не зависит от скорости вращения ротора и величина вращающего гистерезисного момента Мр.

Идеальная механическая характеристика микродвигателя показана на рис. 2.54, а сплошной линией. Из этой характеристики видно, что синхронный гистерезисный микродвигатель в отличие от синхронных микродвигателей других типов имеет собственный гистерезисный пусковой момент, равный моменту при синхронной скорости ротора.

Величину гистерезисного момента определяют исходя из баланса мощностей в роторе. Мощность* потерь на гистерезис в неподвижном роторе

где - удельные потери на гистерезис за 1 цикл перемагничивания в единице объема, пропорциональные площади петли гистерезиса; V - объем магнитнотвердого материала ротора; fi - частота напряжения сети.

При вращении ротора со скольжением s частота перемагничивания ротора /s=s/i и потери на гистерезис в роторе

Рис. 2.55. Петля гистерезиса различных матерна-т лов

Разница мощностей Р и Р., соответствует полной механической мощности, развиваемой двигателем.

Тогда гистерезисный вращающий момент

(2.686)

где tOg и tOj - скорости вращения ротора и поля.

Как следует из (2.686), увеличение гистерезисного момента возможно за счет выполнения ротора из материала с петлей гистерезиса, имеющей наибольшие значения коэрцитивной силы Hf. и остаточной индукции В, а также наиболее выпуклую форму (рис. 2.55). Идеальным был бы материал ротора с прямоуголыюй петлей гистерезиса /. Материалы типа викаллой и альни, как показывает кривая 2, весьма близки к этому идеалу. Обычные электротехнические стали имеют гистерезисную петлю типа 5 и не обеспечивают сколько-нибудь значительного гистерезисного момента.

Механическая характеристика реальных гистерезисных микродвигателей может не быть абсолютно жесткой. Изменение гистерезисного момента в функции скорости ротора (скольжения) объясняется в основном тремя факторами.

Во-первых, при неравенстве скоростей ротора и поля в роторе наводятся вихревые токи, которые во взаимодействии с вызвавшим

их полем Ф1 создают момент М, являющийся по существу моментом асинхронного двигателя (пунктирная линия на рис. 2.54, б).

Во-вторых, при конденсаторной схеме включения двухфазного гистерезисного двигателя (рис. 2.42, б) в однофазную сеть форма вращающегося магнитного поля статора, а значит, и величина момента Л4га (штрих-пунктирная линия на рис. 2.54, б) зависят от скорости ротора. При изменении скорости вращения ротора меняется частота перемагничивания и потери в роторе и соответственно ток в обмотках статора. Происходит перераспределение напряжений между конденсатором и фазовой обмоткой и поле, круговое при одной скорости (например, при s=0), становится эллиптическим при другой (аналогично асинхронным микродвигателям, см. § 2.6).

В-третьих, сказывается влияние моментов высших гармоник поля.

В синхронном режиме магнитное поле статора и ротор вращаются с одной скоростью и перемагничивание материала ротора не происходит. Магнитный поток ротора Фаост сохраняется вследствие остаточного магнетизма и вращается вместе с ротором с синхронной скоростью. Поток тем больше, чем выше значение остаточной индукции S. Микродвигатель работает как обычный синхронный микродвигатель с постоянными магнитами на роторе. Отличие только в том, что угол отставания оси поля ротора, принимаемой за его продольную ось, от оси поля статора гистерезисного микродвигателя у не может превысить угла гистерезисного запаздывания Уг так как в про1;ивном случае начинается перемагничивание ротора. Следовательно, наибольшее значение момента Мс, развиваемое гистерезисным двигателем в синхронном режиме, равно М. При моменте сопротивления на валу, превышающем Ма, ротор выходит из синхронизма. У ги-стерезисных микродвигателей угол Уг обычно не превышает 20-25*.

Из сказанного следует, что синхронный гистерезисный микродвигатель развивает вращающий момент и при асинхронной, и при синхронной скорости вращения ротора. Режим его работы зависит от величины и характера статического момента сопротивления /Ист на валу ротора (см. рис. 2.54, а). Если во всем диапазоне скольжений от i до О момент сопротивления (прямая /) меньше гистерезисного момента, то двигатель работает в синхронном режиме. Ось поля ротора отстает от оси поля статора на угол у, при котором соблюдается равновесие моментов Мс=Мст Если момент сопротивления меняется по прямой 2, то равновесие моментов наступит при скольжении s, соответствующем точке а, т. е. двигатель будет работать в асинхронном режиме (Мгл~Мсг)- Однако использование гистерезисных микродвигателей в асинхронном режиме неэкономично вследствие больших потерь на перемагничивание ротора, особенно при больших скольжениях.

Синхронные гистерезисные микродвигатели обладают весьма ценными качествами. Они развивают большой пусковой момент и способны входить в синхронизм при большом моменте инерции нагрузки. Ротор гистерезисного двигателя входит в синхронизм плавно, без рывков благодаря практически постоянной величине пускового гистерезисного момента весь период пуска от s=i до s=0. Потребляемый

гистерезисным двигателем ток незначительно (на 20-30%) изменяется при изменении режима работы от короткого замыкания (пуск) до холостого хода, что позволяет эффективно использовать гистерезисные двигатели в повторно-кратковременном режиме. Гистерезисные микродвигатели просты по конструкции и надежны в эксплуатации.

Энергетические показатели гистерезисного микродвигателя не особенно высоки, так как поток ротора является вторичным, наведенным рабочим потоком статора и работа такого двигателя соответствует режиму синхронной машины с недовозбуждением. Однако у гистерезисных ..микродвигателей в синхронном режиме существует возможность изменения величины намагничивающего тока и соответственно к.п.д. и С05ф.

Это можно проследить на примере зависимости тока гистерезисного микродвигателя в синхронном режиме от напряжения возбуждения Ui, при снижении последнего от величины и, при которой происходит пуск (рис. 2.56). Величина возбужденной м. д. с. ротора определяется напряжением пуска Ui , а величина результирующего, потока двигателя уменьшается пропорционально U. Значит, при уменьшении UJUm возрастает роль м. д. с. ротора в создании результирующего магнитного поля и меняется величина и характер тока статора. Индуктивная намагничивающая составляющая тока статора (ф>0) постепенно уменьшается до нуля (ф=0) и затем появляется размагничивающая емкостная составляющая (ф<0). Эта зависимость по своей физической сути аналогична U-образной характеристике синхронного микродвигателя с электромагнитным возбуждением 111.

В рабочем режиме гистерезисного микродвигателя при синхронном вращении ротора к. п. д. и cos ф можно повысить путем подмагничивания ротора с помощью кратковременного (на 2-3 периода) повышения величины магнитного потока статора за счет увеличения подводимого к статору напряжения. Подмагниченный ротор, как и ротор с постоянными магнитами обычного синхронного микродвигателя, начинает больше участвовать в создании основного рабочего магнитного потока и тем самым разгружать обмотку статора от реактивного намагничивающего тока. Это соответствует смещению рабочей точки характеристики двигателя из Л в В на рис. 2.56.

Рис. 2.56. U-образная характеристика гистерезисного микродвигателя

Синхронные микродвигатели выпускают как для работы в системах с постоянной частотой напряжения сети, так и с переменной.

Первые применяются в таких приборах и установках (звуко-ваписи, телевидения и т. д.), где требуется постоянная скорбеть вра-