Motor ng balbula

Ang mga DC machine, bilang panuntunan, ay may mas mataas na teknikal at pang-ekonomiyang tagapagpahiwatig (linearity ng mga katangian, mataas na kahusayan, maliit na sukat, atbp.) kaysa sa mga alternating kasalukuyang makina. Ang isang makabuluhang kawalan ay ang pagkakaroon ng isang brush apparatus, na binabawasan ang pagiging maaasahan, pinatataas ang sandali ng pagkawalang-galaw, lumilikha ng pagkagambala sa radyo, panganib ng pagsabog, atbp. Samakatuwid, natural, ang gawain ng paglikha ng isang contactless (brushless) DC motor.

Ang solusyon sa problemang ito ay naging posible sa pagdating ng mga aparatong semiconductor. Sa isang contactless DC motor, na tinatawag na constant valve current motor, ang brush set ay pinapalitan ng semiconductor switch, ang armature ay nakatigil, ang rotor ay permanenteng magnet.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng valve engine

Ang valve motor ay nauunawaan bilang isang variable na electric drive system na binubuo ng isang alternating current electric motor na structurally katulad ng isang synchronous machine, isang valve converter at control device na nagbibigay ng commutation ng motor winding circuits depende sa posisyon ng motor rotor.Sa ganitong kahulugan, ang isang valve motor ay katulad ng isang DC motor kung saan, sa pamamagitan ng isang commutation switch, ang pagliko ng armature winding, na matatagpuan sa ibaba ng mga field pole, ay konektado.

Ang DC motor ay isang kumplikadong electromechanical device na pinagsasama ang pinakasimpleng electrical machine at isang electronic control system.

Ang mga direktang kasalukuyang motor ay may malubhang kawalan, pangunahin dahil sa pagkakaroon ng isang kolektor ng brush:

1. Hindi sapat na pagiging maaasahan ng collector apparatus, ang pangangailangan para sa pana-panahong pagpapanatili nito.

2. Mga limitadong halaga ng boltahe ng armature at, nang naaayon, ang kapangyarihan ng mga DC motor, na naglilimita sa kanilang paggamit para sa mga high-speed, high-power drive.

3. Limitado ang overload na kapasidad ng DC motors, nililimitahan ang rate ng pagbabago ng armature current, na mahalaga para sa mga high dynamic na electric drive.

Sa isang valve engine, ang mga kawalan na ito ay hindi nagpapakita ng kanilang sarili, dahil dito ang switch ng brush-collector ay pinalitan ng isang non-contact switch na ginawa sa thyristors (para sa mga high-power drive) o transistors (para sa mga drive na may lakas na hanggang 200 kW ). Batay dito, ang valve motor na nakabatay sa istruktura sa isang kasabay na makina ay kadalasang tinatawag na contactless DC motor.

Sa mga tuntunin ng kakayahang kontrolin, ang isang brushless na motor ay katulad din ng isang DC motor-ang bilis nito ay nababagay sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng magnitude ng DC boltahe na inilapat. Dahil sa kanilang mahusay na mga katangian sa pagsasaayos, ang mga valve motor ay malawakang ginagamit upang magmaneho ng iba't ibang mga robot, metal cutting machine, pang-industriya na makina at mekanismo.

Permanenteng magnet transistor commutator na may electric drive

Ang valve motor ng ganitong uri ay ginawa batay sa isang three-phase synchronous machine na may permanenteng magnet sa rotor. Ang three-phase stator windings ay binibigyan ng direktang kasalukuyang ibinibigay sa serye sa dalawang series-connected phase windings. Ang paglipat ng mga windings ay isinasagawa ng isang transistor switch na ginawa ayon sa isang three-phase bridge circuit. Ang mga transistor switch ay binuksan at isinara depende sa posisyon ng motor rotor. Ang diagram ng valve motor ay ipinapakita sa fig.

Fig. 1. Diagram ng valve motor na may transistor switch

Ang metalikang kuwintas na nilikha ng motor ay tinutukoy ng pakikipag-ugnayan ng dalawang mga thread:

• ang stator na nilikha ng kasalukuyang sa stator windings,

• rotor na nilikha mula sa high-energy permanent magnets (batay sa samarium-cobalt alloys at iba pa).

kung saan: θ ay ang solidong anggulo sa pagitan ng stator at rotor flux vectors; pn ay ang bilang ng mga pares ng poste.

Ang stator magnetic flux ay may posibilidad na paikutin ang permanenteng magnet rotor upang ang rotor flux ay tumugma sa direksyon sa stator flux (huwag kalimutan ang magnetic needle, compass).

Ang pinakamalaking sandali na nilikha sa rotor shaft ay nasa isang anggulo sa pagitan ng mga flux vector na katumbas ng π / 2 at bababa sa zero habang papalapit ang daloy ng flux. Ang pag-asa na ito ay ipinapakita sa Fig. 2.

Isaalang-alang natin ang spatial diagram ng mga flux vector na naaayon sa motor mode (na may bilang ng mga pares ng poste pn = 1). Ipagpalagay na sa sandaling naka-on ang mga transistor na VT3 at VT2 (tingnan ang diagram sa Fig. 1). Pagkatapos ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng paikot-ikot ng phase B at sa kabaligtaran ng direksyon sa pamamagitan ng paikot-ikot ng phase A. Ang nagresultang vector ppm. ang stator ay sasakupin ang posisyon F3 sa espasyo (tingnan ang figure 3).

Kung ang rotor ay nasa posisyon na ngayon na ipinapakita sa fig. 4, pagkatapos ay bubuo ang motor ayon sa 1 ang maximum na metalikang kuwintas kung saan ang rotor ay magpapaikot sa clockwise. Habang bumababa ang anggulo θ, bababa ang torque. Kapag ang rotor ay pinaikot 30 °, ito ay kinakailangan ayon sa graph sa fig. 2. ilipat ang kasalukuyang sa mga phase ng motor upang ang resultang ppm vector stator ay nasa posisyon F4 (tingnan ang Fig. 3). Upang gawin ito, i-off ang transistor VT3 at i-on ang transistor VT5.

Ang paglipat ng phase ay isinasagawa ng isang transistor switch na VT1-VT6 na kinokontrol ng rotor position sensor DR; sa kasong ito, ang anggulo θ ay pinananatili sa loob ng 90 ° ± 30 °, na tumutugma sa pinakamataas na halaga ng metalikang kuwintas na may pinakamaliit na ripples. Sa ρn = 1, anim na switch ang dapat gawin sa bawat isang rebolusyon ng rotor, kaya ppm. ang stator ay gagawa ng isang buong rebolusyon (tingnan ang Fig. 3). Kapag ang bilang ng mga pares ng poste ay mas malaki kaysa sa pagkakaisa, ang pag-ikot ng ppm vector ang stator at samakatuwid ang rotor ay magiging 360/pn degrees.

Fig. 2. Dependence ng motor torque sa anggulo sa pagitan ng stator at rotor flux vectors (sa pn = 1)

Fig. 3. Spatial diagram ng ppm stator kapag pinapalitan ang mga phase ng valve motor

Fig. 4. Spatial diagram sa motor mode

Ang pagsasaayos ng halaga ng metalikang kuwintas ay ginagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng halaga ng ppm. stator, ibig sabihin. pagbabago sa average na halaga ng kasalukuyang sa stator windings

kung saan: R1 ay ang stator winding resistance.

Dahil pare-pareho ang flux ng motor, magiging proporsyonal sa bilis ng rotor ang emf na na-induce sa dalawang series-connected stator windings.Ang electrical equilibrium equation para sa mga stator circuit ay magiging

Kapag ang mga switch ay naka-off, ang kasalukuyang sa stator windings ay hindi agad nawawala, ngunit sarado sa pamamagitan ng reverse diodes at ang filter capacitor C.

Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng boltahe ng supply ng motor U1, posible na ayusin ang magnitude ng kasalukuyang stator at ang metalikang kuwintas ng motor.

Madaling makita na ang nakuha na mga expression ay katulad ng mga analogous expression para sa isang DC motor, na may resulta na ang mga mekanikal na katangian ng isang valve motor sa circuit na ito ay katulad ng mga katangian ng isang DC motor na may independiyenteng paggulo sa Φ = const .

Ang isang pagbabago ay ginawa sa supply boltahe ng brushless motor sa circuit na isinasaalang-alang sa pamamagitan ng paraan ng pagsasaayos ng lapad ng pulso… Sa pamamagitan ng pagpapalit ng duty cycle ng mga pulso ng transistors VT1-VT6 sa mga panahon ng kanilang pagsasama, posible na ayusin ang average na halaga ng boltahe na ibinibigay sa stator windings ng motor.

Upang mailapat ang stop mode, ang algorithm ng pagpapatakbo ng transistor switch ay dapat baguhin sa paraan na ang stator ppm vector ay nahuhuli sa rotor flux vector. Pagkatapos ang metalikang kuwintas ng motor ay magiging negatibo. Dahil ang isang hindi nakokontrol na rectifier ay naka-install sa input ng converter, ang pagbabagong-buhay ng enerhiya ng pagpepreno sa circuit na ito ay imposible.

Sa panahon ng shutdown, ang kapasitor ng filter C ay recharged. Ang limitasyon ng boltahe sa mga capacitor ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagkonekta sa discharge resistance sa pamamagitan ng transistor VT7. Sa ganitong paraan, ang enerhiya ng pagpepreno ay nawawala sa paglaban ng pagkarga.