Вращающий момент реактивного двигателя.

Вращение ротора реактивного двигателя осуществляется под действием реактивного момента, причина возникновения которого была рассмотрена ранее (см. § 13.3). Из выражения, определяющего величину реактивного момента, следует, что максимальное значение момента наступает при нагрузке, соответствующей углу ° (рис. 4.17, кривая 1).

Рис. 4.17. Угловая характеристика реактивного двигателя

Однако выражение (4.6) не учитывает влияния активного сопротивления обмотки статора на зависимость , которое в реактивных двигателях малой мощности довольно значительно. Под влиянием активно­го сопротивления обмотки статора максимальное значение реактивного момента наступает при ° . Это увеличивает крутизну кривой в ее начальной части (рис. 4.17, кривая 2), а, следовательно, повышает величину удельного синхронизирующего момента М_УД.

Удельный синхронизирующий момент – это момент, приходящийся на 1° угла : и определяющий устойчивость работы реактивного двигателя.

Максимальный момент реактивного двигателя принято называть моментом выхода из синхронизма. Дело в том, что если нагрузка на валу двигателя достигнет значения, при котором угол , произойдет «выпадение» двигателя из синхронизма. В этом случае ротор двигателя либо останавливается, либо продолжает вращаться асинхронно под действием электромагнитного момента, создаваемого токами пусковой короткозамкнутой обмотки.

Из выражения (4.6) видно, что величина реактивного момента пропорциональна квадрату подводимого к двигателю напряжения . Следовательно, реактивные двигатели весьма чувствительны к колебаниям напряжения сети.

Представим индуктивные сопротивления обмотки статора по продольной и поперечной осям в виде:

; (4.7)

где и – индуктивности обмотки статора по продольной и поперечной осям:

; (4.8)

Причем и – магнитные проводимости по продольной и поперечной осям машины.

Подставив выражения (4.7) и (4.8) в (4.6), получим формулу реактивного момента:

, (4.9)

где и – магнитные сопротивления по поперечной и продольной осям машины.

Из формулы (4.9) следует, что реактивный момент пропорционален разности магнитных сопротивлений по поперечной и продольной осям машины.

С углублением впадин на роторе (см. рис. 4.16, а) возрастает разность магнитных сопротивлений по поперечной и продольной осям и реактивный момент увеличивается, а, следовательно, увели­чивается и момент вы­хода из синхронизма. Однако, углубление впадин на роторе целесообразно лишь до определенного предела, так как с увеличением глубины впадин возрастает средняя величина воздушного зазора. Это ведет к уменьшению вращающего момента в пусковом асинхронном режиме. Последнее приводит к снижению пускового момента и момента входа двигателя в синхронизм – наибольшего момента сопротивления, при котором ротор двигателя еще втягивается в синхронизм. Для втягивания в синхронизм необходима частота вращения ротора не менее т. е. скольжение .

На рис. 4.18 показан ряд зависимостей электромагнитного момента от скольжения при разных значениях активного сопротивления пусковой клетки, причем . Величина момента входа в синхронизм определяется скольжением s=0,05. Из сделанных на рисунке построений видно, что чем больше активное сопротивление пусковой клетки, тем меньше момент входа в синхронизм.

Рис. 4.18. Влияние пусковой клетки реактивного двигателя на М_пуск и М_вх

Установлено, что наилучшие соотношения между максимальным моментом (моментом выхода из синхронизма), начальным пусковым моментом и моментом входа в синхронизм получаются при следующих отношениях полюсной дуги b_п к полюсному делению и максимального воздушного зазора к минимальному (см. рис. 4.16, а):

;

Существенный недостаток реактивных двигателей – низкий коэффициент мощности, что обусловлено значительной величиной намагничивающей составляющей тока статора.

Напомним, что в реактивном двигателе магнитный поток создается исключительно током статора; кроме того, среднее значение воздушного зазора из-за наличия впадин на роторе достаточно велико, что ведет к повышению сопротивления магнитной цепи машины. Указанные обстоятельства являются также причиною низкого к. п. д., который в двигателях мощностью в несколько десятков ватт обычно составляет , а в двигателях мощностью до 10 Вт – не превышает 20%.

По габаритам реактивные двигатели больше синхронных и асинхронных двигателей обычного типа, что объясняется низким к. п. д., малым , и небольшой величиной реактивного момента.

В последнее время появились синхронные реактивные двигатели, у которых значительная разность магнитных сопротивлений по поперечной и продольной осям создается не за счет глубины межполюсных впадин, а за счет внутренних вырезов 1 в шихтованном сердечнике 2 ротора (рис. 4.19). Эти вырезы обычно заливаются алюминием. Такие двигатели обладают повышенными пусковыми и рабочими свойствами.

Рис. 4.19. Ротор реактивного двигателя с внутренними вырезами