Motore a riluttanza commutata

Configurazione non salvata
  • Spegnimento
    In senso orario · Vista lato guida
  • Fase in magnetizzazione
  • Fase in smagnetizzazione
  • Trascina per ruotare

Parametri

Spento

0,0 / 15 S

Configurazione dei poli, potenza nominale e tensione del bus CC per cui è progettata la macchina

Modificabile

Otto poli di statore e sei di rotore: quattro fasi e 24 passi per giro. Più passi e fasi sovrapposte attenuano la coppia, al prezzo di più rami del convertitore.

Ricavato dalla targa: coppia nominale 4,77 N·m, corrente nominale di fase 30,2 A, induttanza da 1,7 mH non allineata a 10 mH allineata.

Modello didattico · Non per dimensionamento industriale

Valori motori in tempo reale

Velocità del rotore0rpm
Velocità del rotore0rpm
Controllo della corrente—
Corrente di fase0A
Corrente di fase di picco0A
Coppia media0Nm
Ondulazione di coppia—
Quota di coppia negativa—
Frequenza di commutazione0Hz
Corrente del bus CC0A
Potenza resa0W
Rendimento0%

Grafici

Un ciclo elettrico di una fase

Coppia in funzione della velocità con questo riferimento di corrente

Statore e rotore hanno poli salienti e il rotore non porta né magneti né avvolgimenti. Un convertitore eccita una fase dopo l'altra mentre un polo del rotore si avvicina all'allineamento. Sposta gli angoli di accensione e spegnimento per vedere l'impulso di corrente, l'ondulazione di coppia e la coppia negativa di uno spegnimento tardivo.

Che cos'è un motore a riluttanza commutata?

Principio di funzionamento

Un motore a riluttanza commutata (SRM) ha poli salienti sia sullo statore sia sul rotore. Lo statore porta semplici bobine concentrate; il rotore è solo acciaio impilato, senza magneti, senza gabbia e senza avvolgimenti. Quando una fase dello statore viene eccitata, i poli del rotore più vicini sono attirati ad allinearsi con essa per accorciare il percorso magnetico, e quell'attrazione è la coppia. Poi le fasi vengono eccitate una dopo l'altra e il rotore continua a inseguire la coppia di poli attiva.

Coppia e induttanza

La coppia di una fase è T = ½·i²·dL/dθ. È positiva mentre l'induttanza della fase cresce, quando un polo del rotore si avvicina a quello dello statore, e negativa mentre cala. Poiché la corrente è al quadrato, il verso della coppia non dipende da quello della corrente, e ogni fase richiede solo corrente unipolare. Per questo il convertitore può essere un semiponte asimmetrico con due interruttori e due diodi per fase, che non può mai mettere in corto il bus CC.

Angoli di accensione e spegnimento

Il convertitore applica +V a una fase dall'angolo di accensione a quello di spegnimento, poi −V finché la corrente non torna a zero. A bassa velocità la corrente sale in fretta e viene spezzettata per mantenere un riferimento. Ad alta velocità c'è poco tempo, la corrente non raggiunge il riferimento e resta un impulso singolo, quindi la coppia cala circa con il quadrato della velocità. Uno spegnimento tardivo lascia corrente dove l'induttanza diminuisce e frena il rotore.

Ondulazione di coppia e applicazioni

La coppia arriva a impulsi, uno per passo, quindi l'ondulazione è grande, come vibrazioni e rumore acustico. Una macchina 8/6 a quattro fasi sovrappone i passi e gira più dolcemente di una 6/4 a tre. In cambio il rotore è economico e robusto, regge temperature e velocità molto alte, e il guasto di una fase non ferma la macchina. Gli SRM si usano in aspirapolvere, macchine tessili, avviatori-generatori aeronautici e trazione.

Domande frequenti

Perché un motore a riluttanza commutata non ha bisogno di magneti?
Il rotore è attirato verso qualunque polo dello statore eccitato perché il flusso magnetico segue il percorso di minima riluttanza, quindi non serve un campo sul rotore. La coppia segue ½·i²·dL/dθ e non dipende dal segno della corrente. Nel simulatore il grafico del ciclo mostra la coppia solo mentre l'induttanza cresce.
Perché l'ondulazione di coppia di un SRM è così grande?
Ogni fase dà un impulso di coppia solo in una parte del passo polare del rotore, e l'impulso segue la corrente mentre sale e decade. Se gli impulsi delle fasi vicine si sovrappongono male, la coppia totale cala tra l'uno e l'altro. Passa da 6/4 a 8/6 e confronta la curva di coppia: l'ondulazione scende perché più fasi si dividono ogni passo.
Cosa succede se la fase viene spenta troppo tardi?
La corrente non può calare all'istante: decade sotto −V mentre i poli si avvicinano all'allineamento. Se scorre ancora dopo l'allineamento, l'induttanza sta calando e la stessa corrente produce coppia negativa che frena il rotore e spreca energia. Sposta l'angolo di spegnimento verso 0° e oltre, e osserva la quota di coppia negativa e il rendimento.