Nykyaikaisten tarkkuusjärjestelmien ohjaukseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi käytetään yhä enemmän harjatonta moottoria. Tälle on ominaista tällaisten laitteiden suuri etu sekä mikroelektroniikan laskentaominaisuuksien aktiivinen muodostuminen. Kuten tiedät, ne voivat tarjota korkean pitkän vääntömomenttitiheyden ja energiatehokkuuden muihin moottoreihin verrattuna.
Kaavio harjattomasta moottorista
Moottori koostuu seuraavista osista:
1. Kotelon takaosa.
2. Staattori.
3. Laakeri.
4. Magneettilevy (roottori).
5. Laakeri.
6. Kierretty staattori.7. Kotelon etuosa.
Harjattomalla moottorilla on suhde staattorin ja roottorin monivaihekäämityksen välillä. Niissä on kestomagneetit ja sisäänrakennettu asentoanturi. Laitteen kytkentä on toteutettu venttiilimuuntimella, jonka seurauksena se sai sellaisen nimen.
Harjattoman moottorin piiri koostuu takakuoresta ja painetusta antureiden piirilevystä, laakeriholkista, akselista jalaakeri, roottorimagneetit, eristysrengas, käämitys, Belleville-jousi, välikappale, Hall-anturi, eristys, kotelo ja johdot.
Jos käämit kytketään "tähdellä", laitteessa on suuret vakiomomentit, joten tätä kokoonpanoa käytetään akseleiden ohjaamiseen. Jos käämit kiinnitetään "kolmiolla", niitä voidaan käyttää suurilla nopeuksilla. Useimmiten napaparien lukumäärä lasketaan roottorimagneettien lukumäärän perusteella, mikä auttaa määrittämään sähköisten ja mekaanisten kierrosten suhteen.
Staattori voidaan valmistaa raudattomalla tai rautaytimellä. Käyttämällä tällaisia malleja ensimmäisen vaihtoehdon kanssa on mahdollista varmistaa, että roottorimagneetit eivät vedä puoleensa, mutta samalla moottorin hyötysuhde laskee 20% vakiovääntömomentin arvon pienenemisen vuoksi.
Kaaviosta voidaan nähdä, että staattorissa virtaa syntyy käämeissä ja roottorissa se syntyy suurienergisten kestomagneettien avulla.
Symbolit: - VT1-VT7 - transistorikommunikaattorit; - A, B, C – käämityksen vaiheet;
- M – moottorin vääntömomentti;
- DR – roottorin asentoanturi; - U – moottorin syöttöjännitteen säädin;
- S (etelä), N (pohjoinen) – magneetin suunta;
- UZ – taajuusmuuttaja;
- BR – nopeus anturi;
- VD – zener-diodi;
- L on kela.
Moottorikaavio osoittaa, että yksi kestomagneetteja varustetun roottorin tärkeimmistä eduista on sen halkaisijan pienentäminenja sen seurauksena hitausmomentin pieneneminen. Tällaiset laitteet voidaan rakentaa itse laitteeseen tai sijoittaa sen pinnalle. Tämän indikaattorin lasku johtaa hyvin usein itse moottorin hitausmomentin ja sen akseliin tuotetun kuorman tasapainon pieniin arvoihin, mikä vaikeuttaa käyttölaitteen toimintaa. Tästä syystä valmistajat voivat tarjota vakio- ja 2-4 kertaa suuremman hitausmomentin.
Toimintaperiaatteet
Tänä päivänä harjaton moottori on tulossa erittäin suosituksi, jonka toimintaperiaate perustuu siihen, että laiteohjain alkaa kytkeä staattorin käämiä. Tästä johtuen magneettikenttävektori pysyy aina siirtyneenä 900 (-900) kulman verran roottoriin nähden. Säädin on suunniteltu ohjaamaan moottorin käämien läpi liikkuvaa virtaa, mukaan lukien staattorin magneettikentän suuruus. Siksi on mahdollista säätää laitteeseen vaikuttavaa hetkeä. Vektorien välisen kulman eksponentti voi määrittää siihen vaikuttavan pyörimissuunnan.
On otettava huomioon, että puhumme sähköasteista (ne ovat paljon pienempiä kuin geometriset). Otetaan esimerkiksi laskenta harjattomasta moottorista, jossa on roottori ja jossa on 3 napaparia. Silloin sen optimaalinen kulma on 900/3=300. Nämä parit tarjoavat 6 kytkentäkäämien vaihetta, jolloin käy ilmi, että staattorivektori voi liikkua 600 hyppyissä. Tästä voidaan nähdä, että vektorien välinen todellinen kulma vaihtelee välttämättä 600:sta…1200 alkaen roottorin pyörimisestä.
Venttiilimoottori, jonka toimintaperiaate perustuu kytkentävaiheiden pyörimiseen, jonka ansiosta viritysvirtausta ylläpidetään ankkurin suhteellisen tasaisella liikkeellä, kun niiden vuorovaikutus alkaa muodostaa pyörivää hetki. Hän ryntää kääntämään roottoria siten, että kaikki heräte- ja ankkurivirtaukset osuvat yhteen. Mutta vuorollaan anturi alkaa vaihtaa käämiä ja virtaus siirtyy seuraavaan vaiheeseen. Tässä vaiheessa tuloksena oleva vektori liikkuu, mutta pysyy täysin paikallaan roottorivuon suhteen, mikä lopulta luo akselin vääntömomentin.
Edut
Käyttämällä harjatonta moottoria työssä voimme huomata sen edut:
- mahdollisuus käyttää laajaa aluetta nopeuden muokkaamiseen;
- korkea dynamiikka ja suorituskyky;
- suurin paikannustarkkuus;
- alhaiset ylläpitokustannukset;
- laite voidaan liittää räjähdyssuojattuihin esineisiin;
- kestää suuria ylikuormituksia pyörimishetkellä;
- korkea hyötysuhde, joka on yli 90 %;
- on liukuvat elektroniset koskettimet, jotka pidentävät merkittävästi käyttöikää ja käyttöikää;
- ei sähkömoottorin ylikuumenemista pitkäaikaisen käytön aikana.
Epäkohdat
Huolimatta lukuisista eduista, harjattomalla moottorilla on myös haittoja käytössä:
- melko monimutkainen moottorin ohjaus;- suhteellisen monimutkainenlaitteen korkea hinta, koska sen suunnittelussa on käytetty roottoria, jossa on kalliita kestomagneetteja.
Reluktanssimoottori
Venttiilin reluktanssimoottori on laite, jossa on magneettinen kytkentävastus. Siinä energian muunnos tapahtuu käämien induktanssin muutoksesta, jotka sijaitsevat korostetuilla staattorin hampailla, kun hammastettu magneettinen roottori liikkuu. Laite saa virran sähkömuuntimesta, joka vuorotellen kytkee moottorin käämityksiä tiukasti roottorin liikkeen mukaan.
Kytketty reluktanssimoottori on monimutkainen monimutkainen järjestelmä, jossa eri fyysiset komponentit toimivat yhdessä. Tällaisten laitteiden onnistunut suunnittelu edellyttää syvällistä kone- ja mekaniikkasuunnittelun sekä elektroniikan, sähkömekaniikan ja mikroprosessoriteknologian tuntemusta.
Nykyaikainen laite toimii sähkömoottorina, joka toimii yhdessä elektronisen muuntimen kanssa, joka on valmistettu integroidulla tekniikalla mikroprosessoria käyttäen. Sen avulla voit suorittaa korkealaatuisen moottorin ohjauksen parhaalla suorituskyvyllä energiankäsittelyssä.
Moottorin ominaisuudet
Tällaisilla laitteilla on korkea dynamiikka, korkea ylikuormituskyky ja tarkka paikannus. Koska liikkuvia osia ei ole,niiden käyttö on mahdollista räjähdys alttiissa aggressiivisessa ympäristössä. Tällaisia moottoreita kutsutaan myös harjattomiksi moottoreiksi, joiden tärkein etu kollektorimoottoreihin verrattuna on nopeus, joka riippuu kuormitusmomentin syöttöjännitteestä. Toinen tärkeä ominaisuus on myös hankaavien ja hankaavien kontakteja vaihtavien elementtien puuttuminen, mikä lisää laitteen käyttöresursseja.
BLDC-moottorit
Kaikki tasavirtamoottorit voidaan kutsua harjattomaksi. Ne toimivat tasavirralla. Harjakokoonpano on tarkoitettu roottorin ja staattorin piirien sähköiseen yhdistämiseen. Tällainen osa on haavoittuvin ja melko vaikea huoltaa ja korjata.
BLDC-moottori toimii samalla periaatteella kuin kaikki tämän tyyppiset synkroniset laitteet. Se on suljettu järjestelmä, joka sisältää tehopuolijohdemuuntimen, roottorin asentoanturin ja koordinaattorin.
AC AC-moottorit
Nämä laitteet saavat virtansa verkkovirrasta. Roottorin pyörimisnopeus ja staattorin magneettisen voiman ensimmäisen harmonisen liike ovat täysin samat. Tämän alatyypin moottoreita voidaan käyttää suurilla tehoilla. Tähän ryhmään kuuluvat askel- ja reaktiiviset venttiililaitteet. Askellaitteiden erottuva piirre on roottorin diskreetti kulmasiirtymä sen toiminnan aikana. Käämien tehonsyöttö muodostetaan puolijohdekomponenteista. Venttiilin moottoria ohjaaroottorin peräkkäinen siirtymä, joka saa aikaan sen tehon vaihtamisen käämityksestä toiseen. Tämä laite voidaan jakaa yksi-, kolmi- ja monivaiheiseen, joista ensimmäinen voi sisältää käynnistyskäämin tai vaiheensiirtopiirin, sekä se voidaan käynnistää manuaalisesti.
Synkronisen moottorin toimintaperiaate
Venttiilin synkroninen moottori toimii roottorin ja staattorin magneettikenttien vuorovaikutuksen perusteella. Kaavamaisesti magneettikenttä pyörimisen aikana voidaan esittää samojen magneettien plussilla, jotka liikkuvat staattorin magneettikentän nopeudella. Roottorikenttä voidaan kuvata myös kestomagneettina, joka pyörii synkronisesti staattorikentän kanssa. Jos ulkoista vääntömomenttia ei ole kohdistettu laitteen akseliin, akselit ovat täysin yhtenevät. Vaikuttavat vetovoimat kulkevat pitkin napojen koko akselia ja voivat kompensoida toisiaan. Niiden välinen kulma on asetettu nollaan.
Jos jarrutusmomentti kohdistuu koneen akseliin, roottori siirtyy sivulle viiveellä. Tästä johtuen vetovoimat on jaettu komponentteihin, jotka on suunnattu positiivisten indikaattoreiden akselia pitkin ja kohtisuorassa napojen akseliin nähden. Jos käytetään ulkoista momenttia, joka saa aikaan kiihtyvyyden, eli se alkaa toimia akselin pyörimissuunnassa, kuva kenttien vuorovaikutuksesta muuttuu täysin päinvastaiseksi. Kulmasiirtymän suunta alkaa muuttua päinvastaiseksi ja tämän yhteydessä tangentiaalisten voimien suunta muuttuu jasähkömagneettinen momentti. Tässä skenaariossa moottorista tulee jarru, ja laite toimii generaattorina, joka muuntaa akselille syötetyn mekaanisen energian sähköenergiaksi. Sitten se ohjataan verkkoon, joka syöttää staattoria.
Kun ulkopuolista napamomenttia ei ole, staattorin magneettikentän napojen akseli on sama kuin pitkittäinen. Tämä sijoitus vastaa staattorin minimivirtausvastusta.
Jos jarrutusmomentti kohdistetaan koneen akseliin, roottori poikkeaa, kun taas staattorin magneettikenttä muuttuu, koska virtaus pyrkii sulkeutumaan pienimmällä vastuksella. Sen määrittämiseen tarvitaan voimalinjoja, joiden suunta kussakin pisteessä vastaa voiman liikettä, joten kentän muutos johtaa tangentiaalisen vuorovaikutuksen ilmenemiseen.
Otettuaan huomioon kaikki nämä synkronimoottoreiden prosessit, voimme tunnistaa erilaisten koneiden käänteisyyden demonstratiivisen periaatteen, eli minkä tahansa sähkölaitteen kyvyn muuttaa muunnetun energian suuntaa päinvastaiseksi.
Harjattomat kestomagneettimoottorit
Kestomagneettimoottoria käytetään vakavissa puolustus- ja teollisuussovelluksissa, koska sellaisella laitteella on suuri tehoreservi ja hyötysuhde.
Näitä laitteita käytetään useimmiten aloilla, joilla virrankulutus on suhteellisen alhainenpienet mitat. Niillä voi olla useita mittoja ilman teknisiä rajoituksia. Samaan aikaan suuret laitteet eivät ole täysin uusia, niitä valmistavat useimmiten yritykset, jotka yrittävät voittaa näiden laitteiden valikoimaa rajoittavia taloudellisia vaikeuksia. Niillä on omat etunsa, joista mainittakoon korkea hyötysuhde roottorin häviöistä ja suuresta tehotiheydestä. Harjattomien moottoreiden ohjaamiseen tarvitset taajuusmuuttajan.
Kustannus-hyötyanalyysi osoittaa, että kestomagneettilaitteet ovat paljon parempia kuin muut vaihtoehtoiset tekniikat. Useimmiten niitä käytetään teollisuudessa, joilla on melko raskas aikataulu laivojen moottoreiden käyttöön, sotilas- ja puolustusteollisuudessa ja muissa yksiköissä, joiden määrä kasvaa jatkuvasti.
Suihkumoottori
Kytketty reluktanssimoottori toimii kaksivaiheisilla käämeillä, jotka on asennettu diametraalisesti vastakkaisten staattorin napojen ympärille. Virtalähde liikkuu kohti roottoria napojen mukaan. Siten hänen vastustuksensa vähenee täysin minimiin.
Käsintehty tasavirtamoottori tarjoaa korkean tehokkaan ajonopeuden ja optimoidun magnetismin suunnanvaihtoa varten. Tietoja roottorin sijainnista käytetään jännitteensyötön vaiheiden ohjaamiseen, koska tämä on optimaalinen jatkuvan ja tasaisen vääntömomentin saavuttamiseksi.vääntömomentti ja korkea hyötysuhde.
Suihkumoottorin tuottamat signaalit ovat päällekkäin induktanssin kulmatyydyttymättömän vaiheen päällä. Napavastus vastaa täysin laitteen suurinta induktanssia.
Positiivinen momentti voidaan saada vain kulmissa, kun indikaattorit ovat positiivisia. Pienillä nopeuksilla vaihevirtaa on välttämättä rajoitettava, jotta elektroniikka voidaan suojata korkeilta volttisekunneilta. Muuntomekanismia voidaan havainnollistaa loisenergiajohdolla. Tehopallo luonnehtii tehoa, joka muunnetaan mekaaniseksi energiaksi. Äkillisen sammutuksen yhteydessä yli- tai jäännösvoima palaa staattoriin. Vähimmäisindikaattorit magneettikentän vaikutuksesta laitteen suorituskykyyn ovat sen tärkein ero vastaaviin laitteisiin.
