2tom210

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 422

(tzw. kąt histerezy) o jaki pierwsza harmoniczna strumienia opóźnia się względem wywołującego go prądu i z kolei obliczyć moment histerezowy.

Moment histerezowy, niezależny od prędkości wirnika, wg [5.20] jest określony wzorem

(5.185) w którym *P_lmax— maksymalny strumień skojarzony.

Permasyny

Na rysunku 5.151 przedstawiono typowe rozwiązania konstrukcyjne wirników permasynów. Trzy pierwsze (rys. 5.151a,b,c) przedstawiają starsze konstrukcje tych wirników' o rozruchu indukcyjnym. Mają one widoczną klatkę rozruchową (lub pakiet rozruchowy) i magnesy spolaryzowane, umieszczone promieniowo wewnątrz blachowa-nego rdzenia lub równolegle do pakietu blach wirnika klatkowego. Na rysunku 5.151d pokazano warnik permasyna o rozruchu histerczowym.

Rys. 5.151. Wirniki permasynów: a, b, c) o rozruchu indukcyjnym; d) o rozruchu histerezowym; c) o rozruchu częstotliwościowym (wirnik warstwowy); f) o rozruchu częstotliwościowym (wirnik powłokowy)

1 — magnes trwały, 2 — rdzeń ferromagnetyczny, 3 — pręty klatki rozruchowo-tłurniącej. 4 — szczeliny ograniczające strumień rozproszony magnesów, 5 — pierścień histerezowy. 6 pakiet rozruchowy wirnika

Dwa następne przedstawiają wirniki obecnie budowanych permasynów o rozruchu częstotliwościowym, z których pierwszy nosi nazwę wirnika warstwowego, drugi zas — wirnika powłokowego.

W niektórych z tych wirników umieszcza się — przeważnie w przestrzeniach międzybiegunowych — złożoną z kilku prętów klatkę, która tłumi kołysania wirnika powstające przy nagłych zmianach obciążenia.

W silnikach o rozruchu indukcyjnym składowa reluktancyjna momentu synchronicz-

₀_wskutek małej przenikalności rewersyjnej magnesów porównywalnej z przenikal-

nością powietrza — ma fazę przeciwną niż w zwykłych maszynach synchronicznych o biegunach wydatnych (X_d < X_q). Wypadkowa charakterystyka kątowa momentu może wtedy (przy głębokim niedowzbudzeniu) wyglądać tak jak na rys. 5.152.

Rys. 5.152. Charakterystyka kałowa momentu permasyna przy dużym (linia przerywana) i małym (linia ciągła) niedowzbudzeniu oraz jej składowe w wartościach względnych dla stosunku parametrów charakterystycznych dla

silnika o mocy kilkuset watów (RfX. = 0,05, XJX.

■■ 0,5) i jednostki odniesienia dla momentu równej mU² —X_q

Możliwe są wówczas dwa zakresy pracy stabilnej — właściwy i niewłaściwy. Jeżeli silnik po wpadzie w synchronizm znalazł się w zakresie niewłaściwym, to po obciążeniu go powyżej lokalnego maksimum nastąpi przeskok wirnika (zwiększy się skokowo kąt obciążenia) do zakresu właściwego. W niektórych napędach, np. grupowych napędach w przemyśle włókienniczym, jest to niedopuszczalne. Zjawisku takiemu zapobiega skutecznie dowzbudzenie silnika — lepiej dobrany magnes. Wówczas jednak w zakresie pracy asynchronicznej zwiększy się prądnicowy moment hamujący. W krzywej momentu asynchronicznego powstanie siodło ograniczające moment obciążenia w czasie rozruchu.

Istnieje więc optymalna wartość stopnia wzbudzenia (ę = UJU), która jest kompromisem między wymaganiami przy rozruchu i pracy synchronicznej. Orientacyjnie można podać, że dla silników o mocy rzędu kilku watów ć = 0,3 ^-0,4, zaś dla mocy kilkudziesięciu watów £ = 0,5-^0,6. Aby osiągnąć taki stopień wzbudzenia wystarczają często tanie magnesy ferrytowe (moce najmniejsze) lub magnesy typu Alnico.

Opisana sprzeczność wymagań nie występuje w pcrmasynach „gładkich magnetycznie” (w których X_d = X_q) o rozruchu częstotliwościowym, np. w permasynach o powłokowej konstrukcji wirnika. W takich silnikach staje się celowe stosowanie najlepszych materiałów magnetycznie twardych (samarium-kobalt, neodym-bor-żelazo). Materiały te zapewniają o wiele większy stopień wzbudzenia (nawet przewzbudzenie) i znacznie większy współczynnik mocy, a w związku z tym znacznie większe moce na wale w porównaniu z permasynami o rozruchu indukcyjnym.

Moment elektromagnetyczny permasynów „gładkich magnetycznie”, przy założeniu = X_q = X w równaniu (5.184), ma postać