Histereziniai varikliai
Histereziniai varikliai
Teorinė dalis:
Konstrukcijos ypatumai 
Esant mažam histerezinio variklio sukimosi dažniui, jo statorių gaminamas su nagų formos poliais. 1 pav. parodyta tokio variklio konstrukcija. Jį sudaro jungas su apvija, be to jos ritės išdės -
tytos aplink statorių, sudarydamos elektromagnetų su besikeičiu poliškumu seką (N–S–N–…). Ričių šonuose sudėtos plokštelės, magnetinio srauto uždarymui. Jungiant statoriaus apvijas prie maitinimo tinklo, darbiniame oro trapelyje susidaro daugiapolis magnetinis laukas. Tokiose konstrukcijose norint sudaryti besisukantį magnetinį lauką taip pat naudojamas polių išskaidymo principas. 2 pav. parodyti keturi, vienas po kito išdėstyti poliai. Po pagrindinio seka pagalbinis, įmagnetinamas tuo pačiu
pačiu poliškumu. Trumpai sujungti žiedai (apvijos) išdėstyti apie statoriaus ritės apvijas, turi skirtingus ryšio koeficientus su pagrindiniais ir pagalbiniais poliais. Tokiu būdu sudaromas nurodytų polių magnetinių srautu fazės poslinkis, dėl ko atsiranda sukamasis elipsinis magnetinis laukas su dideliu elipsės ašių ilgių santykiu. Ant rotoriaus uždėtas žiedas iš feromagnetinės medžiagos su plačia histerezės kilpa. Šios medžiagos koercityvinė jėga turėtų būti mažesnė negu kietamagnečių medžiagų, naudojamų nuolatinių magnetų gamybai. Priešingu atveju žiedo permagnetinimas reiklaus stipraus magnetinio lauko. Rotoriaus žiedas turi angas, kurių skaičius atitinka statoriaus polių skaičių, jų dėka garantuojamas sinchroninis rotoriaus sukimasis reaktyvinio momento sąskaita. Histerezinis variklis gaminamas kaip su išoriniu, taip ir su vidiniu rotoriumi. Veikimo principas ir charakteristikos 
Tam, kad geriau susipažinti histerezinio variklio veikimo principu, panagrinėsime jo idealizuotą, supaprastintą schemą (3 pav.). Rotoriaus apvija sudaro sinusinį magnetinio lauko sukimąsi, kuris kerta rotoriaus žiedą griežtai spinduline kryptimi ir nesudaro sūkūrinių srautų. Jeigu rotorius sukasi asinchroniniu sukimosi dažniu, tai elementarios rotoriaus žiedo dalies magnetinė padėtis keičiasi atitinkamai histerezės kilpai. Iš 4 pav. matyti, kad žinant magnetinės indukcijos reikšmę, atitinkamame rotoriaus žiedo plote, magnetinio lauko įtampą galima nustatyti grafiškai. Nesunku nustatyti, kad tokiu būdu sudaryta priklausomybė tarp įtampos ir magnetinio lauko indukcijos turi nesinusoidinį pobūdį. Mus domina pirmoji arba pagrindinė magnetinio lauko įtampos harmonika. Iš 4 pav. matyti, kad ji pagal fazę atsilieka kampu y nuo pirmosios magnetinio lauko indukcijos harmonikos. Kadangi pirmoji magnetinės indukcijos harmonika darbiniame oro tarpelyje sutampa su pirma indukcijos harmonika rotoriaus žiede, tarp jos ir pirmos magnetinio lauko įtampos harmonikos nurodytame žiede taip pat sutampa fazės poslinkis kampu y. Neįskaitant magnetino potencialo kritimų magnetinėje sistemoje, tai remiantis pilnutinės srovės dėsniu rotoriaus apvijos įmagnetinanti jėga q1 susilygina su magnetinio potencialo kritimu oro tarpelyje hLd ir rotoriaus žiede hHdH (5 pav.). Statoriaus apvijos įmagnetinančios jėgos fazės poslinkis ir magnetinio lauko indukcijos darbiniame oro tarpelyje kartu su rotoriaus žiedu sudaro kampą e , be to e < y. Iš kitos pusės apvijos įmagnetinti jėga:
, (1) čia: a1 – linijinė srauto pakrova.
Magnetinio lauko fazės poslinkis oro tarpelyje ir statoriaus apvijos srovė sudaro p/2 +e. Histerezinio varikio sukimosi momentas nustatomas kaip suma tangentinių sudedamųjų jėgų veikiančių oro tarpelyje arba:
. (2) 
Iš 6 pav. matyti, kad vidutinė per periodą sandauga a1bLp = 0 tada kai e ¹ 0. Pagal (2) išraišką histerezinio variklio momentas turi vienintelę sudedamąją, kuri didėja didėjant kampui y. 
Idealiame histereziniame variklyje rotoriaus apvijos srovės nėra, nes ji iššaukiama antrinės statoriaus apvijos srovės, sąlygojamos rotoriaus žiedo medžiagų permagnetinimo vėlavimų. Dėl tos priežasties maitinančio tinklo srovė nepriklauso nuo apkrovos momento ir rotoriaus sukimosi dažnio. Tokiu būdu magnetinio lauko įtampa ir indukcija, ir kampas y lieka nepakitę. Taip pat nesikeičia fazės poslinkio kampas tarp įtampos ir statoriaus avijos srovės, taip pat tarp naudojamos galios P1 ir statoriaus apvijos nuostolių PV1. Nuostoliai PV1 susideda iš vario ir plieno nuostolių: 
(3)
Elektromagnetinio lauko galia oro tarpelyje:
(4)
Rotoriuje didžiausi nuostoliai išsiskiria žiede iš feromagnetinės medžiagos, kas sąlygoja jo permagnetinimą. Histerezės nuostoliai proporcingi feromagnetinės medžiagos histerezes kilpos plotui, permagnetinimo dažniui ir gali būti nustatyti pagal formulę:
, (5) čia: s – slydimas; sH – lyginamieji nuostoliai; V – rotoriaus žiedo apimtis.
Iš kitos pusės asinchroninio variklio rotoriaus nuostoliai yra:
, (6) Tada: 
(7) 
7 pav. parodyta idealaus histerezinio variklio galios balanso diagrama. Įskaitant tai, kad histerezes nuostoliai yra tiesiog proporcingi slydimui, atitinkama priklausomybė turi linijinį charakterį. Histerezinio variklio histerezinio momento reikšmė MH lieka pastovi (8 pav.), nes nesikeičia galios P2 reikšmė. Realiame histereziniame variklyje atsiranda sūkurinių srovių nuostoliai rotoriaus žiede ir korpuse. Taip pat jie nustatomi pagal: 
, (8) čia: sW – lyginamieji nuostoliai tam tikroje medžiagoje, sukeliami sūkūrinių srovių.
Sūkurinių srovių sudaromas momentas:
(9) Esant sinchroniniam sukimosi dažniui ns = f / p ( p – polių porų skaičius):
(10) Idealiu atveju momentas MW mažėja pagal linijinį dėsnį didėjant variklio rotoriaus sukimosi dažniui (8 pav.) Realiame histereziniame variklyje magnetinio lauko apibrėžimas skiriasi nuo to, kuris buvo suformuluotas pradžioje. Didelę reikšmę čia sudaro sklaidos srautai, ypatingai variklyje su nagų formos poliais (1 pav.). Dėl ryškių polių statoriuje magnetiniame lauke atsiranda aukštesnės harmonikos, kurios įtakoja ir variklio momentą. Pastebimą įtaka daro ir atvirkštiniai magnetinai laukai ir magnetinės sistemos prisotinimas. Todėl realaus variklio mechaninė charakteristika (9 pav.) kokybiškai ir kiekybiškai skiriasi nuo idealaus histerezinio varikio mechaninės charakteristikos (8 pav.) 
9 pav. realaus variklio mechaninė charakteristika 1 – daugiafazio, 2 – vienfazio maitinimo.
Puslapiai: 1 2