracy nawrot-nej stosuje się najczęściej rozdzielone uzwojenie wzbudzenia nawinięte przeciwsobnic. Przełączenie kierunku wirowania można wtedy zrealizować za pomocą przełącznika jedno biegunowego (rys. 5.120). Silnik ma charakterystykę mechaniczną typu szeregowego.

Rys. 5.120. Schemat połączeń silnika szeregowego o wzbudzeniu rozdzielonym

Na rysunku 5.121 przedstawiono zasadę pracy produkowanego masowo mikrosilnika dwubiegunowego trójżłobkowego, którego zęby tworzą rodzaj trzech wydatnych biegunów. Magnesy stojana mogą być segmentowe lub pierścieniowe. Silnik ma uzwojenie trójccwkowc skojarzone w gwiazdę, połączone z trzema wycinkami komutatora. Osie symetrii wycinków komutatora pokrywają się z osiami zębów (biegunów wydatnych) wirnika. Uzwojenie wirnika jest zasilane za pośrednictwem komutatora i dwóch szczotek umieszczonych w strefie neutralnej magnesu. Komutator wykonywany ze srebra (czasem pozłacanego) może być cylindryczny (walcowy) bądź płaski (tarczowy). Charakterystyczną cechą takiego rozwiązania są dość znaczne zmiany prądu twornika. Wynikają one z przechodzenia w trakcie komutacji z połączenia szeregowego dwóch cewek i odłączenia trzeciej od źródła zasilania do połączenia dwóch cewek równolegle (zwartych szczotką) szeregowo z trzecią. Wskutek tego moment elektromagnetyczny silnika w ramach jednego obrotu ma wyraźne maksima i minima, rozłożone co 60°. Zjawisko to może być źródłem nierównomiernej prędkości obrotowej silnika (w ramach obrotu). Dlatego na przykład w napędach urządzeń fonicznych należy przewidzieć odpowiedni bczwładnik (w urządzeniach niskiej i średniej klasy wystarczy bezwładność szpuli, płyty czy też kasety).

Komutator mechaniczny nakłada pewne ograniczenia na wykorzystanie małych silników prądu stałego w układach napędowych. Są to przede wszystkim: iskrzenie na stykach ruchomych przy przeciążeniach i nawrotach, ograniczenie napięcia zasilania ze względu na dopuszczalne napięcie międzywycinkowe, wibracje szczotek i trwałość zestyku

Rys. 5.121. Objaśnienie zasady pracy silnika trójżłobkowego (trójbiegunowego)

ruchomego, konieczność konserwacji. Rozszerzenie zakresu zastosowań silników prądu stałego można osiągnąć przez zastąpienie komutatora mechanicznego przez komutator elektroniczny.

Silnik taki jest dokładnym odwróceniem konstrukcji z rys. 5.121. Magncśnica silnika znajduje się na wirniku i stanowi ją magnes trwały spolaryzowany najczęściej dwu-, a rzadziej cztcrobiegunowo. Uzwojenie twornika znajduje się na stojanie i składa się w mikrosilnikach najczęściej z trzech (rzadziej z czterech) cewek skupionych (mniejsze pulsacje momentu elektromagnetycznego). Cewki te są połączone w trój- lub cztero-ramietiną gwiazdę (tzw. układ otwarty) lub trójkąt, rzadziej czworokąt (układ zamknięty) i są umieszczone na wydatnych zębach (biegunach) stojana, a w silnikach większych mocy — rozłożone w żłobkach. W ten sposób liczba elektronicznych łączników uzwojenia może być niewielka. Jednocześnie napięcie zasilania może być wyższe, gdyż znika tu ograniczenie wynikające z dopuszczalnej wartości napięcia międzywycinkowego (napięcia przebicia łączników, np. tranzystorów są dużo wyższe). Na rysunku 5.122 pokazano typowe schematy połączeń uzwojeń trójcewkowych z komutatorem tranzystorowym.

Rys. 5.122. Schematy połączeń uzwojeń trójcewkowych: a) otwarte; b) zamknięte