Was ist eine geschaltete Reluktanzmaschine (SRM)?
Geschaltete Reluktanzmaschinen gehören zu den Motoren, die hohe Drehzahlen erreichen können.
Er gilt als einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Motor.
Die Struktur hat vier Rotoren und sechs Nuten und wird ausschließlich durch die Anziehungskraft elektromagnetischer Kräfte angetrieben. Da keine Dauermagnete verwendet werden, wird der Einsatz von seltenen Erden reduziert, was ihn zu einem ausgezeichneten Motor im Hinblick auf die Ressourcenschonung macht.
Allerdings sind Geräusche und Vibrationen während des Antriebs die größten Probleme, die durch eine verbesserte Schaltungstechnik mit Halbleiterelementen gelöst werden müssen.
Anwendungen von geschalteten Reluktanzmaschinen
Geschaltete Reluktanzmaschinen werden häufig in Geräten eingesetzt, die hohe Drehzahlen erfordern.
Beispiele sind Staubsauger und Waschmaschinen. Diese Geräte erfordern beim Antrieb eine Drehbewegung. Dies ist der Fall, wenn Staubsauger Staub aufsaugen und Waschmaschinen Wäsche trocknen.
Daher können geschaltete Reluktanzmaschinen, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen können, in diese Geräte eingebaut werden. Es wird erwartet, dass sie auch in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
Geschaltete Reluktanzmaschinen sind nicht nur in der Lage, hohe Drehzahlen zu erreichen, sie sind auch kostengünstig und sehr zuverlässig. Ihr Einsatz in Elektrofahrzeugen ist auch deshalb interessant, weil sie für die Massenproduktion geeignet sind.
Funktionsweise der geschalteten Reluktanzmaschinen (SRM)
Geschaltete Reluktanzmaschinen sind revolutionäre Motoren, die keine Permanentmagnete verwenden.
Die Struktur ist eine einfache 4-polige 6-Nut-Konstruktion. Der Rotor besteht aus Metall ohne Dauermagnete und ist von einer Spule aus gewickelten Drähten umgeben.
Geschaltete Reluktanzmaschinen können sich nur durch die Anziehungskraft des Metalls drehen, wenn Strom an die Spulen angelegt wird.
Jedes Mal, wenn die Pole der Spule vertauscht werden, werden der Rotor und der Stator jedoch wiederholt aus- und eingefahren. Diese winzige Bewegung verursacht Vibrations- und Geräuschprobleme.
Der Einsatz von Geschalteten Reluktanzmaschinen wurde bisher vermieden, da es keine Lösungen für diese Probleme gab.
In den letzten Jahren gab es Fortschritte in der Steuerungstechnik durch neue Halbleiterelemente mit Leistungselektronik und Mikrocomputern. Darüber hinaus wurde die Schaltfrequenz von Halbleiterelementen für die Leistungssteuerung auf höhere Geschwindigkeiten erhöht, was die Ausgabe von Wellenformen ermöglicht, die sich von Sinuswellen unterscheiden, was zu ihrem weitverbreiteten Einsatz geführt hat.
Weitere Informationen über geschaltete Reluktanzmaschinen (SRM)
1. Merkmale der geschalteten Reluktanzmaschinen (SRM)
Der Vorteil von Geschalteten Reluktanzmaschinen ist, dass sie für hohe Drehzahlen geeignet sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass Motoren mit hoher Leistung realisiert werden können.
Nachteilig ist hingegen, dass die Drehkraft bei niedrigen Drehzahlen schwankt und dass sie schwer zu steuern sind, weil sie aus dem Takt kommen, wenn die Rotorposition nicht synchronisiert ist.
2. Überziehen
Das Ausbrechen ist ein Zustand, in dem ein Schrittmotor die Synchronisation zwischen Impulsen und Motordrehung aufgrund von Überlastung oder schneller Beschleunigung verliert. Er tritt bei Antrieben unter normalen Bedingungen nicht auf, z. B. wenn das Auszugsdrehmoment einen ausreichenden Abstand zum Lastdrehmoment hat.
Die Drehzahl, bei der der Motor durch die Eingabe von Impulsen mit einer bestimmten Frequenz synchron gestartet werden kann, wird als Selbstanlaufdrehzahl bezeichnet. Oberhalb dieser Drehzahl kann der Rotor der Änderung der elektromagnetischen Erregung nicht mehr folgen, und es kommt zum Blockieren.
Der Betrieb innerhalb des Auszugsdrehmoments oberhalb der Selbstanlaufdrehzahl wird so gesteuert, dass der Rotor nach dem Anfahren innerhalb des Anzugsdrehmoments folgen und dann beschleunigen kann.
Maßnahmen wie die Verwendung eines Motors, der mit hoher Geschwindigkeit drehen kann, oder die Anpassung des Motorstroms sind erforderlich.
3. Turbulenzen
In einigen Fällen kollidieren bei der Eingabe von Impulsen während der Rotorvibration die Vorwärts- und Rückwärtsdrehkräfte. Je nach den Lastbedingungen und anderen Faktoren kann der Rotor nicht mehr normal arbeiten, was zu einer Fehlausrichtung führt. Dieses Phänomen wird als Turbulenz bezeichnet.
Die Impulsfrequenz, bei der die Turbulenzen auftreten, hat eine bestimmte Breite und wird daher als Turbulenzbereich bezeichnet.
Gegenmaßnahmen wie das Vermeiden des Zufallsfrequenzbereichs oder die Verwendung von Mikroschritten sind erforderlich. Auch Maßnahmen zur Dämpfung sind wirksam.