Motores síncronos de baja potencia

Motores eléctricos síncronos de baja potencia (micromotores) utilizados en sistemas de automatización, diversos electrodomésticos, relojes, cámaras, etc.

La mayoría de los motores eléctricos síncronos de baja potencia difieren de las máquinas de rendimiento normal solo en el diseño del rotor, que, por regla general, no tiene un devanado de campo, anillos colectores y cepillos presionados contra ellos.

Para generar par, el rotor está hecho de una aleación magnética dura, seguido de una magnetización simple en un campo magnético pulsado fuerte, como resultado de lo cual los polos retienen magnetización residual.

Cuando se utiliza un material magnético blando, el rotor recibe una forma especial que proporciona diferente resistencia magnética a su núcleo magnético en direcciones radiales.

Los motores síncronos de imanes permanentes tienen un rotor cilíndrico de polos convexos hecho de una aleación magnética dura y un devanado de arranque en jaula de ardilla.

En el momento del arranque, el motor síncrono funciona como un motor de inducción y su par inicial se crea debido a la interacción del campo magnético giratorio del estator con las corrientes inducidas por él en el devanado del rotor en cortocircuito. Cuando el motor arranca en estado excitado, el campo magnético de los imanes permanentes del rotor giratorio induce e en el devanado del estator. etc. v. frecuencia variable y esto provoca corrientes debido a las cuales se produce el par de frenado.

El par resultante sobre el eje del motor viene determinado por la suma de los momentos debidos al cortocircuito del devanado y al efecto de frenado, es decir, que depende del deslizamiento. Durante la aceleración del rotor, este par alcanza un valor mínimo que, con la correcta selección del devanado de arranque, debe ser superior al par nominal.

Cuando la velocidad se aproxima a la sincrónica, el rotor, como resultado de la interacción del campo de los imanes permanentes con el campo magnético giratorio del estator, se sincroniza y luego gira a la velocidad sincrónica.

El funcionamiento de un motor síncrono de imanes permanentes difiere poco del de un motor síncrono bobinado.

Los motores de resistencia síncrona tienen un rotor de polo saliente hecho de un material magnético blando con cavidades o rendijas, por lo que su resistencia magnética en direcciones radiales es diferente. El rotor hueco consta de láminas estampadas de acero eléctrico y tiene una bobina de arranque en cortocircuito. Hay rotores hechos de material ferromagnético sólido con cavidades similares.El rotor seccional consta de láminas de acero eléctrico fundido con aluminio u otro material diamagnético, que actúa como un devanado de cortocircuito.

Cuando se enciende el devanado del estator, se hace girar un campo magnético giratorio y el motor arranca de forma asíncrona. Después de completar la aceleración del rotor a la velocidad sincrónica, bajo la acción del par reactivo debido a la diferencia de resistencia magnética en las direcciones radiales, entra en sincronismo y se ubica en relación con el campo magnético giratorio del estator, de modo que su resistencia magnética a este campo es la más pequeña.

Por lo general, los motores de resistencia síncrona se fabrican con una potencia nominal de hasta 100 W y, a veces, incluso más si otorgan especial importancia a la simplicidad del diseño y una mayor confiabilidad. Con las mismas dimensiones, la potencia nominal de los motores de resistencia síncrona es de 2 a 3 veces menor que la potencia nominal de los motores síncronos de imanes permanentes, pero tienen un diseño más simple, difieren en menor costo, su factor de potencia nominal no excede 0.5 y el la eficiencia nominal es de hasta 0,35 — 0,40.

Los motores síncronos de histéresis tienen un rotor de aleación magnética dura con una amplia circuito de histéresis… Para ahorrar este costoso material, el rotor está hecho de una construcción modular, en la que el eje está unido a un manguito hecho de material ferro o diamagnético, y es un cilindro macizo o hueco reforzado ensamblado a partir de placas apretadas con un anillo de bloqueo en esoEl uso de una aleación magnética dura para la fabricación del rotor conduce al hecho de que cuando el motor está funcionando, las ondas de distribución de inducción magnética en las superficies del estator y el rotor se desplazan entre sí en un cierto ángulo, llamado el ángulo de histéresis, que provoca la aparición de un par de histéresis, dirigido a la rotación del rotor.

La diferencia entre los motores síncronos de imanes permanentes y los motores síncronos de histéresis es que en los primeros el rotor es premagnetizado en un fuerte campo magnético pulsado durante la fabricación de la máquina, y en los segundos es magnetizado por el campo magnético giratorio del estator.

Al arrancar un motor síncrono con histéresis, además del momento de histéresis principal en máquinas con rotor sólido, se produce un par asíncrono debido a las corrientes de Foucault en el circuito magnético del rotor, lo que contribuye a la aceleración del rotor, su entrada en sincronismo y operación adicional a velocidad síncrona con desplazamiento constante del rotor con respecto al campo magnético giratorio del estator por un ángulo determinado por la carga en el eje de la máquina.

Los motores síncronos de histéresis funcionan tanto en modo síncrono como asíncrono, pero en el último caso con bajo deslizamiento. Los motores síncronos con histéresis se distinguen por un gran par de arranque, una entrada suave en el sincronismo, un ligero cambio en la corriente dentro del 20-30% durante la transición del modo inactivo al modo de cortocircuito.

Estos motores tienen mejores prestaciones que los motores síncronos de reluctancia, se distinguen por la sencillez de diseño, fiabilidad y funcionamiento silencioso, tamaño reducido y bajo peso.

La ausencia de un devanado corto hace que el rotor oscile bajo carga variable, lo que provoca cierta irregularidad en su rotación, lo que limita el rango de aplicaciones de las máquinas que se fabrican con una potencia nominal de hasta 400 W para frecuencias industriales y elevadas. , tanto de velocidad simple como doble.

El factor de potencia nominal de los motores síncronos de histéresis no supera el 0,5 y la eficiencia nominal alcanza el 0,65.

Los motores síncronos de histéresis de reluctancia tienen un estator de polo saliente con una bobina ubicada en un núcleo magnético ensamblado a partir de dos paquetes simétricos de láminas de acero eléctrico con una junta dentro del marco de la bobina. El circuito magnético tiene dos polos cortados en partes iguales por una ranura longitudinal, y en uno de ellos hay vueltas cortocircuitadas en cada polo. Entre estos polos divididos hay un rotor compuesto por varios anillos delgados con puente de acero duro magnético endurecido, montado en una polea conectada a una caja de engranajes que reduce la velocidad del eje de salida a unos pocos cientos o unas pocas decenas de revoluciones por minuto.

Al encender el devanado del estator, debido a los giros en cortocircuito, se crea un cambio de fase en el tiempo entre los flujos magnéticos de las partes protegidas y no protegidas de los polos, lo que conduce a la excitación del campo magnético giratorio resultante. Este campo interactuando con el rotor contribuye a la aparición de pares asíncronos y de histéresis, provocando la aceleración del rotor que, al alcanzar la velocidad síncrona, bajo la influencia de los pares reactivos y de histéresis, entra en sincronismo y gira en la dirección del parte no blindada del poste a su parte blindada donde gira el cortocircuito.

Tengo motores reversibles, en lugar de cortocircuitar se utilizan cuatro devanados, que se ubican en las dos partes de cada polo partido, y para el sentido de giro aceptado del rotor se cortocircuita el par de devanados correspondiente.

Los motores síncronos de histéresis reactiva tienen dimensiones y peso relativamente grandes, su potencia nominal no supera los 12 μW, funcionan con un factor de potencia muy bajo y su eficiencia nominal no supera el 0,01.

Los motores paso a paso síncronos controlan los impulsos eléctricos que se convierten en un ángulo de rotación establecido, implementado de manera discreta. Tienen un estator, en cuyo circuito magnético hay dos o tres bobinas idénticas desplazadas espacialmente conectadas en serie a una fuente de energía eléctrica. en forma de pulsos rectangulares frecuencia ajustable. Bajo la influencia de los pulsos de corriente, los polos del estator se magnetizan respectivamente con polaridad variable. El cambio en la dirección de las corrientes en los devanados del estator conduce a una inversión correspondiente de la magnetización de los polos y al establecimiento de una nueva polaridad opuesta.

El rotor de polo saliente de los motores paso a paso puede ser activo y reactivo. Un rotor activo tiene una bobina de campo de corriente continua, anillos rozantes y escobillas o un sistema de imanes permanentes con polaridad alterna, y un rotor reactivo se implementa sin bobina de campo.

El número de polos en el rotor de un motor paso a paso es la mitad del número de polos en el estator. Cada conmutación de los devanados del estator gira el campo magnético resultante de la máquina y hace que el rotor se mueva sincrónicamente en un paso.La dirección de rotación del rotor depende de la polaridad del pulso aplicado al devanado del estator correspondiente.

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