Pentru a rezolva problemele de control al sistemelor moderne de precizie, motorul fără perii este din ce în ce mai utilizat. Acest lucru se caracterizează prin marele avantaj al unor astfel de dispozitive, precum și prin formarea activă a capacităților de calcul ale microelectronicii. După cum știți, acestea pot oferi o densitate mare a cuplului lung și eficiență energetică în comparație cu alte tipuri de motoare.
Schema motorului fără perii
Motorul este format din următoarele părți:
1. Spatele carcasei.
2. Stator.
3. Rulment.
4. Disc magnetic (rotor).
5. Rulment.
6. Stator spiralat.7. Partea din față a carcasei.
Un motor fără perii are o relație între înfășurarea polifazată a statorului și rotor. Au magneți permanenți și un senzor de poziție încorporat. Comutarea dispozitivului este implementată folosind un convertor de supapă, drept urmare a primit un astfel de nume.
Circuitul unui motor fără perii este format dintr-un capac din spate și o placă de circuit imprimat de senzori, un manșon de rulment, un arbore șirulment, magneți rotori, inel izolator, înfășurare, arc Belleville, distanțier, senzor Hall, izolație, carcasă și fire.
În cazul conectării înfășurărilor cu o „stea”, dispozitivul are momente mari constante, astfel încât acest ansamblu este folosit pentru controlul axelor. În cazul prinderii înfășurărilor cu un „triunghi”, acestea pot fi folosite pentru a lucra la viteze mari. Cel mai adesea, numărul de perechi de poli este calculat de numărul de magneți ai rotorului, care ajută la determinarea raportului dintre rotațiile electrice și mecanice.
Statorul poate fi realizat cu miez de fier sau fără fier. Folosind astfel de modele cu prima opțiune, este posibil să se asigure că magneții rotorului nu sunt atrași, dar în același moment, eficiența motorului este redusă cu 20% din cauza scăderii valorii cuplului constant.
Din diagramă se poate observa că în stator se generează curent în înfășurări, iar în rotor se creează cu ajutorul magneților permanenți de mare energie.
Simboluri: - VT1-VT7 - comunicatoare cu tranzistori; - A, B, C – faze de înfășurare;
- M – cuplul motor;
- DR – senzor de poziție a rotorului; - U – regulator de tensiune de alimentare a motorului;
- S (sud), N (nord) – direcția magnetului;
- UZ – convertor de frecvență;
- BR – turație senzor;
- VD – diodă zener;
- L este un inductor.
Schema motorului arată că unul dintre principalele avantaje ale unui rotor în care sunt instalați magneți permanenți este reducerea diametrului acestuia.si, in consecinta, o reducere a momentului de inertie. Astfel de dispozitive pot fi încorporate în dispozitivul în sine sau amplasate pe suprafața acestuia. O scădere a acestui indicator duce foarte des la valori mici ale echilibrului momentului de inerție al motorului însuși și al sarcinii aduse arborelui său, ceea ce complică funcționarea unității. Din acest motiv, producătorii pot oferi un moment de inerție standard și de 2-4 ori mai mare.
Principii de lucru
Astăzi, motorul fără perii devine foarte popular, al cărui principiu de funcționare se bazează pe faptul că controlerul dispozitivului începe să comute înfășurările statorului. Din această cauză, vectorul câmpului magnetic rămâne întotdeauna deplasat cu un unghi care se apropie de 900 (-900) față de rotor. Controlerul este conceput pentru a controla curentul care se deplasează prin înfășurările motorului, inclusiv mărimea câmpului magnetic al statorului. Prin urmare, este posibilă reglarea momentului care acționează asupra dispozitivului. Un exponent al unghiului dintre vectori poate determina direcția de rotație care acționează asupra acestuia.
De tinut cont ca vorbim de grade electrice (sunt mult mai mici decat cele geometrice). De exemplu, să luăm un calcul al unui motor fără perii cu un rotor, care are 3 perechi de poli. Atunci unghiul optim va fi 900/3=300. Aceste perechi asigură 6 faze ale înfășurărilor de comutare, apoi se dovedește că vectorul stator se poate mișca în s alturi de 600. Din aceasta se poate observa că unghiul real dintre vectori va varia în mod necesar de la 600 la 600.1200 începând de la rotația rotorului.
Motorul supapei, al cărui principiu de funcționare se bazează pe rotația fazelor de comutare, datorită căruia fluxul de excitație este menținut printr-o mișcare relativ constantă a armăturii, după ce interacțiunea lor începe să formeze o rotație. moment. Se grăbește să rotească rotorul în așa fel încât toate fluxurile de excitație și armătură să coincidă împreună. Dar la rândul său, senzorul începe să comute înfășurările, iar fluxul trece la pasul următor. În acest moment, vectorul rezultat se va mișca, dar rămâne complet staționar în raport cu fluxul rotorului, care va crea în cele din urmă un cuplu pe arbore.
Beneficii
Folosind un motor fără perii la locul de muncă, putem observa avantajele acestuia:
- posibilitatea de a utiliza o gamă largă pentru a modifica viteza;
- dinamică și performanță ridicate;
- precizia maximă de poziționare;
- costuri reduse de întreținere;
- dispozitivul poate fi atribuit obiectelor rezistente la explozie;
- are capacitatea de a suporta suprasarcini mari în momentul rotației;
- eficiență ridicată, care este mai mare de 90%;
- există contacte electronice glisante, care cresc semnificativ durata de viață și durata de viață;
- nicio supraîncălzire a motorului electric în timpul funcționării pe termen lung.
Defecte
În ciuda numărului mare de avantaje, motorul fără perii are și dezavantaje în funcționare:
- controlul motorului destul de complicat;- relativprețul ridicat al dispozitivului datorită utilizării unui rotor în designul său, care are magneți permanenți scumpi.
Motor cu reticență
Motorul cu reluctanta supapei este un dispozitiv in care este asigurata o rezistenta magnetica de comutare. În ea, conversia energiei are loc datorită unei modificări a inductanței înfășurărilor, care sunt situate pe dinții pronunțați ai statorului atunci când rotorul magnetic dintat se mișcă. Dispozitivul primește putere de la un convertor electric, care comută alternativ înfășurările motorului cu strictețe în funcție de mișcarea rotorului.
Motorul cu reluctanță comutată este un sistem complex complex în care componente de diferite naturi fizice lucrează împreună. Proiectarea de succes a unor astfel de dispozitive necesită cunoștințe aprofundate despre proiectarea mașinii și mecanică, precum și a tehnologiei electronice, electromecanice și microprocesoare.
Dispozitivul modern acționează ca un motor electric, acționând împreună cu un convertor electronic, care este fabricat prin tehnologie integrată folosind un microprocesor. Vă permite să efectuați un control de în altă calitate a motorului cu cea mai bună performanță în procesarea energiei.
Proprietăți motor
Astfel de dispozitive au dinamică ridicată, capacitate mare de suprasarcină și poziționare precisă. Deoarece nu există piese în mișcare,utilizarea lor este posibilă într-un mediu exploziv agresiv. Astfel de motoare sunt numite și motoare fără perii, principalul lor avantaj, în comparație cu motoarele colectoare, este viteza, care depinde de tensiunea de alimentare a cuplului de încărcare. De asemenea, o altă proprietate importantă este absența elementelor abrazive și de frecare care comută contactele, ceea ce crește resursa de utilizare a dispozitivului.
motoare BLDC
Toate motoarele de curent continuu pot fi numite fără perii. Acestea funcționează pe curent continuu. Ansamblul perii este prevăzut pentru combinarea electrică a circuitelor rotorului și statorului. O astfel de parte este cea mai vulnerabilă și destul de dificil de întreținut și reparat.
Motorul BLDC funcționează pe același principiu ca toate dispozitivele sincrone de acest tip. Este un sistem închis care include un convertor de semiconductor de putere, un senzor de poziție a rotorului și un coordonator.
motoare AC AC
Aceste dispozitive își obțin alimentarea de la rețeaua de curent alternativ. Viteza de rotație a rotorului și mișcarea primei armonice a forței magnetice a statorului coincid complet. Acest subtip de motoare poate fi folosit la puteri mari. Acest grup include dispozitivele cu supape trepte și reactive. O caracteristică distinctivă a dispozitivelor în trepte este deplasarea unghiulară discretă a rotorului în timpul funcționării acestuia. Alimentarea înfășurărilor este formată folosind componente semiconductoare. Motorul supapei este controlat dedeplasarea secvențială a rotorului, care creează comutarea puterii sale de la o înfășurare la alta. Acest dispozitiv poate fi împărțit în monofazat, trifazat și multifazat, primul dintre care poate conține o înfășurare de pornire sau un circuit de defazare, precum și poate fi pornit manual.
Principiul de funcționare a unui motor sincron
Motorul sincron cu supapă funcționează pe baza interacțiunii câmpurilor magnetice ale rotorului și statorului. Schematic, câmpul magnetic în timpul rotației poate fi reprezentat de plusurile acelorași magneți, care se mișcă cu viteza câmpului magnetic al statorului. Câmpul rotorului poate fi reprezentat și ca un magnet permanent care se rotește sincron cu câmpul statorului. În absența unui cuplu extern care este aplicat arborelui aparatului, axele coincid complet. Forțele care acționează de atracție trec de-a lungul întregii axe a polilor și se pot compensa reciproc. Unghiul dintre ele este setat la zero.
Dacă cuplul de frânare este aplicat arborelui mașinii, rotorul se deplasează în lateral cu o întârziere. Din acest motiv, forțele de atractivitate sunt împărțite în componente care sunt direcționate de-a lungul axei indicatorilor pozitivi și perpendicular pe axa polilor. Dacă se aplică un moment extern, care creează accelerație, adică începe să acționeze în direcția de rotație a arborelui, imaginea interacțiunii câmpurilor se va schimba complet în sens opus. Direcția deplasării unghiulare începe să se transforme în opus și, în legătură cu aceasta, direcția forțelor tangențiale se schimbă șimoment electromagnetic. În acest scenariu, motorul devine o frână, iar dispozitivul funcționează ca un generator, care transformă energia mecanică furnizată arborelui în energie electrică. Apoi este redirecționat către rețeaua care alimentează statorul.
Atunci când nu există un moment exterior, polul salientă va începe să ia o poziție în care axa polilor câmpului magnetic al statorului va coincide cu cea longitudinală. Această poziție va corespunde rezistenței minime la curgere în stator.
Dacă cuplul de frânare este aplicat arborelui mașinii, rotorul se va abate, în timp ce câmpul magnetic al statorului va fi deformat, deoarece fluxul tinde să se închidă la cea mai mică rezistență. Pentru a-l determina, sunt necesare linii de forță, a căror direcție în fiecare dintre puncte va corespunde mișcării forței, deci o modificare a câmpului va duce la apariția unei interacțiuni tangenţiale.
Având în vedere toate aceste procese în motoarele sincrone, putem identifica principiul demonstrativ al reversibilității diverselor mașini, adică capacitatea oricărui aparat electric de a schimba direcția energiei convertite în sens opus.
Motoare fără perii cu magnet permanent
Motorul cu magnet permanent este folosit pentru aplicații industriale și de apărare serioase, deoarece un astfel de dispozitiv are o rezervă de putere mare și o eficiență.
Aceste dispozitive sunt cel mai des folosite în industriile în care consumul de energie relativ scăzut șidimensiuni mici. Pot avea o varietate de dimensiuni, fără restricții tehnologice. În același timp, dispozitivele mari nu sunt complet noi, ele sunt cel mai adesea produse de companii care încearcă să depășească dificultățile economice care limitează gama acestor dispozitive. Au propriile lor avantaje, printre care se numără eficiența ridicată datorită pierderilor la rotor și densității mari de putere. Pentru a controla motoarele fără perii, aveți nevoie de un variator de frecvență.
O analiză cost-beneficiu arată că dispozitivele cu magnet permanenți sunt mult mai preferabile decât alte tehnologii alternative. Cel mai adesea ele sunt utilizate pentru industriile cu un program destul de greu de funcționare a motoarelor marine, în industria militară și de apărare și în alte unități, al căror număr este în continuă creștere.
Motor cu reacție
Motorul cu reluctanță comutată funcționează folosind înfășurări bifazate care sunt instalate în jurul unor poli statori diametral opuși. Sursa de alimentare se deplasează spre rotor în funcție de poli. Astfel, opoziția sa este complet redusă la minimum.
Motorul de curent continuu realizat manual oferă o viteză mare eficientă de antrenare cu magnetism optimizat pentru funcționarea inversă. Informațiile despre locația rotorului sunt folosite pentru a controla fazele de alimentare cu tensiune, deoarece aceasta este optimă pentru a obține un cuplu continuu și neted.cuplu și eficiență ridicată.
Semnalele produse de motorul cu reacție sunt suprapuse fazei unghiulare nesaturate a inductanței. Rezistența minimă a polului corespunde în totalitate cu inductanța maximă a dispozitivului.
Un moment pozitiv poate fi obținut doar la unghiuri când indicatorii sunt pozitivi. La viteze mici, curentul de fază trebuie să fie neapărat limitat pentru a proteja electronica de în alte volt-secunde. Mecanismul de conversie poate fi ilustrat printr-o linie de energie reactivă. Sfera puterii caracterizează puterea care este convertită în energie mecanică. În cazul unei opriri bruște, forța în exces sau reziduală revine la stator. Indicatorii minimi ai influenței câmpului magnetic asupra performanței dispozitivului reprezintă principala diferență a acestuia față de dispozitivele similare.
