Silniki reluktancyjne
W ostatnich latach szerokie zastosowanie znalazły
małe silniki synchroniczne specjalnej konstrukcji, bez uzwojeń wzbudzających.
Głównymi przedstawicielami tej grupy są silniki reluktancyjne, silniki z
magnesami trwałymi na wirniku oraz silniki histerezowe. Silniki reluktancyjne to silniki synchroniczne budowane jako
jawno biegunowe bez uzwojeń wzbudzających. Jedynym momentem, jaki w nich
występuje jest moment reluktancyjny (patrz p. 7.3.6), dla większych maszyn
określony wzorem (7.16)
Msin2
Moment ten pojawia się mimo braku
wzbudzenia, wskutek dynamicznego działania pola magnetycznego na element
magnetycznie niesymetryczny wykonany z materiału ferromagnetycznego. W wyniku
tego działania wirnik dąży do zajęcia takiego położenia (rys. 7 Ala)
względem stojana, przy którym reluktancja dla strumienia jest najmniejsza. W
przypadku elementu magnetycznie symetrycznego względem dowolnej osi (rys.
7.426), moment reluktancyjny nie powstanie (w każdym położeniu wirnika
względem stojana reluktancja drogi strumienia jest taka sama).
Istnienie momentu reluktancyjnego
umożliwia wykonanie maszyny elektrycznej z jednym uzwojeniem, zdolnej do
przetworzenia energii elektrycznej w mechaniczną lub odwrotnie. Jeżeli np. w
stojanie umieścimy uzwojenie 3-fazowe o p parach biegunów i zasilimy je
prądem 3-fazowym, a wirnik wykonamy z biegunami jawnymi o takiej samej liczbie
par zębów (biegunów), to przy prędkości synchronicznej wirnika pojawi się
moment. Pole stojana „pociągnie" za sobą wirnik. Utrzymuje się on w
stanie synchronizmu tak długo, jak długo moment obciążenia jest mniejszy niż
maksymalny moment elektromagnetyczny, jaki może rozwinąć dany silnik przy
określonym napięciu.
Silnik
reluktancyjny, podobnie jak silnik synchroniczny ze wzbudzeniem, nie rozwija
momentu rozruchowego i dlatego wirnik takiego silnika musi być doprowadzony do
stanu synchronizmu. Obok znanych metod rozruchu nierzadko stosuje się rozruch
ręczny.
Silniki reluktancyjne mają w stojanie uzwojenie
trójfazowe zasilane z sieci trójfazowej lub dwufazowe z kondensatorem w jednej
fazie, zasilane z sieci jednofazowej. Wirniki są tak skonstruowane, aby
reluktancja podłużna znacznie różniła się od poprzecznej. Kilka podstawowych
odmian wirników silników reluktancyjnych czterobiegunowych pokazano na rys.
7.43. Na rysunku 7.43a przedstawiono
wirnik z litej stali z dodatkową klatką rozruchową z miedzianych lub mosiężnych
prętów zwartych pierścieniami, na rys. b - wirnik ze stali z niemagnetycznymi
przekładkami, a na rys. c - wirnik jawno biegunowy z oddzielnymi klatkami
rozruchowymi dla każdego nabiegunnika.
Silnikami reluktancyjnymi są również silniki impulsowe i reduktorowe.
Rys. 7.43. Typowe odmiany konstrukcyjne
wirników silników reluktancyjnych małej mocy