Реактивных двигателей

Аналогичный прибор с истекающей струей воды, известный под названием «сегнерова колеса», был создан в 1750 г. венгерским физиком Я. А. Сегнером, Принцип действия этих приборов используется и в современных реактивных Двигателях, без которых была бы невозможна космонавтика

Максимальная мощность реактивной машины пропорциональна радиусу окружности Ru, т. е. согласно равенству (12-44) тем больше, чем больше отношение xd : xq. В реактивных двигателях это отно-

Максимальная мощность реактивной машины пропорциональна радиусу окружности /?„, т. е. согласно равенству (12-44) тем больше, чем больше отношение xd : xq. В реактивных двигателях это отношение стремятся довести до значения xd : xq ^^ 5.

синхронных гистерезисаых и реактивных двигателях, у которых на статоре обычно помещаются главная и вспомогательная обмотки со сдвигом между их началами на половину полюсного шага тх,

В синхронных реактивных двигателях магнитное поле создается намагничивающим током, потребляемым из сети, а разность индуктивных сопротивлений по осям d и q обеспечивается введением дополнительного магнитного сопротивления (увеличением воздушного зазора) по поперечной оси ротора. В связи с этим коэффициенты мощности фаз, а следовательно, и КПД реактивных двигателей сравнительно невелики. Общий коэффициент мощности (cos cps) можно повысить при однофазном питании за счет включения конденсатора. Максимальный синхронизирующий момент СРД тем больше, чем сильнее выражена явнополюсность двигателя. Однако в двигателях малой мощности (при больших rs) увеличение разности индуктивных сопротивлений по осям d и q не приводит к заметному увеличению синхронизирующего момента из-за роста тормозного момента. Поэтому перегрузочная способность СРД малой мощности обычно невелика: km = 1,2-f-1,4.

Для оценки точности методов расчета и экспериментальной доводки отдельных образцов синхронных двигателей необходимо знать их параметры. В синхронных двигателях с постоянными магнитами (СДПМ) и в синхронных реактивных двигателях (СРД) наибольшую трудность представляет опытное определение синхронных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям ротора (ха и х,,}. Нахождение других параметров синхронных двигателей может быть проведено известными методами, используемыми при испытании асинхронных машин.

Рабочие характеристики СРД. Обычно в синхронных реактивных двигателях индуктивное сопротивление по продольной оси превышает индуктивное сопротивление по поперечной (xa>xq). В данной работе исследуется СРД с параметрами невозбужденного СДПМ, у которого Xdл/2. Рабочие харак-тепистики СРД снимаются по методике, изложенной для СДПМ.

Многофазные реактивные двигатели. В многофазных (трех- или двухфазных) реактивных двигателях статор выполняется так же, как в обычных синхронных машинах ( 63-2). Для анализа процессов в реактивных синхронных двигателях можно использовать теорию явнополюсных синхронных машин, считая ток возбуждения равным нулю (1{ = 0, Ef = 0).

Эллиптическое вращающееся поле в реактивных двигателях приводит к увеличению шума и вибраций и часто нарушает равномерное вращение ротора.

Природа возникновения вращающего момента в реактивных двигателях известна (см. § 4.1). Если в данный момент времени поток Фг занимает положение А, то реактивный вращающий момент заставит ротор повернуться в положение наибольшей магнитной проводимости, т. е. напротив статорных зубцов / и 4 будут находиться роторные зубцы /' и 5' При перемещении потока Фс в положение Ь, т. е. на угол 360°/2Y, ротор под действием реактивного момента повернется на такой угол, что магнитная проводимость снова станет наибольшей.

В синхронных реактивных двигателях магнитное поле создается намагничивающим током, потребляемым из сети, а разность индуктивных сопротивлений по осям d и q обеспечивается введением дополнительного магнитного сопротивления (увеличением воздушного зазора) по поперечной оси ротора. В связи с этим коэффициенты мощности фаз, а следовательно, и КПД реактивных двигателей сравнительно невелики. Общий коэффициент мощности (cos фв) можно повысить при однофазном питании за счет включения конденсатора. Максимальный синхронизирующий момент СРД тем больше, чем сильнее выражена явнополюсность двигателя. Однако в двигателях малой мощности (при больших rs) увеличение разности индуктивных сопротивлений по осям d и q не приводит к заметному увеличению синхронизирующего момента из-за роста тормозного момента. Поэтому перегрузочная способность СРД малой мощности обычно невелика: kM= 1,2-т-1,4.

Синхронный момент может быть создан даже при отсутствии собственного поля возбуждения ротора, хотя ротор выполнен из магнитно-мягкого материала с низкой коэрцитивной силой. Такие синхронные двигатели получили название реактивных. Ротор этих двигателей отличается тем, что его магнитное сопротивление в радиальных направлениях не одинаково. На 21.2, а и б изображен поперечный разрез роторов реактивных двигателей с одной и двумя парами полюсов. Они выполнены из нескольких пакетов листовой электротехнической стали, залитых алюминием (точки на

Начальный пусковой момент у реактивных двигателей, так же как у всех синхронных двигателей, равен нулю. Поэтому они снабжаются пусковой об- , моткой типа беличьей клетки. __1_

Принцип действия редукторных двигателей тот же, что и рассмотренных реактивных двигателей. Пуск в ход их осуществляется с помощью короткозамкнутой обмотки типа беличьей клетки. Коэффициент полезного действия редукторных двигателей равен 0,2—0,4.

реактивных двигателей и управления

В бортовых системах управления космических ЛА для создания моментов, управляющих положением корпуса ЛА относительно центра масс, применяются ЭМН, выполненные на базе асинхронных машин [5.13]. Использование для этой цели реактивных двигателей с увеличением длительности функционирования Л А становится неэкономичным, так как требует наличия на борту запасов рабочего села со сложной системой его хранения и распределения. Применение ЭМН позволяет существенно уменьшить общую массу системы управления, что дает большой экономический эффект с учетом высокой стоимости выведения единицы массы на космическую орбиту.

Реактивный синхронный электродвигатель. Трех- и однофазные синхронные реактивные двигатели малой мощности (от еди^ ниц до нескольких сотен ватт) применяют в автоматике и телемеханике, в схемах сигнализации, синхронной связи, в киноаппаратуре, бытовых электро- и радиоприборах. Основные преимущества таких двигателей состоят в том, что они просты по устройству, включаются в обычную силовую или осветительную сеть и при постоянной частоте в сети имеют постоянную частоту вращения; основной недостаток — низкий коэффициент мощности (cos ф« «0,6). Принципиальной особенностью реактивных двигателей является отсутствие обмотки возбуждения на роторе с явновыра-женными полюсами ( 8.25).

Магнитная несимметрия ротора. Примером наличия в машине только магнитной несимметрии ротора служит синхронный реактивный двигатель без пусковой обмотки и с шихтованным сердечником ротора. При исследовании асинхронного режима синхронных реактивных двигателей без пусковой обмотки могут быть использованы формулы из предыдущих параграфов с учетом того, что комплексные индуктивные сопротивления

Из (11.45) следует, что при скольжении s = 1,0-^0,5 момент М rv положительный, а при s < 0,5 момент отрицательный. Зависимость момента Мср от скольжения для рассматриваемого случая представлена на 11.5. Следовательно, синхронная реактивная машина без пусковой обмотки на роторе при изменении частоты вращения от нуля до полусинхронной работает в режиме двигателя и при дальнейшем увеличении частоты вращения — в режиме генератора. Независимый пуск синхронных реактивных двигателей с достижением синхронной частоты вращения возможен только при наличии на роторе пусковой обмотки.

На примере синхронного явнополюсного двигателя, у которого по продольной и поперечной осям имеется по одной обмотке, рассмотрим зависимость пусковых характеристик от параметров. Для синхронных реактивных двигателей значения комплексных сопротивлений (11.3) представим в виде

10.5. Роторы реактивных двигателей:

Устойчивость работы двигателя зависит от величины удельного синхронизирующего момента /WCH>yB — электромагнитного момента, приходящегося на один градус угла 6. Этот момент обычно определяют при значениях 6, близких нулю, т. е, при МСн.уд = (dM/d0)o=o. Величина удельного синхронизирующего момента МСн.уд зависит от приложенного напряжения U и отношения Хч/Ха- Начальный пусковой момент у реактивных двигателей, так же как и у синхронных двигателей с; обмоткой возбуждения и постоянными магнитами, равен нулю. Следовательно, реакгпииные двигатели должны иметь пусковую обмотку типа «беличья клетка» для асинхронного пуска. Эта же обмотка выполняет роль демпферной, которая способствует быстрому затуханию колебаний ротора.