Szelep reluktancia motor

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2013. november 13-án áttekintett verziótól ; az ellenőrzések 37 szerkesztést igényelnek .

A Valve reluktance motor (WRM)  egy kefe nélküli szinkrongép , amelynek állórész tekercsére szabályozott frekvenciájú feszültségimpulzusokat vezetnek, amelyek forgó mágneses teret hoznak létre. Más néven kapcsolt reluktáns motor [1] [2] , és a bevett angol kifejezés Switched Reluctance Motor (SRM) [3] [4] . A nyomaték abból adódik, hogy a forgórész olyan helyzetbe kíván lépni, amelyben az állórész mágneses fluxusa a lágy mágneses anyagból készült forgórész tengelye mentén halad, a legkisebb mágneses ellenállás mellett. Érdemes megkülönböztetni ezt az elektromos gépet a független gerjesztésű szelepreluktancia motortól [5] , valamint a szinkron reluktancia motortól [6] ( synchronous reluktance motor [7] [8] ), az elektromos nyomaték létrehozásának elve. és amelynek szabályozási módja más.

Előnyök

A szelepreluktancia motorok/generátorok a következő előnyökkel rendelkeznek:

Egyszerű kialakítás

A rotor és az állórész mágnesesen lágy anyagból készült csomagok formájában készül . A WFD rotoron nincsenek tekercsek és állandó mágnesek. A fázistekercsek csak az állórészen találhatók. A gyártási tekercsek bonyolultságának csökkentése érdekében az állórész tekercseket külön-külön lehet elkészíteni, majd az állórész pólusaira helyezni.

Magas karbantarthatóság

Az állórész tekercsének egyszerűsége növeli a VRD / VRG karbantarthatóságát , mivel a javításhoz elegendő a meghibásodott tekercs cseréje.

Nincs mechanikus kapcsoló

Az elektromos hajtás / generátor elektromechanikus átalakítójának vezérlése nagy teljesítményű félvezető elemek - IGBT vagy MOSFET (HEXFET) tranzisztorok segítségével történik, amelyek megbízhatósága jelentősen meghaladja a mechanikus alkatrészek - kollektorok, kefék - megbízhatóságát.

Nincs állandó mágnes

A VRD/VRG nem tartalmaz állandó mágnest sem a forgórészen, sem az állórészen, miközben karakterisztikáját tekintve sikeresen felveszi a versenyt az állandó mágneses reluktancia villanymotorokkal (VEMPM). Átlagosan, azonos elektromos és súly- és méretjellemzőkkel a VRD/VRG átlagosan 4-szer alacsonyabb költséggel, lényegesen nagyobb megbízhatósággal, szélesebb forgási sebességgel, szélesebb üzemi hőmérséklet-tartományral rendelkezik. Szerkezetileg a VEDPM-mel összehasonlítva a VRD/VRG-nek nincs teljesítménykorlátozása (a gyakorlatban a VEDPM teljesítményét körülbelül 40 kW-os korlát korlátozza). A VEDPM védelmet igényel a fémpor ellen, félnek a túlmelegedéstől és az erős elektromágneses terektől, rövidzárlat esetén a tekercsek spontán gyulladó rendszerré alakulnak. A szelepreluktancia motorok/generátorok mindezen hátrányoktól mentesek.

Kis mennyiségű réz

A VRD/VRG gyártásához átlagosan 2-3-szor kevesebb rezet kell, mint egy azonos teljesítményű kollektoros villanymotorhoz , és 1,3-szor kevesebb rezet, mint egy aszinkron villanymotorhoz .

A hőleadás főként az állórészen történik, miközben a hermetikus kialakítás, a levegő- vagy vízhűtés könnyen elérhető.

Üzemmódban nincs szükség a forgórész hűtésére. A WFD/VRG hűtéséhez elegendő az állórész külső felületét használni.

Nagy súly és méret jellemzők

A legtöbb esetben a WFD/VRG üreges rotorral is elkészíthető. A rotor hátlapjának vastagságának legalább a pólus szélességének fele kell lennie. Az állórész és a forgórész pólusszámának megválasztásával optimalizálható a villanymotor/generátor tömeg- és méretjellemzői, adott nyomaték- és fordulatszám-tartományon belüli teljesítménye.

Alacsony munkaintenzitás

A WFD/VRG tervezésének egyszerűsége csökkenti a gyártás bonyolultságát . Valójában olyan ipari vállalkozásnál is elkészíthető, amely nem az elektrotechnika területére specializálódott. A VRD/VRG sorozatgyártásához hagyományos mechanikus berendezésekre van szükség – matricákra laminált állórész- és forgórészmagok gyártásához, eszterga- és marógépekre a tengelyek és karosszériaelemek feldolgozásához. Itt hiányoznak a munkaigényes és technológiailag összetett műveletek, például a kommutátor motor keféinek gyártása vagy az aszinkron motor forgórészének töltése. Az előzetes becslések szerint a kapcsolt reluktancia motor EMF-jének gyártása 70%-kal kisebb, mint egy kollektormotor és 40%-kal kisebb, mint egy aszinkron villanymotor gyártása .

Rugalmas elrendezés

Az állórész tekercsének egyszerűsége, valamint a tekercsek és mágnesek hiánya a forgórészen nagy rugalmasságot biztosít a WFD/VRG számára. Az elektromos motor / generátor kialakítása lehet lapos, hosszúkás, fordított, szektoros, lineáris. Különböző teljesítményű villanymotorok / generátorok egész sorozatának előállításához ugyanazt a szerszámkészletet használhatja a forgórész és az állórész kivágásához, mivel a teljesítmény növeléséhez elegendő a rotor és az állórész készlet hosszának növelése. . Nem nehéz olyan gépet gyártani, amelyben az állórész a forgórészen kívül és fordítva is található, valamint az elektronikát a géptestbe ágyazzák. Az elektromágneses redukciós tényező megváltoztatása lehetővé teszi könnyű és éppen ellenkezőleg, nehéz munkakörülményekhez szükséges gépek létrehozását, beleértve a nyomatékmotorokat is. Egyes munkagépek meghajtásához jövedelmezőbb olyan lineáris villanymotorok használata, amelyek egy fogazott rúd (a rotorhoz hasonlóan) oda-vissza mozgatják. Számos esetben alkalmazható a jól ismert, de az aszinkron villanymotor esetében nem hatékony ív-állórészes gép kialakítása, amelynek állórésze lefedi a forgórész kerületének elhelyezésre hozzáférhető ívét, amely tengely legyen fogaskerékkel.

Magas megbízhatóság

A tervezés egyszerűsége nagyobb megbízhatóságot biztosít a VRD/VRG számára, mint más típusú elektromos gépek megbízhatósága. A fázistekercsek szerkezeti és elektromos függetlensége biztosítja a VKI működőképességét még az egyik fázis pólustekercsének teljes rövidzárlata esetén is. A VRG egy vagy két fázis meghibásodása után is működőképes marad.

Széles fordulatszám-tartomány (egységektől több százezer fordulat/percig)

Az elektromágneses redukció lehetővé teszi kis méretű "nyomatékos" villanymotorok létrehozását robotok, manipulátorok és más alacsony sebességű mechanizmusok meghajtásához, vagy alacsony sebességű, nagy hatásfokú generátorokat szél- vagy hullámerőművekhez. Ugyanakkor a nagy sebességű VRD/VRG forgási sebessége meghaladhatja a 100 000 ford./perc értéket.

Nagy hatékonyság széles fordulatszám-tartományban

Egy 1 kW-os reluktancia motor/generátor gyakorlatilag elérhető hatásfoka 5-10-szeres fordulatszám-hangolás tartományában akár 90% is lehet. Az erősebb elektromos gépek hatásfoka elérheti a 95-98%-ot.

A WRM-et gyakran összekeverik a szinkron reluktáns motorral (SRM), amelynek armatúra tekercseit szinuszosan változó feszültséggel táplálják a forgórész helyzetére vonatkozó visszacsatolás nélkül. A SynRM hatásfoka alacsony, ami kis teljesítményű villanymotoroknál nem haladja meg az 50%-ot, nagy teljesítményű elektromos gépeknél pedig a 70%-ot.

Az EMF tápegység impulzusos jellege kényelmes dokkolást tesz lehetővé modern digitális elektronikával

Mivel a VRD/VRG-t egypólusú impulzusok táplálják (gerjesztik), egy egyszerű elektronikus kapcsolóra van szükség az EMF vezérléséhez. Az elektronikus kapcsoló teljesítménytranzisztorainak impulzusainak munkaciklusának szabályozásával simán megváltoztathatja az elektromos motor vagy a generátor fázistekercseinek áramimpulzusainak alakját.

Elektromos és mechanikai jellemzők elektronikus vezérlése, üzemmód

A WFD/VRG természetes mechanikai jellemzőit az elektromos gép reaktív elve határozza meg, és közel áll a hiperbolikus formához. Egy ilyen jellemző fő tulajdonsága - a teljesítmény állandósága a gép tengelyén - rendkívül hasznosnak bizonyul a korlátozott forrásteljesítményű elektromos hajtások számára, mivel ebben az esetben könnyen megvalósítható a túlterhelés mentessége. A fordulatszám- és terhelés-visszacsatolású zárt hurkú vezérlőrendszer alkalmazása lehetővé teszi bármely adott formájú mechanikai jellemzők elérését, beleértve az abszolút merev (asztatikus) jellemzőket is, és nem vezet a vezérlőrendszer jelentős bonyolításához. Valójában a rendelkezésre álló mechanikai jellemzők területe folyamatosan lefedi a nyomaték-fordulatszám sík mind a négy negyedét egy adott hajtás határain belül.

Olcsó elektromechanikus átalakító

A VKI költsége a legalacsonyabb az összes ismert elektromos gép-konstrukció közül. A vizsgált elektromos hajtásrendszerben drágának tekinthető egy elektronikus átalakító, amely minden modern vezérelt elektromos hajtás nélkülözhetetlen eleme. A teljesítményelektronikai termékek árai azonban folyamatosan csökkenő tendenciát mutatnak, ahogy a termelés mértéke fejlődik. A költségek csökkentését segíti a VRD / VRG kapcsolókészülékek összetételéből való kizárása is, amelyek gyártásához folyamatosan emelkedő rézárfolyam szükséges.

Végül a VKI gazdaságossága is növekszik az elektromos motor nagy hatásfokának és a leggazdaságosabb szabályozási stratégiák dinamikus üzemmódokban történő alkalmazásának köszönhetően jelentősen alacsonyabb energiafogyasztás következtében.

Hátrányok

A szelepreluktancia motorok/generátorok a következő hátrányokkal rendelkeznek [9] :

alacsony teljesítménytényező

Ennek oka az állórész áramának mágnesező komponensének jelentős értéke.

alacsony hatásfok kis teljesítmény mellett

A több tíz W teljesítményű sugárhajtóművekben a hatásfok 30-40%, a 10 W-ig terjedő motorokban pedig nem haladja meg a 10%-ot.

A reaktív motorok mérete nagyobb, mint a szinkron és aszinkron motorok

Ennek oka az alacsony hatásfok, a kis és kis reaktív nyomaték.

Lásd még

• elektromos motor
• Elektromos autók
• BLDC motor
• léptetőmotor

Jegyzetek

1. ↑ N.F. Iljinszkij. Szelep-induktor elektromos hajtás: problémák és fejlesztési kilátások  // MPEI Publishing House, 111250, Moszkva, Krasnokazarmennaya st., 14. - 2007. Archiválva : 2020. szeptember 28. (Orosz)
2. ↑ Alyamkin D. I. Kétfázisú szelep-induktoros elektromos hajtás fejlesztése és kutatása melegvíz-szivattyúkhoz  // MPEI: disszertáció. - 2011. Archiválva : 2022. március 27. (Orosz)
3. ↑ Kapcsolt reluktancia  motor . Letöltve: 2021. április 1. Az eredetiből archiválva : 2021. március 11.
4. ↑ Jin-Woo Ahn, Ph.D. Kapcsolt reluktáns motor  // Kyungsung University Korea. Archiválva az eredetiből 2022. március 2-án.
5. ↑ Kozachenko V. F., Ostrirov V. N., Lashkevich M. M. Elektromos átvitel független gerjesztésű kapcsolt reluktancia motoron  // Elektrotechnika: folyóirat. - 2014. - február. Archiválva az eredetiből: 2020. február 5.
6. ↑ A szinkron reluktancia motorok sok ipari alkalmazásban ígéretesek (2018. július 26.). Letöltve: 2021. április 1. Az eredetiből archiválva : 2021. január 18. (határozatlan)
7. ↑ ABB. [ https://www.smlgroup.ru/f/baldor_sinkhronnyye_dvigateli_nizkogo_napryazheniya.pdf Alacsony feszültségű IE4 szinkron reluktancia motor és meghajtó csomag]  (angol) . ABB termékkatalógus .
8. ↑ CM Donaghy-Spargo. Szinkron reluktáns motortechnológia: Ipari lehetőségek, kihívások és jövőbeli irány  //  Durham Egyetem. - 2016. Archiválva : 2019. április 14.
9. ↑ Katzman, 1979 , p. 218-221.

Irodalom

• Gerasimov V. G., Kuznetsov E. V., Nikolaeva O. V. Elektrotechnika és elektronika. Könyv. 2. Elektromágneses eszközök és elektromos gépek. - M . : "Energoatomizdat", 1997. - 288 p. — ISBN 5-283-05005-X .
• Katsman M. M., Yuferov F. M. Automata rendszerek elektromos gépei. - M . : "Felsőiskola", 1979. - 261 p.

Linkek

• A szelepreluktancia motorok / generátorok fő előnyei
• Kapcsolt sugárhajtómű
• Kapcsolt reluktancia motor matematikai modellje
• Kapcsolt reluktancia motor működésének jellemzői váltóáramú hálózatról táplálva (Mesterdolgozat kivonata)

Motorok
Belső égésű motorok (kivéve a turbinát ) viszonzó Ciklusok száma Kétütemű motor Lenoir motor Négyütemű motor Ötütemű motor forgó Hatütemű motor Hengerelrendezés _ soros motor U-motor boxer motor H-motor V-motor VR motor W motor csillag motor forgó X-motor Dugattyús típusok Szabaddugattyús Ellendugattyús motor deltoid Tengelyirányú Begyújtási módszer Dízel Kompressziós karburátor Fűtés és kompresszió Izzó karburátor akkumulátoros gyújtás Elektromágnes Ív és gyújtógyertyák Forgó Wankel motor orbitális motor Sarich motor Vigriyanov forgólapátos motor Kombinált hibrid Hesselmann motor
Légsugár Főbb típusok Tömörítetlen Közvetlen áramlás Lüktető Turbóhajtómű Turbóventilátor (kétkörös) Légcsavaros gázturbina Turbópropfan Turbótengely Módosítások és hibrid rendszerek Motor-kompresszoros légsugaras motor Hiperszonikus egyszeri átfutás Lásd még: Gázturbinás motorok
rakétamotorok Indulás Túlhúzás március Tolatás Kémiai Folyékony Zártláncú nyitott hurok fázisátmenettel Walther motor Egyéb Szilárd tüzelőanyag Üzemanyag hibrid Nukleáris Termonukleáris Gázfázisú-nukleáris Szilárd fázisú atommag Só Elektromos Vérplazma elektromágneses gyorsító VASIMR ión Elektrotermikus Elektrosztatikus Egyéb Wedge-levegő Bussard motor
Külső égésű motorok Gőzgép Stirling motorja Légmotor Turbinák és mechanizmusok turbinákkal a kompozícióban A dolgozó test típusa szerint Gáz Gázturbinás üzem gázturbinás erőmű Gázturbinás motorok Gőz Kombinált ciklusú üzem Kondenzációs turbina hidraulikus propeller turbina Tervezési jellemzők szerint Axiális (axiális) turbina centrifugális turbina sugárirányú átlós Radiális-axiális turbina (Francis turbina) Kaplan turbina Pelton turbina (Pelton turbina) Turbina Turgo Daria rotor Walesi turbina Turbina Tesla Segner kereke
Elektromos motorok Egyenáram Váltakozó áram Többfázisú Három fázis Kétfázisú egyfázisú Egyetemes Aszinkron kondenzátor motor Szinkron Kefe nélküli (kapcsolt motor) Gyűjtő Reaktív szelep Stepper Egyéb Lineáris Hiszterézis Egypólusú Ultrahangos mendocino motor
Biológiai motorok motoros fehérjék aktin Dinein Kinesin Miozin Tropomiozin Troponin Flagellin
Lásd még örökmozgó Fogaskerék motor gumi motor