Mașini cu reluctanță variabilă

Masinile electrice cu reluctanta variabila au capatat in ultimul timp, datorita diversificarii si cresterii performantelor sistemelor electronice de alimentare si control, o raspandire din ce in ce mai mare, ocupand un segment in crestere din piata actionarilor cu turatie variabila. Din categoria masinilor cu reluctanta variabila face parte si masina sincrona reactiva care a fost prezentata, in acesasta parte urmand sa fie discutate masina cu poli aparenti pe ambele armaturi ( SRM = switched reluctance machine), masina cu poli aparenti pe ambele armaturi si magneti permanenti ( DSPMM = double salient permanent magnet machine), si motorul pas cu pas, motor care este in fapt un caz particular al SRM. Toate aceste masini electrice functioneaza pe principiul reluctantei minime, iar in cazul in care sunt prevazute cu magneti permanenti combina cele doua principii de functionare. Toate aceste masini sunt autocomutate, adica la toate momentul in care se face alimentarea infasurarilor, si timpul cat acestea sunt alimentate, depinde de pozitia rotorului. Aceste masini nu pot practic functiona alimentate de la reteaua de tensiune si frecventa constanta si in consecinta un rol important in functionarea acestor masini il joaca convertorul electronic de putere prin intermediul caruia se face alimentarea si comanda acestor masini.

Mai multe tipuri de masini electrice au reluctanta variabila, cum ar fi masinile sincrone cu poli aparenti, cu sau fara excitatie electromagnetica sau cu magneti permanenti, sau masinile de curent continuu. Masina sincrona reactiva functioneaza chiar pe baza principiului reluctantei minime, adica rotorul se roteste astfel incat campul statoric sa se inchida pe calea de reluctanta minima. Deci rotorul se roteste sincron cu campul invartitor statoric. La aceste masini alimentarea se face de la reteaua de curent alternativ sau de curent continuu, cazul masinii de curent continuu, toate masinile pot functiona fara sa fie necesara o sincronizare a alimentarii cu pozitia rotorului. Exceptie face masina sincrona fara colivie de pornire/amortizare in procesul de pornire cand se alimenteaza cu tensiune de frecventa variabila si cand alimentarea fazelor se sincronizeaza cu pozitia rotorului.

Masinile cu reluctanta variabila si comutatie electronica sunt alimentate prin convertoare electronice de putere, ele functionand numai daca alimentarea fazelor este sincronizata cu pozitia rotorului. Si alte masini electrice, chiar masina de inductie de exemplu, pot functiona in acest mod dar numai in regim de turatie variabila si cand sunt complet comandate. In categoria masinilor cu reluctanta variabila si comutatie electronica sunt cuprinse masina cu reluctanta comutata electronic, se va utiliza prescurtarea acceptata pe plan mondial adica SRM= switched reluctance motor sau SRG pentru regimul de generator, motorul pas cu pas, care este in fapt un caz particular al SRM, masina cu reluctanta si cu magneti permanenti comutata electronic( DSPMM(G)= double salient permanent magnet motor( generator)) si masina cu flux transversal(TFM(G)= transvers flux motor( generator)). Cu exceptia SRM si a motorului pas cu pas care au fost introduse in anii 60 ai secolului trecut si sunt deja aplicate in diverse actionari existand deci si o productie de serie, celelalte tipuri de masini din aceasta clasa sunt relativ noi, sfarsitul anilor 80 si inceputul anilor 90 secolul trecut, si cu toate ca au o dezvoltare relativ impetuoasa nu sunt inca aplicate pe scara mai larga si se produc doar prototipuri. Chiar daca nu au un trecut prea bogat, toate masinile din aceasta clasa traiesc intr-un prezent cu multe si interesante realizari si aproape tuturor li se prefigureaza un viitor de competitori activi pe piata actionarilor cu turatie variabila.

Motorul cu reluctanta comutata( SRM)

Motorul cu reluctanta comutata( SRM) are poli aparenti pe stator si pe rotor, rotorul fiind, in constructiile uzuale, pasiv, deci fara infasurari sau magneti permanenti. La acest motor cuplul rezulta datorita tendintei rotorului de a se roti intr-o pozitie in care inductanta fazei statorice parcurse de curent, ca si fluxul produs de aceasta, au valorile maxime. Evident acest motor functioneaza pe baza aceluiasi principiu ca si motorul sincron reactiv, dar constructia este diferita in ceea ce priveste statorul. In rotor ambele motoare au poli aparenti sau nesimetrie magnetica. Statorul motorului sincron reactiv are crestaturi si o infasurare repartizata iar statorul in cazul SRM are poli aparenti si infasurare concentrata, cum se vede in figura 1.

Fig. 1 Elementele de baza ale unui SRM

Acest motor are o constructie simpla, un rotor pasiv cu inertie redusa, cuplu mare la pornire si cost redus. Cu toate dezavantajele sale, printre care trebuie mentionata necesitatea detectarii pozitiei rotorice si a alimentarii printr-un convertor electronic precum si variatiile de cuplu pe o rotatie completa, SRM reprezinta o alternativa, nu lipsita de atractivitate, pentru motoarele de curent continuu sau de curent alternativ conventionale. Aplicatiile unor actionari cu SRM sunt destul de numeroase, de mentionat de exemplu masina de spala automata Neptune produsa de compania Maytag utilizand motorul si partea de alimentare si comanda produse de compania Emerson.

In ultimii treizeci de ani s-au publicat un numar impresionant de lucrari stiintifice dedicate acestui motor, lucrari in care se urmaresc imbunatatiri