ΠΡΟΣ ΤΗΝ μηχανή είναι μια ηλεκτρική συσκευή όπου η είσοδος δίνεται σε ηλεκτρική μορφή όπως ρεύμα ή τάση και η έξοδος που λαμβάνεται είναι σε μηχανική μορφή όπως ροπή ή δύναμη. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες ταξινομούνται σε δύο τύπους, συγκεκριμένα Κινητήρες DC όπως κινητήρες Brushless & Brushed και AC όπως σύγχρονος κινητήρας AC και ασύγχρονος κινητήρας AC. Οι σύγχρονοι κινητήρες ταξινομούνται σε δύο τύπους όπως Nonexcited (Reluctance & Hysteresis) και Direct Direct Excited. Οι ασύγχρονοι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος είναι επαγωγικοί και μεταγωγείς. Ένας κινητήρας υστέρησης είναι μια υποκατηγορία του συγχρονισμένου κινητήρα, αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούνται κυρίως σε ένα αθόρυβο περιβάλλον λειτουργίας με σταθερή ταχύτητα. Λίγοι από την εφαρμογή του κινητήρα υστέρησης είναι μια ηχογράφηση και πειράματα παραγωγής ήχου, όπως ηλεκτρικά ρολόγια, μαγνητόφωνα, συσκευές αναπαραγωγής δίσκων κ.λπ.

Τι είναι ο κινητήρας υστέρησης;

Ορισμός: Ένας κινητήρας υστέρησης λειτουργεί βάσει της αρχής των απωλειών υστέρησης (είναι μια απώλεια που οφείλεται σε μαγνητισμό και απομαγνητισμό του υλικού ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος). Μπορεί να λειτουργήσει είτε με μονοφασική είτε με τρεις φάσεις και σε ένα αθόρυβο περιβάλλον λειτουργίας, διατηρεί σταθερή ταχύτητα. Η ροπή που παράγεται στον κινητήρα οφείλεται στην υστέρηση και στο ρεύμα που προκαλείται λόγω της περιέλιξης του στάτη. Υπάρχουν 4 τύποι κινητήρων υστέρησης

Κυλινδρικός τύπος
Τύπος δίσκου
Τύπος περιφερικού πεδίου
Τύπος αξονικού πεδίου

Δομικό χαρακτηριστικό του κινητήρα υστέρησης

Τα κύρια μέρη του κινητήρα υστέρησης είναι ο στάτορας και ο ρότορας, ο στάτης είναι παρόμοιος με τον μονοφασικό ή τον τριφασικό (χρησιμοποιώντας τρεις φάσεις ισορροπημένη περιέλιξη) κινητήρα. Που μονοφασικός κινητήρας ταξινομείται σε δύο τύπους τύπου σκιασμένου πόλου και τύπου μόνιμης χωρισμένης χωρητικότητας.

Το πλεονέκτημα του κινητήρα σκιασμένου πόλου είναι ότι καταλαμβάνει μικρότερη περιοχή και απαιτεί μικρότερο κόστος, αλλά το μειονέκτημα είναι ότι η ροπή που δημιουργείται δεν είναι ομοιόμορφη προκαλώντας θορυβώδη λειτουργία.
Με τη χρήση ενός χωριστού ρότορα τύπου χωρητικότητας, παρέχεται παροχή δύο φάσεων ισορροπίας, η οποία παράγει ομοιόμορφη ροπή με αθόρυβη λειτουργία. Αλλά το μειονέκτημα αυτού είναι ότι καταλαμβάνει περισσότερη έκταση και το κόστος είναι υψηλό.

υστέρηση-κινητήρας

Ο ρότορας αποτελείται από υλικό υστέρησης, που περιέχει έναν αριθμό δακτυλίων υστέρησης (αποτελούμενο από σκληρό χρώμιο ή κοβάλτιο ή χάλυβα) που έχει πολύ μεγάλο βρόχο υστέρησης. Χρησιμοποιείται για τη μείωση των απωλειών ρεύματος. Δεδομένου ότι έχει μεγαλύτερο βάρος για να ξεπεράσει αυτό το μειονέκτημα, χρησιμοποιούμε ένα μη μαγνητικό υλικό (επίσης γνωστό ως αράχνη) που αποτελείται από αλουμίνιο, το οποίο υπάρχει στο κεντρικό τμήμα του κινητήρα. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του μη μαγνητικού υλικού είναι ότι ελαφρύνει το βάρος του ρότορα, βελτιώνοντας την ταχύτητα του κινητήρα και μειώνοντας την τιμή της αδράνειας.

Αρχή εργασίας του κινητήρα υστέρησης

Ο κινητήρας υστέρησης ξεκινά σαν μονοφασικός κινητήρας επαγωγής και λειτουργεί σαν σύγχρονος κινητήρας, μπορεί να παρατηρηθεί από τις ακόλουθες συνθήκες.

αρχή λειτουργίας

Κατάσταση εκκίνησης

Όταν παρέχεται τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος στον στάτορα, δημιουργείται μαγνητικό πεδίο τόσο στις κύριες όσο και στις βοηθητικές περιελίξεις του κινητήρα από το σταθερό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Αρχικά, οι ρότορες ξεκινούν με ροπή ρεύματος και μετά φτάνουν στη ροπή υστέρησης. Μόλις φτάσει στο συγχρονισμό, ο στάτης κάνει τον ρότορα σε συγχρονισμό, όπου η ροπή λόγω του ρεύματος είναι μηδέν.

Κατάσταση λειτουργίας σε σταθερή κατάσταση

Σε κατάσταση λειτουργίας σε σταθερή κατάσταση (ή σύγχρονος συνθήκη) ο στάτορας προκαλεί πόλους στον ρότορα, όπου το φαινόμενο υστέρησης που παράγεται στο κύκλωμα θα κάνει τη ροή του ρότορα πίσω από τη ροή του στάτη υπό γωνία α. Όπου α είναι η γωνία μεταξύ μαγνητικών πεδίων στάτορα και ρότορα (BS και BR). Εξ ου και ο ρότορας βιώνει έλξη προς τον περιστρεφόμενο στάτορα, με μια ροπή που ονομάζεται ροπή υστέρησης, η οποία δεν εξαρτάται από την ταχύτητα του ρότορα (όσο υψηλότερος είναι ο υπολειπόμενος μαγνητισμός, τόσο υψηλότερη είναι η ροπή υστέρησης). Η παρουσία υψηλής συγκράτησης επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί είτε με σύγχρονη ταχύτητα ή να λειτουργεί κανονικά.

Β-Η-καμπύλη

Εξίσωση ροπής υστέρησης στον κινητήρα υστέρησης

Η τρέχουσα εξίσωση Eddy δίνεται ως

Π_είναι= κ_είναιφά_δύο^δύοσι^δύο……… 1

Που

προς την_είναι= σταθερά

φά_δύο= συχνότητα ρεύματος eddy

B = πυκνότητα ροής

Ξέρουμε ότι φά_δύο= sf₁……….δύο

“τι κάνει ένας λειτουργικός ενισχυτής ”

S = ολίσθηση, f1 = συχνότητα στάτη

Επομένως Π_είναι= κ_είναιμικρό^δύοφά₁^δύοσι^δύο.. …… ..3

Η εξίσωση ροπής δίνεται από

Ґ_είναι= σ_είναιμ / δ β_μικρό…… .4

Ґ_είναι= κ^'s ……… 5

Όπου η ροπή είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την ολίσθηση, που σημαίνει ότι όσο αυξάνεται η ταχύτητα του ρότορα, μειώνεται η τιμή της ροπής και επίσης εάν η ταχύτητα του κινητήρα φτάσει τη σύγχρονη ταχύτητα, η ολίσθηση και η ροπή γίνονται μηδέν.

Που k ’= k_είναιφά₁^δύοσι^δύο/ β_μικρό= σταθερά

Απώλεια ισχύος υστέρησης και Ph στον κινητήρα υστέρησης

Η απώλεια υστέρησης δίνεται από

Π_η= κ_ηφά_δύοσι^1.6……… .6

Ή

Π_η= κ_ηsf₁σι^1.6… ..… .7

Η ροπή λόγω υστέρησης δίνεται από

Ґ_η= σ_η/ δευτ_μικρό= κ_ηφά₁σι^1.6/ β_μικρό= k ’’ = σταθερά ……… ..8

Μπορούμε να παρατηρήσουμε από την παραπάνω εξίσωση ότι εάν η ροπή που αναπτύσσεται λόγω απώλειας υστέρησης παραμένει σταθερή έως ότου η ροπή φτάσει στο σημείο βλάβης και με σύγχρονη ταχύτητα, η ροπή γίνεται μηδενική.

Ph στο Hysteresis Motor

Οι απώλειες υστέρησης που δημιουργούνται στον κινητήρα είναι άμεσα ανάλογες με την περιοχή διατομής κάτω από την καμπύλη υστέρησης. Όπου αυτές οι απώλειες διαλύονται με τη μορφή θερμότητας. Οι απώλειες μπορούν να προκύψουν από τις ακόλουθες εξισώσεις,

Η διανεμημένη ενέργεια στον ρότορα δίνεται ως

W = Ν_μικρόΕΙΝΑΙ_η(ΕΙΝΑΙ_η= απώλεια υστέρησης ανά επανάσταση) ……… 9

Όπου η ισχύς διαλύεται με τη μορφή θερμότητας που δίνεται από

Π_η= Π / Τ = Ν_μικρόΕΙΝΑΙ_η/ 60 ………… 10

Η μηχανική ισχύς που οδηγεί το ρότορα δίνεται από

Π_η= 2Π Ν_μικρόΤ_η/ 60 ...... 11

Εξισώνοντας και τη δύναμη που παίρνουμε

2Π Ν_μικρόΤ_η/ 60 = Ν_μικρόΕΙΝΑΙ_η/ 60 ……… 12

Τ_η= οι ρότορες άσκησαν ροπή [N-m] E_η= ενέργεια υστέρησης.

Χαρακτηριστικό ταχύτητας ροπής του κινητήρα υστέρησης

Το χαρακτηριστικό ροπής-ταχύτητας του κινητήρα υστέρησης μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας το ακόλουθο γράφημα, όπου ο άξονας x αντιπροσωπεύει ροπή και ο άξονας y αντιπροσωπεύει ταχύτητα.

Ροπή ταχύτητας-Χαρακτηριστικό-Υστερήσεως-Κινητήρα

ταχύτητα ροπής-χαρακτηριστικό-κινητήρα υστέρησης

Η ροπή (εκκίνηση και λειτουργία) που παράγεται σε αυτόν τον κινητήρα είναι περίπου η ίδια.
Η ροπή που παράγεται από τον κινητήρα υστέρησης σε σύγχρονη ταχύτητα είναι σταθερή.
Ο ρότορας, η ροπή εκκίνησης και η ροπή προς τα έξω είναι ίσες σε αυτήν την κατάσταση. Ως εκ τούτου, ο κινητήρας λειτουργεί αθόρυβα με σταθερή ταχύτητα.

Πλεονεκτήματα

Τα παρακάτω είναι τα πλεονεκτήματα του κινητήρα υστέρησης

Απουσία μηχανικών δονήσεων
Λειτουργεί αθόρυβα
Κυρίως κατάλληλο για επιτάχυνση των φορτίων αδράνειας

Μειονεκτήματα

Τα παρακάτω είναι τα μειονεκτήματα του κινητήρα υστέρησης

Η έξοδος που λαμβάνεται είναι ¼ φορές του επαγωγικού κινητήρα
Μικρό σε μέγεθος
Η ροπή είναι μικρότερη

Εφαρμογές

Τα παρακάτω είναι τα εφαρμογές κινητήρα υστέρησης

Πικάπ
Ηλεκτρικά ρολόγια
Συσκευές χρονισμού κ.λπ.

Συχνές ερωτήσεις

1). Τι είναι οι απώλειες υστέρησης;

Είναι μια απώλεια που σημειώθηκε λόγω μαγνητισμού και απομαγνητισμού του υλικού ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος.

2). Τι είναι ο κινητήρας Schrage;

Ένας κινητήρας Schrage είναι ένας πολυφασικός κινητήρας, του οποίου τα χαρακτηριστικά αποφεύγονται, όπου ο ρότορας έχει δύο περιελίξεις, μία συνδεδεμένη στην τροφοδοσία και άλλη στον μετατροπέα.

3). Τι προκαλεί υστέρηση;

Προκαλείται λόγω μαγνητισμού και απομαγνητισμού του υλικού ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος.

4). Τι είναι ένας σύγχρονος κινητήρας απροθυμίας;

Είναι ένας σύγχρονος κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος που μετατρέπει την ηλεκτρική ισχύ σε μηχανική ισχύ

5). Ποια είναι η αρχή του κινητήρα υστέρησης;

Ένας κινητήρας υστέρησης λειτουργεί βάσει της αρχής των απωλειών υστέρησης (είναι μια απώλεια που οφείλεται σε μαγνητισμό και απομαγνητισμό του υλικού ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος).

“πώς λειτουργεί ένας αισθητήρας οξυγόνου ”

Ένας κινητήρας είναι μια ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Αυτό το άρθρο επισκοπεί στις κινητήρας σύγχρονης υστέρησης που λειτουργεί με την αρχή της απώλειας υστέρησης. Η ροπή που παράγεται παραμένει σταθερή πριν φτάσει στη σύγχρονη ταχύτητα και γίνεται μηδέν μετά την επίτευξη της σύγχρονης ταχύτητας. Οι απώλειες υστέρησης είναι η περιοχή κάτω από την καμπύλη B-H. Η ροπή (εκκίνηση και λειτουργία) που παράγεται σε αυτόν τον κινητήρα είναι περίπου η ίδια. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι λειτουργεί χωρίς ήχο.