Generatoare si motoare cu magneti permanenti

Generatoare si motoare cu magneti permanenti

Principiul de functionare al masinilor sincrone cu magneti permanenti nu se deosebeste de cel al masinilor cu excitatie electromagnetica prin infasurare de curent continuu. Exista avantaje in exploatare datorita faptului ca nu este necesara sursa de c.c. pentru alimentarea inductorului. Aceasta simplifica si constructia masinilor sincrone si inlatura legatura prin contact alunecator.

Dezavantajul lor consta in puterea limitata a masinilor sincrone datorita capacitatilor (resurselor) energetice mai mici ale magnetilor permanenti. Ele se pot amplifica prin utilizarea unor metale pe baza de pamanturi rare, de exemplu care ridica pretul echipamentului. Nu exista posibilitatea de reglare a excitatiei.

Generatoare

Fig.5.32 Tipuri de rotoare ale GS: a) rotor de forma in stea; b) rotor cu dispunerea radiala a magnetilor cu piesele polare; c) rotor cu poli sub forma de gheara.

In fig.5.32 se prezinta tipuri de rotoare pentru GS:

a)   rotor sub forma de stea;

b)  rotor cu dispunere radiala a magnetilor cu piesele polare;

c)   rotor cu poli sub forma de gheara.

Rotorul stea este piesa turnata din aliaje magnetice dure: alni, alnico, cunife (sau nial, conial s.a.). Ele sunt compuse din Fe, Ni, Al, Co, Cu. Aceste materiale sunt fragile si au rezistenta mecanica mica.

Alte forme de magneti permanenti utilizati in masinile sincrone se obtin prin metodele metalurgiei pulberilor prin presarea pulberilor feromagnetice si constitui-te in materiale. Exemple de astfel de magneti sunt magnetii din oxizi magnetici de bariu si strontiu.

Pentru a doua forma de rotoare (b) este caracteristic aceea ca polii magne-tilor permanenti au piesele polare din material magnetic moale, in care obisnuit se plaseaza infasurarea de amortizare in scurtcircuit. Aceste piese polare ecraneaza magnetii permanenti de actiunea reactiei indusului, iar in spatiile libere se toarna aluminiu.

Prin intermediul constructiei rotorului cu poli sub forma de ghiara se creste numarul polilor GS, incat forma distributiei inductiei se apropie de forma sinusoidala. In locul magnetilor permanenti din rotor se poate plasa infasurarea concentrata de excitatie. Aceasta constructie a rotorului (c) este caracteristica pentru automobile, mijloace de transport s.a. GS pentru mijloace de transport.

GS nu sunt larg aplicate ca tahogeneratoare datorita neliniaritatii mari a caracteristicilor lor de iesire. Daca se utilizeaza dependenta frecventei tensiunii de iesire a indusului de viteza unghiulara a rotorului, se pot folosi pentru masura turatiei. Frecventa urmatoare de rotatie se determina ca numar de frecvente ale impulsurilor de iesire in unitatea de timp prin frecventmetru.

Motoare

Motoarele sincrone cu magneti permanenti au avantaje si dezavantaje analoage cu cele prezentate mai sus la GS.

a) b) c)

Fig.5.33 Constructii de baza ale rotorului motorului sincron:

a) cu dispozitie radiala a magnetilor permanenti;

b) cu dispozitie axiala a magnetilor permanenti; c) dependenta M=f(s) pentru acest caz.

In fig.5.33 sunt prezentate doua constructii de baza ale rotoarelor motoarelor sincrone: cu dispozitie radiala (a) si axiala (b) a magnetilor permanenti. In circuitul feromagnetic din tole al rotorului este plasata infasurarea de pornire scurtcircuitata. Sunt utilizate urmatoarele notatii: 1 - arbore; 2 - magnet permanent; 3 - rotor pachet; 4 - infasurare in scurtcircuit; 5 - bara nemagnetica.

Particularitatea in procesul de pornire al motoarelor sincrone cu magneti permanenti in comparatie cu cele excitate electromagnetic este aceea ca la rotire in infasurarea statorica datorita actiunii magnetilor permanenti se induce t.e.m. proportionala cu Aceasta t.e.m. determina trecerea curentului prin infasurarea statorica cu frecventa si se creaza momentul rezistent Caracteristica mecanica rezultanta in rotatie are cadere (sea) in apropiere de a carei existenta trebuie considerata la pornirea motoarelor sincrone cu magneti permanenti.

In figura, curba este momentul asincron, creat de curentii din infasura-rea de pornire in scurtcircuit si campul invartitor al infasurarii statorice, este momentul rezistent (invers) de actiune inversa, iar este momentul rezultant activ. Intrarea in sincronism are loc la alunecari de ordinul catorva procente si depinde de momentul sincronizarii si de raportul dintre momentele de sarcina si de inertie la arborele masinii (fig.5.33 c). La depasirea unghiului de functionare stabila, motorul sincron iese din sincronism.