Ключові слова
зовнішній ротор
коливання частоти обертання
струм
короткозамкнена обмотка
Як цитувати
Анотація
У статті досліджено питання поліпшення динамічних характеристик синхронно-реактивного двигуна із зовнішнім ротором. Актуальність проблеми обумовлена зростанням використання синхронно-реактивних двигунів, що є однією з помітних тенденцій сучасної електроенергетики та електроприводу. Це зумовлене як технологічними, так і економічними факторами, пов’язаними з глобальним переходом до енергоефективних і ресурсозберігаючих рішень. Синхронно-реактивні двигуни забезпечують на 10–15% вищий ККД порівняно з традиційними асинхронними двигунами, на відміну від двигунів з постійними магнітами, вони не потребують рідкоземельних елементів. На практиці виникають коливання та відхилення частоти обертання через низку факторів: при різких змінах моменту навантаження, внаслідок нестабільності частоти живлення, при пуску та перехідних процесах. Проблема стабілізації частоти обертання синхронно-реактивних двигунів є однією з ключових при їх використанні в електроприводах, особливо в системах із змінним навантаженням та вимогами до високої точності кутової швидкості ротору. В роботі проаналізовано процеси протікання динамічного перехідного процесу синхронно-реактивного двигуна з зовнішнім ротором, запропоновано технічне рішення, що дозволяє зменшити час переходу від однієї частоти обертання ротору до іншої, проведені електромагнітні розрахунки та порівняння їх результатів з результатами випробувань дослідного зразка. Запропоноване конструктивне удосконалення зовнішнього ротора забезпечує прискорення переходу між робочими режимами та ефективне зменшення коливань ротора, характерних для синхронних реактивних двигунів. Встановлено, що для синхронно-реактивного двигуна потужністю 1000 Вт тривалість перехідного процесу скорочується приблизно у 3 рази порівняно з базовою конструкцією без додаткової обмотки, тоді як амплітуда коливань частоти обертання зменшується у 4,3 рази.
Посилання
J. Liu, X. Wang, W. Zhao, Z. Xing, and H. Zhou, “Three-Dimensional thermal and stress analysis of synchronous reluctance motor by an improved hybrid method,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 41, no. 1, pp. 539–551, 2025, doi: https://doi.org/10.1109/tec.2025.3585139
T. He, Y. Wang, M. Bao, J. Li, S. Feng, and R. Qu, “Design and validation of a high-efficiency synchronous reluctance motor,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 61, no. 3, pp. 3711–3722, 2025, doi: https://doi.org/10.1109/tia.2025.3540735
T. Lipo and P. Krause, “Stability analysis of a reluctance-synchronous machine,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-86, no. 7, pp. 825–834, Jul. 1967, doi: https://doi.org/10.1109/tpas.1967.291749
O. Iegorov, O. Iegorova, M. Kundenko, and M. Andriy, “The influence of the phase angle between the rotor magnetic axis and the stator winding current vector on the synchronous reluctance motor efficiency,” in 2019 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, Sep. 23–25, 2019. IEEE, 2019, pp. 62–65, doi: https://doi.org/10.1109/mees.2019.8896480
A. Boglietti, A. Cavagnino, M. Pastorelli, and A. Vagati, “Experimental comparison of induction and synchronous reluctance motors performance,” in Fourtieth IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2005 Industry Applications Conference, 2005., Hong Kong, China, Oct. 2–6, 2005. IEEE, 2005, pp. 474–479, doi: https://doi.org/10.1109/ias.2005.1518350
H. Karkkainen, L. Aarniovuori, M. Niemela, J. Pyrhonen, and J. Kolehmainen, “Technology comparison of induction motor and synchronous reluctance motor,” in IECON 2017 - 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Beijing, Oct. 29–Nov. 1, 2017. IEEE, 2017, pp. 2207–2212, doi: https://doi.org/10.1109/iecon.2017.8216371
Z. Mynar, P. Vaclavek, and P. Blaha, “Synchronous reluctance motor parameter and state estimation using extended kalman filter and current derivative measurement,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 3, pp. 1972–1981, Mar. 2021, doi: https://doi.org/10.1109/tie.2020.2973897
O. Iegorov, O. Iegorova, O. Miroshnyk, and O. Savchenko, “Improving the accuracy of determining the parameters of induction motors in transient starting modes,” Energetika, vol. 66, no. 1, pp. 15–23, Aug. 2020, doi: https://doi.org/10.6001/energetika.v66i1.4295
O. Iegorov et al., “The air barriers optimal geometry determination for a synchronous reluctance motor outer rotor,” in 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Oct. 3–7, 2022. IEEE, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek57572.2022.9916324
M. Murataliyev, M. Degano, M. Di Nardo, N. Bianchi, and C. Gerada, “Synchronous reluctance machines: A comprehensive review and technology comparison,” Proceedings of the IEEE, vol. 110, no. 3, pp. 382–399, Mar. 2022, doi: https://doi.org/10.1109/jproc.2022.3145662
A. Credo, I. Petrov, V. Abramenko, and J. Pyrhonen, “Model validation of synchronous motors with a new standstill measurement technique,” IEEE Access, vol. 11, pp. 4537–4548, 2023, doi: https://doi.org/10.1109/access.2023.3235408
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2026 Олексій Борисович Єгоров, Микола Петрович Кунденко, Ольга Юріївна Єгорова, Дун Юймін