Čo je to hysterézny motor: Konštrukcia, práca a jeho aplikácie

Čo je to hysterézny motor: Konštrukcia, práca a jeho aplikácie

TO motor je elektrické zariadenie, kde je vstup daný v elektrickej forme ako prúd alebo napätie a získaný výstup je v mechanickej forme ako krútiaci moment alebo sila. Elektromotory sa delia na dva typy, a to Jednosmerné motory ako bezkartáčové a kartáčované a striedavé motory ako synchrónny striedavý motor a asynchrónny striedavý motor. Synchrónne motory sa delia na dva typy, napríklad Nonexcited (Reluctance & Hysteresis) a Direct Current Excited. Asynchrónne trojfázové motory sú indukčné a komutátorové. Hysterézny motor je podtriedou synchrónneho motora, tieto motory sa používajú hlavne v nehlučnom prevádzkovom prostredí s konštantnými otáčkami. Niekoľko aplikácií hysterézneho motora je zvukový záznam a experimenty produkujúce zvuk, ako sú elektrické hodiny, magnetofóny, gramofóny atď.

Čo je to hysterézny motor?

Definícia: Hysterézny motor pracuje na princípe hysteréznych strát (jedná sa o stratu spôsobenú magnetizáciou a demagnetizáciou materiálu v závislosti od smeru toku prúdu). Môže byť prevádzkovaný buď pomocou jednej fázy alebo troch fáz a v nehlučnom prevádzkovom prostredí udržuje konštantnú rýchlosť. Krútiaci moment generovaný v motore je spôsobený hysteréziou a vírivými prúdmi, ktoré sú indukované vinutím statora. Existujú 4 typy hysterézneho motora




  • Valcový typ
  • Typ disku
  • Typ obvodového poľa
  • Typ axiálneho poľa

Konštrukčná vlastnosť hysterézneho motora

Hlavné časti hysterézneho motora sú stator a rotor, stator je podobný jednofázovému alebo trojfázovému (s použitím trojfázového vyváženého vinutia) motora. Kde jednofázový motor je klasifikovaný do dvoch typov typu s tieneným pólom a typu s trvalou delenou kapacitou.



  • Výhodou motora s tieneným pólom je, že zaberá menšiu plochu a vyžaduje nižšie náklady, nevýhodou však je, že generovaný krútiaci moment nie je rovnomerný, čo spôsobuje hlučnú prevádzku.
  • Použitím deleného kapacitného rotora je zabezpečené vyvážené dvojfázové napájanie, ktoré generuje rovnomerný krútiaci moment pri bezhlučnej prevádzke. Nevýhodou však je, že zaberá väčšiu plochu a náklady sú vysoké.
Hysterézny motor

hysterézia-motor

Rotor je vyrobený z hysterézneho materiálu obsahujúceho množstvo hysteréznych krúžkov (vyrobených z tvrdého chrómu alebo kobaltu alebo ocele), ktoré majú veľmi veľkú hysteréznu slučku. Používa sa na zníženie strát vírivých prúdov. Pretože má väčšiu váhu na prekonanie tejto nevýhody, používame nemagnetický materiál (tiež známy ako pavúk) vyrobený z hliníka, ktorý je prítomný v strednej časti motora. Hlavnou výhodou tohto nemagnetického materiálu je, že odľahčuje hmotnosť rotora tým, že zvyšuje rýchlosť motora a znižuje hodnotu zotrvačnosti.



Princíp činnosti hysterézneho motora

Hysterézny motor štartuje ako jednofázový indukčný motor a beží ako synchrónny motor, čo je možné pozorovať z nasledujúcich podmienok.

Pracovný princíp

pracovný princíp

Východiskový stav

Keď je stator napájaný striedavým prúdom, vytvára sa magnetické pole na hlavnom aj pomocnom vinutí motora s konštantným rotujúcim magnetickým poľom. Spočiatku rotory začínajú krútiacim momentom na vírivé prúdy a potom dosahujú hysterézny moment. Len čo dosiahne synchronizáciu, stator urobí z rotora synchronizáciu, kde krútiaci moment spôsobený vírivými prúdmi je nulový.




Prevádzkový stav v ustálenom stave

V ustálenom stave za chodu (alebo synchrónny stav) stator indukuje póly na rotore, kde vďaka hysteréznemu efektu vyvolanému v obvode bude tok rotora zaostávať za tokom statora v uhle α. Kde α je uhol medzi magnetickým poľom statora a rotora (BS a BR). Preto rotor zažíva príťažlivosť k rotujúcemu statoru s krútiacim momentom nazývaným hysterézny moment, ktorý nezávisí od rýchlosti rotora (čím vyšší je zvyškový magnetizmus, tým vyšší je hysterézny moment). Prítomnosť vysokej retencie umožňuje motoru pracovať buď so synchrónnou rýchlosťou, alebo pracovať normálne.

Krivka B-H

B-H krivka

Rovnica hysterézneho momentu v hysteréznom motore

Rovnica vírivých prúdov je uvedená ako

Pje= kjefdvadvaBdva……… 1

Kde

kje= konštantná

fdva= frekvencia vírivých prúdov

B = hustota toku

My to vieme fdva= sf1……….dva

S = sklz, f1 = frekvencia statora

Preto Pje= kjesdvaf1dvaBdva.. …… ..3

Rovnica krútiaceho momentu je daná vzťahom

Ґje= strjem / s šs…… .4

Ґje= ks ……… 5

Tam, kde je krútiaci moment nepriamo úmerný sklzu, čo znamená, že pri zvyšovaní otáčok rotora sa hodnota krútiaceho momentu znižuje, a tiež ak otáčky motora dosahujú synchrónne otáčky, sklz a krútiaci moment sa stávajú nulové.

Kde k ‘= kjef1dvaBdva/ žs= konštantná

Hysterézna strata výkonu a Ph v hysteréznom motore

Strata hysterézie je daná

Ph= khfdvaB1.6……… .6

Alebo

Ph= khsf1B1.6… ..… .7

Krútiaci moment v dôsledku hysterézie je daný číslom

Ґh= strh/ s šs= khf1B1.6/ žs= k ‘‘ = konštanta ……… ..8

Z vyššie uvedenej rovnice môžeme pozorovať, že ak krútiaci moment vyvíjaný v dôsledku straty hysterézie zostáva konštantný, kým krútiaci moment nedosiahne bod zlomu, a pri synchrónnych otáčkach sa krútiaci moment stane nulovým.

Ph v hysteréznom motore

Hysterézne straty generované v motore sú priamo úmerné ploche prierezu pod hysteréznou krivkou. Tam, kde sú tieto straty rozptýlené vo forme tepla. Straty možno odvodiť z nasledujúcich rovníc,

Rozptýlená energia v rotore sa udáva ako

W = NsJEh(JEh= strata hysterézie na otáčku) ……… 9

Kde sa energia rozptýli vo forme tepla, ktoré je dané

Ph= W / t = NsJEh/ 60 ………… 10

Mechanická sila, ktorá poháňa rotor, je daná vzťahom

Ph= 2Π ssTh/ 60 …… 11

Pri vyrovnávaní oboch síl, ktoré dostaneme

2Π NsTh/ 60 = NsJEh/ 60 ……… 12

Th= rotory vyvíjali krútiaci moment [N-m] Eh= hysterézna energia.

Charakteristika krútiaceho momentu a rýchlosti hysterézneho motora

Charakteristiku krútiaceho momentu a rýchlosti hysterézneho motora je možné vysvetliť pomocou nasledujúceho grafu, kde os x predstavuje krútiaci moment a os y predstavuje rýchlosť.

Krútiaci moment-charakteristika-hysterézneho motora

charakteristika krútiaceho momentu, rýchlosti a hysterézie

  • Krútiaci moment (štartovanie a chod) generovaný v tomto motore je približne rovnaký.
  • Krútiaci moment generovaný hysteréznym motorom pri synchrónnych otáčkach je konštantný.
  • Za tohto stavu sú rotor, počiatočný krútiaci moment a vyťahovací moment rovnaké. Preto motor pracuje nehlučne pri konštantnej rýchlosti.

Výhody

Nasledujúce sú výhody hysterézneho motora

  • Absencia mechanických vibrácií
  • Funguje nehlučne
  • Vhodný hlavne na zrýchlenie zotrvačnej záťaže

Nevýhody

Nasledujúce sú nevýhody hysterézneho motora

  • Získaný výkon je ¼ krát indukčného motora
  • Malá veľkosťou
  • Krútiaci moment je menší

Aplikácie

Nasledujúce sú aplikácie hysterézneho motora

Časté otázky

1). Čo sú straty hysterézie?

Jedná sa o stratu spôsobenú magnetizáciou a demagnetizáciou materiálu v závislosti od smeru toku prúdu.

2). Čo je motor Schrage?

Schrageov motor je viacfázový komutátorový motor, ktorého charakteristiky sú posunuté, pričom rotor má dve vinutia, jedno je spojené s napájaním a druhé s komutátorom.

3). Čo spôsobuje hysteréziu?

Je to spôsobené magnetizáciou a demagnetizáciou materiálu v závislosti od smeru toku prúdu.

4). Čo je synchrónny reluktančný motor?

Je to synchrónny motor na striedavý prúd, ktorý premieňa elektrickú energiu na mechanickú

5). Aký je princíp hysterézneho motora?

Hysterézny motor pracuje na princípe hysteréznych strát (jedná sa o stratu spôsobenú magnetizáciou a demagnetizáciou materiálu v závislosti od smeru toku prúdu).

Motor je elektrické zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na mechanickú. Tento článok poskytuje prehľad synchrónny hysterézny motor ktorý pracuje na princípe straty hysterézie. Vytvorený krútiaci moment zostáva konštantný pred dosiahnutím synchrónnych otáčok a po dosiahnutí synchrónnych otáčok sa stáva nulovým. Straty hysterézie sú oblasťou pod krivkou B-H. Krútiaci moment (štartovanie a chod) generovaný v tomto motore je približne rovnaký. Hlavnou výhodou je, že pracuje bezhlučne.