В специализированных электроприводах малой мощности и системах автоматического управления широкое применение получили синхронные гистерезисные двигатели, вращающий момент которых возникает вследствие явления гистерезиса при перемагничивании материала ротора. По сравнению с синхронными реактивными микродвигателями они имеют меньшие габариты, меньшие потери и более высокий коэффициент мощности. Их изготовляют как в трехфазном, так и в однофазном исполнениях.
По конструкции статор аналогичен статору асинхронной машины с равномерно распределенной трехфазной или двухфазной обмоткой. Во втором случае в одну из обмоток (вспомогательную) включен конденсатор; электрическая схема аналогична изображенной на рисунке 363. Ротор гистерезисного двигателя выполняют из магнитотвердой стали с широкой петлей гистерезиса, например викаллоя. Обычные стали магнитомягкие, применяемые в электрических машинах, имеют узкую петлю, при которой гистерезисный момент не может быть сколько-нибудь значительным. Для уменьшения расхода магнитотвердого материала (обычно дорогостоящего) ротор делают сборным, из магнитотвердого материала выполняют лишь наружное кольцо, шихтованное или массивное (реже).
Рис. 364. Тихоходный редукторный двигатель.
Гистерезисный момент
Явление образования гистерезисного момента, может быть пояснено следующим образом. Предположим, что в магнитном двухполюсном поле находится ротор из магнитотвердого материала, причем элементарные магнитики, из которых можно представить ротор, ориентированы вдоль вектора этого поля (рис. 365, а). Силы взаимодействия F между элементарными магнитиками, например 1—2, и полем статора Фс направлены вдоль вектора поля, то есть действуют только радиальные силы, не создающие вращающего момента. Полюса статора и ротора совпадают.
Свойства гистерезисных двигателей
Преимущество гистерезисного двигателя по сравнению с другими синхронными двигателями заключается в его полисинхронизме — способности одного и того же ротора работать при различной (практически любой) полюсности вращающегося магнитного поля. Это позволяет создавать многоскоростные синхронные гистерезисные двигатели с несколькими обмотками на статоре на различные числа полюсов или с одной, переключаемой на разные числа полюсов.
Гистерезисные синхронные двигатели имеют большие начальный пусковой момент и момент входа в синхронизм, сравнительно высокий к. п. д. при работе в синхронном режиме — до 60%, они бесшумны в работе, просты, надежны.
К недостаткам синхронных гистерезисных двигателей следует отнести сравнительно низкий коэффициент мощности и склонность к качаниям, которые сильнее проявляются у гистерезисных двигателей с шихтованным ротором. Беличья клетка, помещенная на роторе, увеличивает начальный пусковой момент и способствует уменьшению качаний, но одновременно при этом снижается максимальный синхронизирующий момент.
Области применения коллекторных машин постоянного тока
В электрификации сельского хозяйства машины постоянного тока применения не находят. Но их используют как генераторы в качестве возбудителей синхронных машин, в зарядных агрегатах, сварочных установках, на автомобилях и как двигатели в качестве стартерных (на автомобилях, тракторах, комбайнах) и тяговых (на электрокарах).
В народном хозяйстве машины постоянного тока находят широкое применение в регулируемом электроприводе. Генераторы постоянного тока применяются для питания таких двигателей, а также для зарядки аккумуляторов, в установках проводной и радиосвязи, электролиза, в авто- и авиатранспорте. Двигатели, кроме того, применяются в крановых, подъемных установках и в качестве тяговых.
