Silnik reluktancyjny

Silnik reluktancyjny to szczególny typ silnika elektrycznego, który nie posiada uzwojeń wzbudzenia. Zaliczany jest on do grupy silników o komutacji elektronicznej, gdzie wykorzystywane jest zjawisko zmiennej reluktancji, zależnej od położenia wirnika i widzianej przez pasmo uzwojenia. Koszt jego produkcji jest również niewielki i należy on do najtańszych w wykonaniu, jest on przy tym bardzo trwały podobnie do maszyn indukcyjnych.

Silnik reluktancyjny - budowa

Silnik reluktancyjny zbudowane jest z nieruchomego stojana oraz wirnika, składających się z pakietu blach elektromagnetycznych, które mają rozłożone na obwodzie bieguny wydatne. Na biegunach stojana montuje się cewki, które odgrywają rolę prostego, koncentrycznego uzwojenia. Gdy zostaną umieszczone na przeciwległych biegunach, mogą być połączone szeregowo, bądź równolegle i tworzyć niezależne obwody, które określamy pasmami fazowymi. Rozwój technologiczny konstrukcji spowodował, że dziś spotykane są maszyny, w których uzwojenia fazowe są rozmieszczone na czterech, symetrycznych względem siebie, zębach stojana. Należy jednak mieć na uwadze, że wszystko zależy od konkretnego wykonania. Są bowiem silniki jednopasmowe, w których liczba zębów wirnika jest taka sama jak biegunów stojana.

Brak uzwojenia wzbudzenia powoduje, że masa silnika jest obniżona, a siły odśrodkowe, jakie w nim występują, redukują się. Daje to możliwość osiągnięcia znacznie wyższych prędkości obrotowych niż w silnikach z uzwojonym wirnikiem. Taka budowa umożliwia mu pracę przy wyższych temperaturach, co oznacza większą odporność na przeciążenia. Jedyne ograniczenie stanowi szczytowa temperatura uzwojeń stojana.

Charakterystyka i działanie silnika reluktancyjnego

Silnik reluktancyjny wyróżnia się charakterystyką podobną do silników prądu stałego. Jego właściwości eksploatacyjne są zależne od układu energoelektronicznego – przekształtnika, sterowanego przy pomocy elektronicznego sterownika, który realizuje przygotowany wcześniej algorytm sterowania. Dostosowanie jego parametrów umożliwia uzyskanie oczekiwanej średniej wartości momentu elektromagnetycznego, wytwarzanego przez ten silnik do momentu obciążenia, przy określonych prędkościach obrotowych. Działanie tego silnika opiera się na strumieniu magnetycznym, jaki jest wytwarzany za pośrednictwem prądu przepływającego przez uzwojenie fazowe. Powoduje to generowanie momentu elektromagnetycznego, który obraca wirnik. Zmniejsza się szczelina pomiędzy zębem wirnika i nabiegunnikiem, co powoduje zwiększenie indukcyjności pasma fazowego. Jest to właściwość mająca bezpośredni wpływ na zwiększenie czasu narastania oraz zanikania prądu w uzwojeniu silnika.

Wartość momentu elektromagnetycznego, jaką generuje silnik, można dostosować przy pomocy zmiany wartości tych kątów, co powoduje również wzrost lub spadek prędkości obrotowej napędu. Silnik reluktancyjny wymaga sterowania zasilaniem pasm fazowych, uwzględniając aktualne położenie wirnika. W takt jego obrotu są one załączanie i wyłączane. Poprawna praca napędu z omawianym silnikiem wymaga, aby układ rozpoznawania położenia wirnika realizował sprzężenie zwrotne. Najczęściej wykorzystywane do tego celu urządzenia to transoptory szczelinowe oraz przetworniki obrotowo-impulsowe. Bywa, że stosuje się inne metody, w zależności od potrzeb i zastosowania, jakie znajdzie powstająca maszyna. Do głównych zalet silnika reluktancyjnego należy prosta konstrukcja oraz brak obwodu wzbudzenia. Jako jego wady, można by wyróżnić odczuwalne wibracje i powstający na ich skutek hałas, a także stosunkowo mały moment siły.