Възбуждане на двигатели с постоянен магнит
За работата на всеки електродвигател е необходимо електромагнитно поле, което може да взаимодейства с тока на ротора или арматурата, за да създаде електромагнитен въртящ момент.
И всъщност се оказва, че веригата на възбуждане на абсолютно всяка електрическа машина е магнит, източник на магнитно поле. Следователно е напълно логично тази схема да бъде заменена с обикновени постоянни магнити.
Разбира се, по отношение на асинхронните двигатели тази идея очевидно е провал: малко вероятно е да се създаде въртящо се електромагнитно поле с постоянни магнити.
Но за двигатели с постоянен ток и за синхронни електрически машини идеята за използване на постоянни магнити във веригата на възбуждане е не само осъществима, но и много привлекателна. „Привлекателен“ се дължи на следните причини:
1. Обичайната възбуждаща намотка на електромагнитите е, макар и доста малка, но все пак консуматор на активно електричество. Следователно постоянните магнити във веригата на възбуждане могат да подобрят енергийните характеристики и по-специално ефективността.
2. Постоянните магнити опростяват дизайна на веригата на възбуждане, повишават надеждността на електродвигателя като цяло. Това важи особено за синхронните двигатели, чиято система за възбуждане е структурна част от ротора.
В класическата версия, използвайки електромагнити, контактни пръстени и четки са включени в дизайна на синхронната машина за захранване на възбуждащата намотка с постоянен ток. Но този колекторен възел сериозно намалява надеждността на двигателя и намалява MTBF.
В същото време постоянните магнити не се нуждаят от електричество, така че при използването им няма нужда от токоприемник за ротора.
При използване на постоянни магнити за възбужданеелектродвигателите имат своите специфики. И така, DC двигател на такива магнити може да има само една електромеханична характеристика, която е подобна на характеристиката на независимо възбуждащо DCT.
В допълнение, за DCT с възбуждане от постоянни магнити, няма възможност за регулиране във верига. Има обяснение за това: в крайна сметка няма верига на възбуждане като такава.
Подобен проблем е типичен за синхронни двигатели с постоянно магнитно възбуждане. При тези машини вече не е възможно да се контролира факторът на мощността във веригата. Това означава, че такива синхронни двигатели не могат или са много трудни за използване за компенсиране на реактивната мощност.
Друг проблем при работата на електрическите машини с възбуждане от постоянни магнити е влиянието на размагнитващата реакция на котвата. Токът на котвата също създава собствено магнитно поле, което влияе върху ефективността на възбуждане.
Въпреки това, ако при конвенционалните постояннотокови двигатели това се решава чрез инсталиране на допълнителни компенсационни намотки, а при синхронните двигатели веригата може да се включи само при субсинхронна скорост, тогава когато за възбуждане се използват постоянни магнити, този проблем няма радикално решение.
Ако броят на двойките полюси на DCT с възбуждане върху постоянни магнити е равен на две, тогава се използват магнити с тангенциален или дори пръстеновиден дизайн, за да се намали влиянието на реакцията на котвата. По-големият размер на магнитите по посока на силовите линии намалява ефекта от размагнитването.
При по-голям брой двойки полюси в DCT за тази цел се използват постоянни магнити с радиална конструкция с полюсни накрайници от твърд магнитен материал.
При синхронните двигатели, за да се намали реакцията на размагнитване на арматурата, разстоянието между съседните полюси е постоянномагнитите са направени възможно най-малки, а размерите на самите магнити са възможно най-големи. Тези мерки обаче не решават напълно проблема.
Въпреки тези недостатъци, постоянните магнити са много популярни за използване във възбудителни вериги на електродвигатели с ниска мощност, при които демагнетизиращият ефект на реакцията на котвата не е критичен.