Si të bëni një motor pa furça nga një motor i krehur. Si funksionon një motor pa furça

Publikuar më 04/11/2013

Pajisja e përgjithshme (Inrunner, Outrunner)

Motor pa furça rrymë e vazhdueshme përbëhet nga një rotor magnetik i përhershëm dhe një stator me mbështjellje. Ekzistojnë dy lloje të motorëve: Inrunner, në të cilën magnetët e rotorit janë brenda statorit me mbështjellje, dhe tejkalues, në të cilin magnetët janë të vendosur jashtë dhe rrotullohen rreth një statori të palëvizshëm me mbështjellje.

Skema Inrunner zakonisht përdoret për motorët me shpejtësi të lartë Me jo një numër i madh m polet. tejkalues nëse është e nevojshme, merrni një motor me çift rrotullues të lartë me rrotullime relativisht të ulëta. Strukturisht, Inrunners janë më të thjeshtë për shkak të faktit se statori i palëvizshëm mund të shërbejë si strehim. Mbërthyesit mund të montohen në të. Në rastin e Outrunners, e gjithë pjesa e jashtme rrotullohet. Motori është i lidhur në një bosht fiks ose pjesë të statorit. Në rastin e një rrote motorike, fiksimi kryhet për boshtin fiks të statorit, telat drejtohen në stator përmes boshtit të uritur.

Magnet dhe pole

Numri i poleve në rotor është i barabartë. Forma e magnetëve të përdorur është zakonisht drejtkëndëshe. Magnetët cilindrikë përdoren më rrallë. Ato janë të instaluara me shtylla të alternuara.

Numri i magneteve nuk korrespondon gjithmonë me numrin e poleve. Disa magnet mund të formojnë një pol:

Në këtë rast, 8 magnet formojnë 4 pole. Madhësia e magneteve varet nga gjeometria e motorit dhe karakteristikat e motorit. Sa më të fortë të jenë magnetët e përdorur, aq më i lartë është çift rrotullimi i gjeneruar nga motori në bosht.

Magnetet në rotor fiksohen me ngjitës të veçantë. Më pak të zakonshme janë modelet me një mbajtës magneti. Materiali i rotorit mund të jetë përçues magnetik (çeliku), përçues jomagnetik (aliazhe alumini, plastika, etj.), i kombinuar.

Dredha-dredha dhe dhëmbë

Dredha-dredha e një motori trefazor pa furça është bërë me tela bakri. Teli mund të jetë i fortë ose të përbëhet nga disa përcjellës të izoluar. Statori është bërë nga disa fletë çeliku përçues magnetik të grumbulluara së bashku.

Numri i dhëmbëve të statorit duhet të ndahet me numrin e fazave. ato. për numrin trefazor të motorit pa furçë të dhëmbëve të statorit duhet të ndahet me 3... Numri i dhëmbëve të statorit mund të jetë ose më shumë ose më pak se numri i poleve në rotor. Për shembull, ka motorë me qarqe: 9 dhëmbë / 12 magnet; 51 dhëmbë / 46 magnet.

Motorët me stator me 3 dhëmbë përdoren rrallë. Meqenëse në çdo moment të kohës funksionojnë vetëm dy faza (kur ndizen nga një yll), forcat magnetike veprojnë në rotor jo në mënyrë të barabartë përgjatë gjithë perimetrit (shih Fig.).

Forcat që veprojnë në rotor përpiqen ta anojnë atë, gjë që çon në rritje të dridhjeve. Për të eliminuar këtë efekt, statori bëhet me një numër të madh dhëmbësh, dhe dredha-dredha shpërndahet mbi dhëmbët e të gjithë perimetrit të statorit në mënyrë sa më të barabartë.

Në këtë rast, forcat magnetike që veprojnë në rotor anulojnë njëra-tjetrën. Nuk ka çekuilibër.

Variantet e shpërndarjes së mbështjelljes së fazës përgjatë dhëmbëve të statorit

Opsioni i mbështjelljes për 9 dhëmbë

Opsioni i mbështjelljes për 12 dhëmbë

Në diagramet e dhëna numri i dhëmbëve është zgjedhur në atë mënyrë që ai jo vetëm pjesëtuar me 3... Për shembull, për 36 dhëmbët kanë 12 dhëmbët në fazë. 12 dhëmbët mund të shpërndahen në këtë mënyrë:

Skema më e preferuar është 6 grupe me 2 dhëmbë.

ekziston motorri me 51 dhembe ne stator! 17 dhëmbë në fazë. 17 është një numër i thjeshtë, është plotësisht i pjesëtueshëm vetëm me 1 dhe me vetveten. Si të shpërndani mbështjelljen përgjatë dhëmbëve? Mjerisht, nuk mund të gjeja shembuj dhe teknika në literaturë që do të ndihmonin në zgjidhjen e këtij problemi. Doli që dredha-dredha u shpërnda si më poshtë:

Konsideroni një qark të vërtetë dredha-dredha.

Ju lutemi vini re se dredha-dredha ka drejtime të ndryshme mbështjelljeje në dhëmbë të ndryshëm. Drejtimet e ndryshme të mbështjelljes tregohen me shkronja të mëdha dhe të vogla. Detaje rreth dizajnit të mbështjelljes mund të gjenden në literaturën e sugjeruar në fund të artikullit.

Dredha-dredha klasike kryhet me një tel për një fazë. ato. të gjitha mbështjelljet në dhëmbët e një faze janë të lidhura në seri.

Mbështjelljet e dhëmbëve gjithashtu mund të lidhen paralelisht.

Mund të ketë edhe përfshirje të kombinuara

Lidhja paralele dhe e kombinuar ju lejon të zvogëloni induktivitetin e mbështjelljes, gjë që çon në një rritje të rrymës së statorit (dhe rrjedhimisht fuqisë) dhe shpejtësisë së motorit.

Revolucione elektrike dhe reale

Nëse rotori i motorit ka dy pole, atëherë me një rrotullim të plotë të fushës magnetike në stator, rotori bën një rrotullim të plotë. Në 4 pole, duhen dy rrotullime të fushës magnetike në stator për të kthyer boshtin e motorit një rrotullim të plotë. Sa më i madh të jetë numri i poleve të rotorit, aq më shumë rrotullime elektrike kërkohen për të rrotulluar boshtin e motorit për rrotullim. Për shembull, ne kemi 42 magnet në rotor. Për ta kthyer rotorin një rrotullim, ju duhet 42/2 = 21 qarkullim elektrik... Kjo pronë mund të përdoret si një lloj reduktuesi. Duke zgjedhur numrin e kërkuar të shtyllave, mund të merrni një motor me atë të dëshiruar karakteristikat e shpejtësisë... Për më tepër, një kuptim i këtij procesi do të jetë i nevojshëm për ne në të ardhmen, kur zgjedhim parametrat e rregullatorit.

Sensorët e pozicionit

Dizajni i motorëve pa sensorë ndryshon nga motorët me sensorë vetëm në mungesë të këtyre të fundit. Të tjerët dallimet themelore nr. Sensorët më të zakonshëm të pozicionit bazuar në efektin Hall. Sensorët reagojnë ndaj një fushe magnetike, ato zakonisht vendosen në stator në mënyrë që të ndikohen nga magnetët e rotorit. Këndi midis sensorëve duhet të jetë 120 gradë.

Kjo i referohet gradave "elektrike". ato. për një motor me shumë pole, vendndodhja fizike e sensorëve mund të jetë si më poshtë:

Ndonjëherë sensorët janë të vendosur jashtë motorit. Këtu është një shembull i vendndodhjes së sensorëve. Në fakt ishte një motor pa sensor. Në një mënyrë kaq të thjeshtë, ajo ishte e pajisur me sensorë të sallës.

Në disa motorë, sensorë janë instaluar pajisje speciale, i cili ju lejon të lëvizni sensorët brenda një diapazoni të caktuar. Me një pajisje të tillë, koha është vendosur. Megjithatë, nëse motori kërkon kthimin e kundërt (rrotullimi brenda ana e kundërt) do t'ju duhet një grup i dytë sensorësh të konfiguruar për të kundërt. Meqenëse koha nuk ka vendimtare në fillim dhe rrotullime të ulëta, mund t'i vendosni sensorët në pikën zero dhe këndi i avancimit mund të korrigjohet nga softueri kur motori fillon të rrotullohet.

Karakteristikat kryesore të motorit

Çdo motor është projektuar për kërkesa specifike dhe ka karakteristikat kryesore të mëposhtme:

• Orë pune për të cilin motori është projektuar: afatgjatë ose afatshkurtër. E gjatë Mënyra e funksionimit supozon që motori mund të funksionojë për orë të tëra. Këta motorë janë projektuar në atë mënyrë që transferimi i nxehtësisë në mjedis të jetë më i lartë se shpërndarja e nxehtësisë së vetë motorit. Në këtë rast, nuk do të nxehet. Shembull: ventilim, shkallë lëvizëse ose transportues. afatshkurter - nënkupton që motori do të ndizet për një periudhë të shkurtër, gjatë së cilës nuk do të ketë kohë të ngrohet në temperaturën maksimale, e ndjekur nga një periudhë e gjatë gjatë së cilës motori ka kohë të ftohet. Shembull: ashensor, makinë rroje elektrike, tharëse flokësh.
• Rezistenca e mbështjelljes së motorit... Rezistenca e mbështjelljes së motorit ndikon në efikasitetin e motorit. Sa më e ulët të jetë rezistenca, aq më i lartë është efikasiteti. Duke matur rezistencën, mund të zbuloni praninë mbyllje kthese në dredha-dredha. Rezistenca e mbështjelljes së motorit është të mijtët e një Ohm. Për ta matur atë, kërkohet një pajisje e veçantë ose një teknikë e veçantë matjeje.
• Maksimumi tensionit të punës ... Tensioni maksimal që mund të përballojë mbështjellja e statorit. Tensioni maksimal lidhet me parametrin e mëposhtëm.
• RPM maksimale... Ndonjëherë ato tregojnë jo shpejtesi maksimale, a Kv - numri i rrotullimeve të motorit për volt pa ngarkesë në bosht. Duke shumëzuar këtë tregues me tension maksimal, marrim shpejtësinë maksimale të motorit pa ngarkesë në bosht.
• Rryma maksimale... Maksimumi rrymë e lejuar mbështjellje. Si rregull, tregohet edhe koha gjatë së cilës motori mund të përballojë rrymën e specifikuar. Kufizimi i rrymës maksimale shoqërohet me mbinxehje të mundshme të mbështjelljes. Prandaj, në temperaturat e ulëta mjedisi koha aktuale e funksionimit me rrymën maksimale do të jetë më e gjatë, dhe në nxehtësi, motori do të digjet më herët.
• Fuqia maksimale e motorit. Lidhur direkt me parametrin e mëparshëm. Kjo është fuqia maksimale që motori mund të japë për një periudhë të shkurtër kohe, zakonisht disa sekonda. Në punë e gjatë në fuqi maksimale mbinxehja e motorit dhe dështimi i tij është i pashmangshëm.
• Fuqi e vlerësuar... Fuqia që motori mund të zhvillojë gjatë gjithë kohës së ndezjes.
• Këndi i avancimit të fazës (koha)... Dredha-dredha e statorit ka njëfarë induktiviteti, i cili pengon rritjen e rrymës në mbështjellje. Rryma do të arrijë maksimumin e saj pas një kohe. Për të kompensuar këtë vonesë, ndërrimi i fazës kryhet me njëfarë avancimi. Njësoj si ndezja e motorit djegia e brendshme, ku koha e ndezjes është vendosur duke marrë parasysh kohën e ndezjes së karburantit.

Ju gjithashtu duhet t'i kushtoni vëmendje faktit që me ngarkesën e vlerësuar nuk do të merrni shpejtësinë maksimale në boshtin e motorit. Kv tregohet për një motor të pa ngarkuar. Kur fuqizoni motorin nga bateritë, merrni parasysh "uljen" e tensionit të furnizimit nën ngarkesë, e cila nga ana tjetër do të zvogëlojë gjithashtu shpejtësinë maksimale të motorit.

Parimi i funksionimit të një motori DC pa furça (BKDP) ka qenë i njohur për një kohë shumë të gjatë, dhe motorët pa furça kanë qenë gjithmonë një alternativë interesante për zgjidhjet tradicionale. Pavarësisht kësaj, të ngjashme makina elektrike vetëm në shekullin XXI kanë gjetur aplikim të gjerë në teknologji. Faktori vendimtar në zbatimin e gjerë ishte ulja e shumëfishtë e kostos së elektronikës së kontrollit të makinës së BDKP.

Probleme me motorin e kolektorit

Në një nivel themelor, puna e çdo motori elektrik është të shndërrojë energjinë elektrike në energji mekanike. Janë dy kryesore dukuritë fizike në themel të pajisjes së makinave elektrike:

Motori është projektuar në atë mënyrë që fushat magnetike të krijuara në secilin nga magnetët të ndërveprojnë gjithmonë me njëra-tjetrën, duke i dhënë rrotullimit të rotorit. Një motor tradicional DC ka katër pjesë kryesore:

• stator (element i palëvizshëm me një unazë magnetësh);
• armaturë (element rrotullues me mbështjellje);
• furça karboni;
• koleksionist.

Ky dizajn parashikon rrotullimin e armaturës dhe kolektorit në të njëjtin bosht në lidhje me furçat e palëvizshme. Rryma rrjedh nga burimi përmes burimit të ngarkuar për kontakt i mirë furçat në komutator, i cili shpërndan energjinë elektrike midis mbështjellësve të armaturës. Fusha magnetike e induktuar në këtë të fundit ndërvepron me magnetët e statorit, gjë që bën që statori të rrotullohet.

Disavantazhi kryesor motor tradicional fakti që kontakti mekanik në furça nuk mund të sigurohet pa fërkim. Me rritjen e shpejtësisë, problemi shfaqet më fuqishëm. Asambleja e kolektorit konsumohet me kalimin e kohës dhe është gjithashtu e prirur ndaj harkut dhe jonizimit. ajri i ambientit... Kështu, përkundër thjeshtësisë dhe kostos së ulët të prodhimit, motorë të tillë elektrikë kanë disa disavantazhe të pakapërcyeshme:

• veshja e furçave;
• ndërhyrje elektrike për shkak të harkut;
• kufijtë maksimalë të shpejtësisë;
• vështirësi me ftohjen e një elektromagneti rrotullues.

Ardhja e teknologjisë së procesorit dhe transistorëve të fuqisë i lejoi projektuesit të braktisnin njësinë e komutimit mekanik dhe të ndryshonin rolin e rotorit dhe statorit në një motor elektrik DC.

Parimi i funksionimit të BDKP

Në një motor elektrik pa furça, ndryshe nga paraardhësi i tij, një konvertues elektronik luan rolin e një ndërprerësi mekanik. Kjo bën të mundur zbatimin e skemës "të kthyer brenda jashtë" të BDKP - mbështjelljet e saj janë të vendosura në stator, gjë që eliminon nevojën për një kolektor.

Me fjalë të tjera, kryesore dallimi themelor ndërmjet motor klasik dhe BDKP është se në vend të magnetëve të palëvizshëm dhe mbështjelljeve rrotulluese, kjo e fundit përbëhet nga mbështjellje të palëvizshme dhe magnet rrotullues. Përkundër faktit se vetë ndërrimi në të ndodh në mënyrë të ngjashme, zbatimi i tij fizik në disqet pa furça është shumë më i ndërlikuar.

Çështja kryesore është kontrolli i saktë i motorit pa furça, që nënkupton sekuencë e saktë dhe frekuenca e kalimit të seksioneve individuale të mbështjelljes. Ky problem është i zgjidhshëm në mënyrë konstruktive vetëm nëse është e mundur të përcaktohet vazhdimisht pozicioni aktual i rotorit.

Të dhënat e nevojshme për përpunim nga elektronika merren në dy mënyra.:

• zbulimi i pozicionit absolut të boshtit;
• duke matur tensionin e induktuar në mbështjelljet e statorit.

Për të zbatuar kontrollin me metodën e parë, më shpesh përdoren çifte optike ose sensorë Hall të fiksuar në stator, të cilët reagojnë ndaj fluksit magnetik të rotorit. Avantazhi kryesor sisteme të ngjashme mbledhja e informacionit për pozicionin e boshtit është performanca e tyre edhe me shumë shpejtësi të ulëta dhe në pushim.

Kontrolli pa sensorë për të vlerësuar tensionin në mbështjellje kërkon të paktën një rrotullim minimal të rotorit. Prandaj, në modele të tilla, sigurohet një mënyrë për ndezjen e motorit deri në rrotullime, në të cilën mund të vlerësohet tensioni në mbështjellje, dhe gjendja e qetësisë testohet duke analizuar efektin e fushës magnetike në pulset e rrymës së provës që kalojnë nëpër mbështjelljet.

Pavarësisht nga të gjitha vështirësitë e mësipërme të projektimit, motorë pa furça po fitojnë gjithnjë e më shumë popullaritet për shkak të performancës së tyre dhe një sërë karakteristikash të paarritshme për koleksionistin. Një listë e shkurtër e avantazheve kryesore të BDKP ndaj atyre klasike duket si kjo:

• mungesa e humbjeve të energjisë mekanike për shkak të fërkimit të furçës;
• pa zhurmë krahasuese e punës;
• Lehtësia e përshpejtimit dhe ngadalësimit të rrotullimit për shkak të inercisë së ulët të rotorit;
• kontroll i saktë i rrotullimit;
• mundësia e organizimit të ftohjes për shkak të përçueshmërisë termike;
• aftësia për të punuar shpejtësi të lartë;
• qëndrueshmëri dhe besueshmëri.

Aplikimi dhe perspektiva moderne

Ka shumë pajisje për të cilat është rritur koha e funksionimit rëndësi kritike... Në pajisje të tilla, përdorimi i BDKP-së është gjithmonë i justifikuar, pavarësisht relativisht të tyre kosto e larte... Mund të jetë ujë dhe pompat e karburantit, turbina per ftohjen e kondicionereve dhe motoreve etj. Motoret pa furça perdoren ne shume modele elektrike Automjeti... Në ditët e sotme, industria e automobilave po fokusohet seriozisht në motorët pa furça.

BDKP janë ideale për disqet e vogla që operojnë në të kushte të vështira ose me saktësi të lartë: ushqyes dhe shirit transportues, robotë industrialë, sistemet e pozicionimit. Ka zona në të cilat motorët pa furçë dominojnë të pakontestueshme: disqet e ngurtë, pompat, tifozët e heshtur, të vegjël Pajisjet, disqet CD/DVD. Pesha e ulët dhe fuqia e lartë në dalje e kanë bërë BDKP-në gjithashtu bazën për prodhimin e veglave moderne të dorës pa tela.

Mund të themi se ka përparim të dukshëm në fushën e lëvizjeve elektrike. Rënia e vazhdueshme e çmimeve për elektronikën dixhitale ka sjellë një prirje drejt përdorimit të kudondodhur motorë pa furça në vend të atyre tradicionale.

Kur fillova të zhvilloj një njësi kontrolli për një motor pa furça (motor me rrota), kishte shumë pyetje se si të krahasoni një motor të vërtetë me një qark abstrakt prej tre mbështjelljesh dhe magnetesh, mbi të cilat, si rregull, të gjithë shpjegojnë parimin e pa furça. kontrolli i motorëve.

Kur zbatova kontrollin nga sensorët Hall, ende nuk e kuptoja vërtet se çfarë po ndodhte në motor përtej tre mbështjelljeve abstrakte dhe dy poleve: pse 120 gradë dhe pse algoritmi i kontrollit është saktësisht i njëjtë.

Gjithçka ra në vend kur fillova të kuptoj idenë e kontrollit pa sensor të një motori pa furça - të kuptuarit e procesit që ndodh në një pjesë të vërtetë të harduerit ndihmoi për të zhvilluar harduerin dhe për të kuptuar algoritmin e kontrollit.

Më poshtë do të përpiqem të përshkruaj rrugën time për të kuptuar parimin e kontrollit të një motori DC pa furça.

Për funksionimin e një motori pa furça, është e nevojshme që fusha magnetike konstante e rotorit të bartet nga fusha elektromagnetike rrotulluese e statorit, si në një motor konvencional DC.

Rrotullimi i fushës magnetike të statorit kryhet duke ndërruar mbështjelljet duke përdorur një njësi kontrolli elektronik.
Dizajni i një motori pa furça është i ngjashëm me atë të një motori sinkron nëse motori pa furça është i lidhur me një rrjet trefazor. rrymë alternative duke përmbushur parametrat elektrikë të motorit, ai do të funksionojë.

Një ndërrim i caktuar i mbështjelljeve të një motori pa furça lejon që ai të kontrollohet nga një burim i rrymës direkte. Për të kuptuar se si të bëni një tabelë komutimi për një motor pa furça, është e nevojshme të merret parasysh kontrolli i një makine sinkrone AC.

Makinë sinkrone
Makina sinkrone kontrollohet nga një rrjet trefazor i rrymës alternative. Motori ka 3 mbështjellje elektrike të kompensuara me 120 gradë elektrike.

Pasi të keni nisur një motor trefazor në modalitetin e gjeneratorit, një fushë magnetike konstante do të nxisë një EMF në secilën prej mbështjelljeve të motorit, mbështjelljet e motorit shpërndahen në mënyrë të barabartë, një tension sinusoidal do të induktohet në secilën nga fazat dhe këto sinjale do të jenë zhvendosur mes tyre me 1/3 e periudhës (Figura 1). Forma e EMF ndryshon sipas një ligji sinusoidal, periudha e sinusoidit është 2P (360), meqenëse kemi të bëjmë me madhësi elektrike (EMF, tension, rrymë) do ta quajmë gradë elektrike dhe do ta masim periodën në ato.

Kur një tension trefazor aplikohet në motor, në çdo moment të kohës, do të ketë një forcë të caktuar rryme në secilën dredha-dredha.

Çdo dredha-dredha gjeneron një vektor të fushës magnetike proporcionale me rrymën në mbështjellje. Duke shtuar 3 vektorë, mund të merrni vektorin që rezulton i fushës magnetike. Meqenëse me kalimin e kohës rryma në mbështjelljet e motorit ndryshon sipas një ligji sinusoidal, madhësia e vektorit të fushës magnetike të secilës mbështjellje ndryshon, dhe vektori total që rezulton ndryshon këndin e rrotullimit, ndërsa madhësia e këtij vektori mbetet konstante.

Figura 2 tregon një periudhë elektrike të një motori trefazor, për këtë periudhë tregohen 3 momente arbitrare, në mënyrë që të ndërtojmë në secilën prej këtyre momenteve të vektorit të fushës magnetike, ne e shtyjmë këtë periudhë, 360 gradë elektrike, në një rreth. Vendosni 3 mbështjellje motorike të zhvendosura 120 gradë elektrike në lidhje me njëra-tjetrën (Figura 3).

Vektori i fushës magnetike të krijuar nga dredha-dredha e motorit është paraqitur përgjatë secilës prej fazave. Drejtimi i vektorit përcaktohet nga drejtimi i rrymës së drejtpërdrejtë në mbështjellje, nëse tensioni i aplikuar në mbështjellje është pozitiv, atëherë vektori drejtohet në ana e kundert nga dredha-dredha, nëse është negative, atëherë përgjatë dredha-dredha. Madhësia e vektorit është proporcionale me madhësinë e tensionit në fazën në ky moment.
Për të marrë vektorin e fushës magnetike që rezulton, është e nevojshme të shtoni të dhënat e vektorit sipas ligjit të shtimit të vektorit.
Ndërtimi është i ngjashëm për momentin e dytë dhe të tretë të kohës.

Pra, me kalimin e kohës, vektori që rezulton ndryshon pa probleme drejtimin e tij, Figura 5 tregon vektorët që rezultojnë dhe tregon rrotullimin e plotë të fushës magnetike të statorit në një periudhë elektrike.

Pas këtij vektori të fushës magnetike elektrike, fusha magnetike e magnetëve të përhershëm të rotorit largohet në çdo moment të kohës (Figura 6).

Kështu funksionon një makinë sinkrone AC.

Duke pasur një burim të rrymës së drejtpërdrejtë, është e nevojshme të formohet në mënyrë të pavarur një periudhë elektrike me një ndryshim në drejtimet e rrymës në tre mbështjellje të motorit. Meqenëse dizajni i një motori pa furça është i njëjtë me një motor sinkron, ai ka parametra identikë në modalitetin e gjeneratorit, është e nevojshme të filloni nga Figura 5, e cila tregon fushën magnetike rrotulluese të krijuar.

Presion i vazhdueshëm
Furnizimi me energji DC ka vetëm 2 tela "plus fuqi" dhe "minus fuqi", që do të thotë se është e mundur të furnizohet me tension vetëm në dy nga tre mbështjelljet. Është e nevojshme të përafrohet Figura 5 dhe të zgjidhni të gjitha momentet në të cilat është e mundur të lidhni 2 faza nga tre.

Numri i permutacioneve nga grupi 3 është 6, prandaj, ekzistojnë 6 opsione për lidhjen e mbështjelljeve.
Le të përshkruajmë opsionet e mundshme ndërrimet dhe zgjidhni një sekuencë në të cilën vektori do të rrotullohet hap pas hapi më tej derisa të arrijë në fund të periudhës dhe të fillojë nga e para.

Periudha elektrike do të llogaritet nga vektori i parë.

Figura 5 tregon se kur kontrolloni një tension sinusoidal trefazor, ka shumë vektorë që kthehen pa probleme me kalimin e kohës, dhe kur kaloni me rrymë direkte, është e mundur të merret një fushë rrotulluese prej vetëm 6 vektorësh, domethënë kalimi në hapin tjetër. duhet të ndodhë çdo 60 gradë elektrike.
Rezultatet nga Figura 7 janë përmbledhur në Tabelën 1.

Tabela 1. Sekuenca rezultuese e komutimeve të mbështjelljes së motorit.

Pamja e sinjalit të kontrollit që rezulton në përputhje me tabelën 1 është paraqitur në figurën 8. Ku -V kalon në minus të furnizimit me energji (GND), dhe + V kalon në plusin e furnizimit me energji elektrike.

Sidoqoftë, fotografia reale nga fazat e motorit do të jetë e ngjashme me sinjalin sinusoidal nga Figura 1. Sinjali ka një formë trapezoidale, pasi në momentet kur mbështjellja e motorit nuk është e lidhur, magnetët e përhershëm të rotorit nxisin një EMF mbi të. (Figura 9).

Në një oshiloskop, duket kështu:

Karakteristikat e projektimit
Siç u përmend më herët, për 6 ndërrime të mbështjelljeve, formohet një periudhë elektrike prej 360 gradë elektrike.
Është e nevojshme të lidhet kjo periudhë me këndin real të rrotullimit të rotorit. Motorët me një palë shtylla dhe një stator me tre dhëmbë përdoren rrallë; motorët kanë N palë shtylla.
Figura 11 tregon modelet e motorëve me një çift polesh dhe dy çift polesh.

Një motor me dy palë shtylla ka 6 mbështjellje, secila nga mbështjelljet është një palë, secili grup prej 3 mbështjelljesh zhvendoset nga njëri-tjetri me 120 gradë elektrike. Figura 12b. vonuar një periudhë për 6 mbështjellje. Mbështjelljet U1-U2, V1-V2, W1-W2 janë të ndërlidhura dhe në dizajn ato përfaqësojnë tela dalës 3 fazor. Për hir të thjeshtësisë, lidhjet nuk tregohen, por mbani mend se U1-U2, V1-V2, W1-W2 janë të njëjta.

Figura 12, bazuar në të dhënat në tabelën 1, paraqet vektorët për një dhe dy çifte polesh.

Figura 13 tregon vektorët e krijuar nga 6 ndërrime të mbështjelljes së motorit me një çift polesh. Rotori përbëhet nga magnet të përhershëm, në 6 hapa rotori do të rrotullohet 360 gradë mekanike.
Figura tregon pozicionet fundore të rotorit, në intervalet midis dy pozicioneve ngjitur, rotori kthehet nga gjendja e mëparshme në atë të kaluar. Kur rotori arrin këtë pozicion fundor, duhet të bëhet ndërrimi tjetër dhe rotori do të tentojë në një pozicion të ri të synuar, në mënyrë që vektori i fushës magnetike të tij të bëhet bashkëdrejtues me vektorin e fushës elektromagnetike të statorit.

Në motorët me çifte N polesh, N perioda elektrike duhet të kalohen për një rrotullim të plotë mekanik.
Një motor me dy palë pole do të ketë dy magnet me polet S dhe N dhe 6 mbështjellje (Figura 14). Secili grup prej 3 mbështjelljesh zhvendosen nga njëri-tjetri me 120 gradë elektrike.

Përcaktimi i pozicionit të rotorit të një motori pa furça
Siç u përmend më herët, që motori të funksionojë, është e nevojshme momentet e duhura koha për të lidhur tensionin me mbështjelljet e kërkuara të statorit. Tensioni duhet të aplikohet në mbështjelljet e motorit në varësi të pozicionit të rotorit, në mënyrë që fusha magnetike e statorit të jetë gjithmonë përpara fushës magnetike të rotorit. Për të përcaktuar pozicionin e rotorit të motorit dhe ndërrimin e mbështjelljeve, përdorni njësia elektronike menaxhimi.
Ndjekja e pozicionit të rotorit është e mundur në disa mënyra:
1. Nga sensorë Hall
2. Nga prapa EMF
Si rregull, prodhuesit e pajisin motorin me sensorë Hall në lëshim, kështu që kjo është metoda më e zakonshme e kontrollit.
Ndërrimi i mbështjelljeve në përputhje me sinjalet e pasme EMF ju lejon të braktisni sensorët e integruar në motor dhe të përdorni analizën e fazës së lirë të motorit si një sensor, i cili do të nxitet nga fusha magnetike e pasme EMF.

Kontrolli i motorit pa furça me sensor Hall
Për të ndërruar mbështjelljet në kohën e duhur, është e nevojshme të gjurmoni pozicionin e rotorit në shkallë elektrike. Për këtë përdoren sensorë të sallës.
Duke qenë se ka 6 gjendje të vektorit të fushës magnetike, nevojiten 3 sensorë Hall, të cilët do të përfaqësojnë një kodues absolut pozicionet me dalje tre-bitësh. Sensorët e sallës janë instaluar në të njëjtën mënyrë si mbështjelljet, të zhvendosur nga njëri-tjetri me 120 gradë elektrike. Kjo lejon që magnetët e rotorit të përdoren si një element aktivizues i sensorit.

Për të rrotulluar motorin, është e nevojshme që fusha magnetike e statorit të jetë përpara fushës magnetike të rotorit, pozicioni kur vektori i fushës magnetike të rotorit është në bashkëdrejtim me vektorin e fushës magnetike të statorit është i kufizuar për një komutim të caktuar, është në këtë moment që kalimi në kombinimin tjetër duhet të ndodhë në mënyrë që të parandalohet që rotori të rri pezull në një pozicion të palëvizshëm.
Le të krahasojmë sinjalet nga sensorët Hall me një kombinim të fazave që duhet të lidhen (tabela 2)

Tabela 2. Krahasimi i sinjaleve të sensorit Hall me komutimin e fazës motorike.

Kontrolli EMF i pasmë
Ka motorë pa furça pa sensorë pozicioni. Përcaktimi i pozicionit të rotorit kryhet duke analizuar sinjalin EMF në fazën e lirë të motorit. Në çdo moment të kohës, "+" lidhet me njërën nga fazat me tjetrën "-" të furnizimit me energji elektrike, njëra nga fazat mbetet e lirë. Duke rrotulluar, fusha magnetike e rotorit indukton EMF në mbështjelljen e lirë. Ndërsa rrotullimi përparon, voltazhi në fazën e lirë ndryshon (Figura 17).

Sinjali nga mbështjellja e motorit ndahet në 4 pika:
1. Dredha-dredha lidhet me 0
2. Dredha-dredha nuk është e lidhur (faza e lirë)
3. Dredha-dredha lidhet me tensionin e furnizimit
4. Dredha-dredha e pa lidhur (faza e lirë)
Duke krahasuar sinjalin nga fazat me sinjalin e kontrollit, mund të shihet se momenti i kalimit në gjendjen tjetër mund të zbulohet duke kaluar pikën e mesit (gjysma e tensionit të furnizimit) me një fazë që nuk është e lidhur për momentin (Figura 18).

Pas zbulimit të një kryqëzimi, është e nevojshme të ndaloni dhe të aktivizoni gjendjen tjetër. Sipas kësaj figure, përpilohet një algoritëm për ndërrimin e gjendjeve të mbështjelljeve (tabela 3).

Tabela 3. Algoritmi për ndërrimin e mbështjelljeve të motorit

Krahasuesi aktivizohet kur voltazhi kalon pikën e mesit dhe gjeneron një sinjal për mikrokontrolluesin.

Përpunimi i sinjalit nga fazat motorike
Sidoqoftë, sinjali nga fazat kur rregullon shpejtësinë PWM ndryshon në pamje dhe ka një natyrë pulsi (Figura 21), në një sinjal të tillë është e pamundur të zbulohet kryqëzimi me pikën e mesit.

Kështu që këtë sinjal duhet të filtrohet me një filtër RC për të marrë zarfin, dhe gjithashtu të ndahet sipas kërkesave të krahasuesit. Ndërsa cikli i punës rritet, sinjali PWM do të rritet në amplitudë (Figura 22).

Skema e pikës së mesit

Sinjalet hiqen nga fazat përmes rezistencave kufizuese të rrymës dhe kombinohen, fitohet fotografia e mëposhtme:

Për shkak të PWM, voltazhi i pikës së mesit nuk është konstant, sinjali gjithashtu duhet të filtrohet. Tensioni i mesit pas zbutjes do të jetë mjaft i madh (në rajonin e tensionit të furnizimit të motorit), ai duhet të ndahet nga një ndarës i tensionit në vlerën e gjysmës së tensionit të furnizimit.
motor pa furça

Motori DC quhet Motor elektrik e cila mundësohet nga një rrymë konstante. Nëse është e nevojshme, merrni një motor me çift rrotullues të lartë me rrotullime relativisht të ulëta. Strukturisht, Inrunners janë më të thjeshtë për shkak të faktit se statori i palëvizshëm mund të shërbejë si strehim. Mbërthyesit mund të montohen në të. Në rastin e Outrunners, e gjithë pjesa e jashtme rrotullohet. Motori është i lidhur në një bosht fiks ose pjesë të statorit. Në rastin e një rrote motorike, fiksimi kryhet për boshtin fiks të statorit, telat drejtohen në stator përmes boshtit të uritur të të cilit është më pak se 0,5 mm.

Motori AC quhet motor elektrik i fuqizuar nga rryma alternative... Ekzistojnë llojet e mëposhtme të motorëve AC:

Ekziston gjithashtu një UKD (motor kolektor universal) me funksionin e mënyrës së funksionimit si në rrymë alternative ashtu edhe në atë të drejtpërdrejtë.

Një lloj tjetër motori është motor stepper me një numër të kufizuar pozicionesh të rotorit... Një pozicion i caktuar i treguar i rotorit fiksohet duke furnizuar energji në mbështjelljet e nevojshme përkatëse. Kur hiqni tensionin e furnizimit nga një dredha-dredha dhe transferoni atë te të tjerët, ndodh procesi i kalimit në një pozicion tjetër.

Një motor me rrymë alternative, kur furnizohet përmes një rrjeti tregtar, zakonisht nuk lejon arritjen shpejtësia e rrotullimit më shumë tre mijë rpm... Për këtë arsye, kur është e nevojshme të merren frekuenca më të larta, përdoret një motor kolektori, përfitime shtesë që është lehtësia dhe kompaktësia duke ruajtur fuqinë e kërkuar.

Ndonjëherë ata përdorin gjithashtu një të veçantë pajisje transmetimi quhet një shumëzues, i cili ndryshon parametrat kinematikë të pajisjes në atë të kërkuar treguesit teknikë... Asambletë e kolektorëve ndonjëherë zënë gjysmën e hapësirës së të gjithë motorit, prandaj motorët AC zvogëlohen në madhësi dhe bëhen më të lehta në peshë duke përdorur një konvertues frekuence, dhe ndonjëherë për shkak të pranisë së një rrjeti me një frekuencë të rritur deri në 400 Hz.

Burimi i çdo motori asinkron rryma alternative është dukshëm më e lartë se rryma e kolektorit. Është përcaktuar gjendja e izolimit të mbështjelljeve dhe kushinetave... Një motor sinkron, kur përdoret një inverter dhe një sensor i pozicionit të rotorit, konsiderohet një analog elektronik i një motori kolektor klasik që mbështet funksionimin me anë të rrymës së drejtpërdrejtë.

Motor DC pa furça. Informacion i përgjithshëm dhe dizajni i pajisjes

Motori DC pa furça quhet gjithashtu një motor trefazor pa furça. Është një pajisje sinkrone, parimi i funksionimit të së cilës bazohet në rregullimin e vetësinkronizuar të frekuencës, për shkak të së cilës kontrollohet vektori (duke filluar nga pozicioni i rotorit) i fushës magnetike të statorit.

Kontrollorët e motorëve të këtij lloji shpesh mundësohen nga tension konstant, kjo është arsyeja pse ata kanë marrë emrin e tyre. Në literaturën teknike të gjuhës angleze, motori pa furça quhet PMSM ose BLDC.

Motori pa furça u krijua kryesisht për të optimizuar l çdo motor DC përgjithësisht. Kërkesa shumë të larta u vendosën për aktivizuesin e një pajisjeje të tillë (veçanërisht në mikro-drejtuesin me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë).

Kjo, ndoshta, çoi në përdorimin e pajisjeve të tilla specifike DC, motorë trefazorë pa furça, të quajtur edhe BDPT. Për nga dizajni i tyre, ata janë pothuajse identikë me motorët sinkron AC, ku rrotullimi i rotorit magnetik ndodh në një stator konvencional të laminuar në prani të mbështjelljeve trefazore, dhe numri i rrotullimeve varet nga tensioni dhe ngarkesat e statorit. Bazuar në koordinatat e caktuara të rotorit, mbështjelljet e ndryshme të statorit ndërrohen.

Motorët DC pa furça mund të ekzistojnë pa ndonjë sensor të veçantë, megjithatë, ndonjëherë ata janë të pranishëm në rotor, siç është një sensor Hall. Nëse pajisja punon pa sensor shtesë, pastaj mbështjelljet e statorit veprojnë si element fiksues... Pastaj rryma lind për shkak të rrotullimit të magnetit, kur rotori shkakton një EMF në mbështjelljen e statorit.

Nëse njëra nga mbështjelljet është e fikur, atëherë sinjali i induktuar do të matet dhe do të përpunohet më tej, megjithatë, ky parim i funksionimit është i pamundur pa një profesor të përpunimit të sinjalit. Por për kthimin ose frenimin e një motori të tillë elektrik, nuk nevojitet një qark urë - do të jetë e mjaftueshme për të furnizuar pulset e kontrollit në sekuencën e kundërt në mbështjelljet e statorit.

Në një VD (motor valvulash), një induktor në formën e një magneti të përhershëm ndodhet në rotor, dhe dredha-dredha e armaturës është e vendosur në stator. Bazuar në pozicionin e rotorit, formohet tensioni i furnizimit të të gjitha mbështjelljeve motor elektrik. Kur një kolektor përdoret në dizajne të tilla, një ndërprerës gjysmëpërçues do të kryejë funksionin e tij në një motor valvulash.

Dallimi kryesor midis motorëve sinkron dhe valvulave qëndron në vetë-sinkronizimin e këtij të fundit me ndihmën e DPR, i cili përcakton frekuencën proporcionale të rrotullimit të rotorit dhe fushës.

Më shpesh, një motor DC pa furça përdoret në fushat e mëposhtme:

Stator

Kjo pajisje ka një dizajn klasik dhe i ngjan të njëjtës pajisje të një makine asinkrone. Përbërja përfshin bërthama e bakrit(e vendosur përgjatë perimetrit në brazda), e cila përcakton numrin e fazave dhe trupin. Zakonisht, fazat e sinusit dhe kosinusit janë të mjaftueshme për rrotullim dhe vetë-nisje, megjithatë, shpesh krijohet një motor pa furça me trefazor dhe madje katërfazor.

Motorë elektrikë me mbrapsht forca elektromotore sipas llojit të grumbullimit të kthesave në mbështjelljen e statorit, ato ndahen në dy lloje:

• formë sinusoidale;
• trapezoidale.

Në llojet përkatëse të motorit, rryma e fazës elektrike ndryshon gjithashtu sipas metodës së furnizimit në mënyrë sinusoidale ose trapezoidale.

Rotor

Zakonisht rotori është bërë nga magnet të përhershëm me dy deri në tetë çifte polesh, të cilat, nga ana tjetër, alternojnë nga veriu në jug ose anasjelltas.

Më të zakonshmet dhe më të lirat për prodhimin e një rotori janë magnet ferrit, por disavantazhi i tyre është niveli i ulët i induksionit magnetik Prandaj, pajisjet e krijuara nga lidhjet e elementëve të ndryshëm të tokës së rrallë tani po zëvendësojnë një material të tillë, pasi ato mund të ofrojnë një nivel të lartë të induksionit magnetik, i cili, nga ana tjetër, bën të mundur zvogëlimin e madhësisë së rotorit.

DPR

Sensori i pozicionit të rotorit jep reagime. Sipas parimit të funksionimit, pajisja ndahet në nëngrupet e mëposhtme:

• induktiv;
• fotoelektrike;
• Sensori i efektit Hall.

Lloji i fundit ka fituar popullaritetin më të madh për shkak të tij veti pothuajse absolute pa inerci dhe aftësia për të hequr qafe vonesën në kanale nga pozicioni i rotorit reagime.

Sistemi I kontrollit

Sistemi i kontrollit përbëhet nga çelsat e fuqisë, ndonjëherë edhe nga tiristorë ose tranzistorë të fuqisë, duke përfshirë një portë të izoluar, që çon në grumbullimin e një inverteri aktual ose inverter të tensionit. Procesi më i zakonshëm për menaxhimin e këtyre çelësave është duke përdorur një mikrokontrollues, e cila kërkon një sasi të madhe operacionesh llogaritëse për të kontrolluar motorin.

Parimi i funksionimit

Funksionimi i motorit qëndron në faktin se kontrolluesi ndërron një numër të caktuar mbështjelljesh të statorit në atë mënyrë që vektori i fushave magnetike të rotorit dhe statorit të jetë ortogonal. Me PWM (Modulimi i gjerësisë së pulsit) kontrolluesi kontrollon rrymën që rrjedh nëpër motor dhe rregullon momentin që ndikon në rotor. Drejtimi i këtij momenti efektiv përcaktohet nga lartësia e këndit ndërmjet vektorëve. Shkallët elektrike përdoren në llogaritjet.

Komutimi duhet të bëhet në atë mënyrë që Ф0 (fluksi i ngacmimit të rotorit) të mbahet konstant në raport me fluksin e armaturës. Me ndërveprimin e një ngacmimi të tillë dhe fluksit të armaturës, formohet një çift rrotullues M, i cili tenton të kthejë rotorin dhe, paralelisht, të sigurojë koincidencën e ngacmimit dhe fluksit të armaturës. Sidoqoftë, gjatë rrotullimit të rotorit, mbështjelljet e ndryshme ndërrohen nën ndikimin e sensorit të pozicionit të rotorit, si rezultat i të cilit rrjedha e armaturës kthehet në hapin tjetër.

Në një situatë të tillë, vektori që rezulton zhvendoset dhe bëhet i palëvizshëm në lidhje me fluksin e rotorit, i cili, nga ana tjetër, krijon çift rrotullues të nevojshëm në boshtin e motorit.

Menaxhimi i motorit

Kontrolluesi motor pa furça rryma e drejtpërdrejtë rregullon çift rrotullues që vepron në rotor, duke ndryshuar madhësinë e modulimit të gjerësisë së impulsit. Komutimi monitorohet dhe kryhet me anë të elektronikës, në krahasim me një motor konvencional DC të krehur. Të zakonshme janë gjithashtu sistemet e kontrollit që zbatojnë modulimin e gjerësisë së pulsit dhe algoritmet e kontrollit të gjerësisë së pulsit për rrjedhën e punës.

Motorët e kontrollit vektorial ofrojnë gamën më të gjerë të njohur për kontrollin e tyre të shpejtësisë. Rregullimi i kësaj shpejtësie, si dhe ruajtja e lidhjes së fluksit në nivelin e kërkuar, është për shkak të konvertuesit të frekuencës.

Një tipar i rregullimit të një disku elektrik bazuar në kontrollin e vektorit është prania e koordinatave të kontrolluara. Ata jane ne sistem i palëvizshëm dhe konvertohet në rrotullues, duke caktuar një vlerë konstante proporcionale me parametrat e kontrolluar të vektorit, për shkak të të cilit formohet një veprim kontrolli, dhe më pas një tranzicion i kundërt.

Pavarësisht nga të gjitha avantazhet e një sistemi të tillë, ai shoqërohet me një disavantazh në formën e kompleksitetit të kontrollit të pajisjes për rregullimin e shpejtësisë në një gamë të gjerë.

Avantazhet dhe disavantazhet

Në ditët e sotme, në shumë industri, ky lloj motori është në kërkesë të madhe, sepse një motor DC pa furça ka kombinuar pothuajse të gjitha më. cilësitë më të mira motorë pa kontakt dhe lloje të tjera.

Përparësitë e padiskutueshme të një motori pa furça janë:

Pavarësisht peshës pika pozitive, v motor dc pa furça ka edhe disa disavantazhe:

Nisur nga sa më sipër dhe moszhvillimi elektronikë moderne në rajon, shumë e konsiderojnë ende të këshillueshme përdorimin e një motori konvencional asinkron me një konvertues frekuence.

Motori trefazor pa furçë DC

Ky lloj motori ka performancë të shkëlqyer veçanërisht kur kontrollohet nga sensorët e pozicionit. Nëse momenti i rezistencës ndryshon ose është plotësisht i panjohur, si dhe nëse është e nevojshme të arrihet çift ​​rrotullues më i lartë i fillimit përdoret kontrolli me sensor. Nëse sensori nuk përdoret (si rregull, në tifozë), kontrolli bën të mundur që të bëhet pa komunikim me tela.

Karakteristikat e kontrollit të një motori trefazor pa furça pa sensor pozicioni:

Karakteristikat e kontrollit motor trefazor pa furça me një sensor pozicioni duke përdorur shembullin e një sensori Hall:

konkluzioni

Një motor DC pa furça ka shumë përparësi dhe do të jetë një zgjedhje e denjë për t'u përdorur si nga një specialist ashtu edhe nga një laik i thjeshtë.

Motor pa furça

Parimi i funksionimit të një motori trefazor pa furça

Motori i valvulaveështë një motor sinkron i bazuar në parimin e rregullimit të frekuencës me vetësinkronizim, thelbi i të cilit është të kontrollojë vektorin e fushës magnetike të statorit në varësi të pozicionit të rotorit. Motorët e valvulave(në literaturën në gjuhën angleze BLDC ose PMSM) quhen gjithashtu motorë DC pa furça, sepse kolektori i një motori të tillë zakonisht mundësohet nga një tension konstant.

Përshkrimi i VD

Ky lloj motori është krijuar për të përmirësuar vetitë e motorëve DC. Kërkesa të larta për aktivizuesit(në veçanti, mikro-drejtuesit me shpejtësi të lartë për pozicionim të saktë) kanë çuar në përdorimin e motorë të veçantë rrymë e drejtpërdrejtë: pa kontakt motorët trefazorë rrymë direkte (BDPT ose BLDC). Strukturisht, ata i ngjajnë motorëve sinkron AC: rotori magnetik rrotullohet në një stator të laminuar me mbështjellje trefazore. Por RPM është një funksion i ngarkesës dhe tensionit të statorit. Ky funksion realizohet duke ndërruar mbështjelljet e statorit në varësi të koordinatave të rotorit. BDPT-të disponohen në versione me sensorë të veçantë në rotor dhe pa sensorë të veçantë. Sensorët e sallës përdoren si sensorë të veçantë. Nëse dizajni është pa sensorë të veçantë, atëherë mbështjelljet e statorit veprojnë si një element fiksues. Kur magneti rrotullohet, rotori shkakton një EMF në mbështjelljet e statorit, duke rezultuar në një rrymë. Kur një dredha-dredha është e fikur, sinjali që është induktuar në të matet dhe përpunohet. Ky algoritëm kërkon një procesor sinjali. Për frenimin dhe përmbysjen e BDPS, nuk nevojitet një qark i kundërt i fuqisë së urës - mjafton të aplikoni impulse kontrolli në mbështjelljet e statorit në sekuencë të kundërt.

Dallimi kryesor midis një motori me presion të lartë dhe një motori sinkron është vetë-sinkronizimi i tij me ndihmën e një DPR, si rezultat i të cilit frekuenca e rrotullimit të fushës në motorin me presion të lartë është proporcionale me frekuencën e rrotullimit të rotor.

Stator

Statori i motorit pa furça

Statori është i një dizajni tradicional dhe është i ngjashëm me statorin e një makinerie induksioni. Ai përbëhet nga një trup, një bërthamë e bërë prej çeliku elektrik dhe një mbështjellje bakri të vendosur në brazda përgjatë perimetrit të bërthamës. Numri i mbështjelljeve përcakton numrin e fazave në motor. Për vetë-nisjen dhe rrotullimin, mjaftojnë dy faza - sinusi dhe kosinusi. Në mënyrë tipike, HP janë trefazorë, më rrallë katërfazorë.

Sipas metodës së vendosjes së kthesave në mbështjelljet e statorit, motorët dallohen me një forcë elektromotore të kundërt të formës trapezoidale (BLDC) dhe sinusoidale (PMSM). Sipas metodës së furnizimit, rryma elektrike fazore në llojet përkatëse të motorit ndryshon gjithashtu në mënyrë trapezoidale ose sinusoidale.

Rotor

Rotori është bërë duke përdorur magnet të përhershëm dhe zakonisht ka dy deri në tetë çifte polesh me polet e alternuara të veriut dhe jugut.

Fillimisht, magnetët e ferritit u përdorën për të bërë rotorin. Ato janë të zakonshme dhe të lira, por kanë disavantazhin e një niveli të ulët të induksionit magnetik. Në ditët e sotme, magnetët nga lidhjet e rralla të tokës po fitojnë popullaritet, pasi ato lejojnë marrjen e një niveli të lartë të induksionit magnetik dhe zvogëlimin e madhësisë së rotorit.

Sensori i pozicionit të rotorit

Sensori i pozicionit të rotorit (RPR) jep reagime për pozicionin e rotorit. Funksionimi i tij mund të bazohet në parime të ndryshme - fotoelektrik, induktiv, efekt Hall, etj. Më të njohurit janë sensorët Hall dhe fotoelektrikë, pasi ato janë praktikisht inerciale dhe ju lejojnë të heqni qafe vonesën në kanalin e reagimit nga pozicioni i rotor.

Sensori fotoelektrik, në formën e tij klasike, përmban tre fotodetektorë të fiksuar, të cilët mbyllen në mënyrë sekuenciale nga një grilë që rrotullohet në mënyrë sinkrone me rotorin. Kjo tregohet në figurën 1 (pika e verdhë). Kodi binar i marrë nga DPR kap gjashtë pozicione të ndryshme të rotorit. Sinjalet e sensorëve konvertohen nga pajisja e kontrollit në një kombinim të tensioneve të kontrollit që kontrollojnë çelsat e fuqisë, në mënyrë që në çdo cikël (fazë) të funksionimit të motorit, dy çelësa janë ndezur dhe dy nga tre mbështjelljet e armaturës lidhen në seri. në rrjet. Mbështjelljet e ankorimit U, V, W janë të vendosura në stator me një zhvendosje prej 120 ° dhe fillimet dhe skajet e tyre janë të lidhura në mënyrë që kur çelësat të ndërrohen, të krijohet një gradient rrotullues i fushave magnetike.

Sistemi i kontrollit VD

Sistemi i kontrollit përmban çelsat e fuqisë, shpesh tiristorë ose transistorë fuqie IGBT. Prej tyre është mbledhur një inverter tensioni ose një inverter aktual. Sistemi i kontrollit kryesor zakonisht zbatohet bazuar në përdorimin e një mikrokontrollues, për shkak të numrit të madh të operacioneve llogaritëse për kontrollin e motorit.

Parimi i funksionimit të VD

Parimi i funksionimit të HP-së bazohet në faktin se kontrolluesi HP ndërron mbështjelljet e statorit në mënyrë që vektori i fushës magnetike të statorit të jetë gjithmonë ortogonal me vektorin e fushës magnetike të rotorit. Duke përdorur modulimin e gjerësisë së pulsit (PWM), kontrolluesi kontrollon rrymën që rrjedh nëpër mbështjelljet e HP-së, d.m.th. vektori i fushës magnetike të statorit, dhe në këtë mënyrë çift rrotullimi që vepron në rotorin HP është i rregulluar. Shenja në këndin ndërmjet vektorëve përcakton drejtimin e momentit që vepron në rotor.

Komutimi kryhet në mënyrë që fluksi i ngacmimit të rotorit të jetë F 0 mbahen konstante në lidhje me rrjedhën e armaturës. Si rezultat i ndërveprimit të rrjedhës së armaturës dhe ngacmimit, krijohet një çift rrotullues M, i cili kërkon të kthejë rotorin në mënyrë që flukset e armaturës dhe ngacmimi të përkojnë, por kur rotori kthehet nën veprimin e DPR, mbështjelljet ndërrohen dhe fluksi i armaturës kthehet në hapin tjetër.

Në këtë rast, vektori i rrymës që rezulton do të zhvendoset dhe do të jetë i palëvizshëm në lidhje me fluksin e rotorit, i cili krijon një çift rrotullues në boshtin e motorit.

Në mënyrën e funksionimit të motorit, MDS e statorit është përpara MDS të rotorit me një kënd prej 90 °, i cili mbahet duke përdorur DPR. Në modalitetin e frenimit, MDS e statorit mbetet prapa MDS e rotorit, këndi 90 ° ruhet gjithashtu duke përdorur DPR.

Menaxhimi i motorit

Kontrolluesi HP rregullon çift rrotullues që vepron në rotor duke ndryshuar vlerën PWM.

Ndryshe nga motor furça rryma direkte, kalimi në HP kryhet dhe monitorohet në mënyrë elektronike.

Sistemet e kontrollit që zbatojnë algoritme për rregullimin e gjerësisë së pulsit dhe modulimin e gjerësisë së pulsit në kontrollin e HP janë të përhapura.

Sistemi që ofron gamën më të gjerë të kontrollit të shpejtësisë - për motorët me kontroll vektorial. Konvertuesi i frekuencës kontrollon shpejtësinë e motorit dhe ruan lidhjen e fluksit në makinë në një nivel të caktuar.

Një tipar i rregullimit të një disku elektrik me kontroll vektori është se koordinatat e kontrolluara të matura në një sistem koordinativ fiks shndërrohen në një sistem rrotullues, një vlerë konstante proporcionale me përbërësit e vektorëve të parametrave të kontrolluar, sipas të cilave kontrolli veprimet formohen, nxirren, pastaj tranzicioni i kundërt.

Disavantazhi i këtyre sistemeve është kompleksiteti i pajisjeve kontrolluese dhe funksionale për një gamë të gjerë të kontrollit të shpejtësisë.

Avantazhet dhe disavantazhet e VD

Kohët e fundit, ky lloj motori po fiton me shpejtësi popullaritet, duke depërtuar në shumë industri. Përdoret në fusha të ndryshme përdorimi: nga pajisjet shtëpiake deri te mjetet hekurudhore.

VD me sistemet elektronike kontrollet shpesh kombinojnë cilësitë më të mira të motorëve pa kontakt dhe DC.

Përparësitë:

• Gama e gjerë e shpejtësisë
• Mirëmbajtje pa kontakt dhe zero - Makinë pa furça
• I përshtatshëm për përdorim në mjedise shpërthyese dhe agresive
• Çift rrotullues i lartë i mbingarkesës
• Performancë e lartë e energjisë (efikasiteti mbi 90%)

• Jetë e gjatë shërbimi, besueshmëri e lartë dhe jetëgjatësia e rritur për shkak të mungesës së kontakteve elektrike rrëshqitëse

Të metat:

• Sistemi relativisht kompleks i menaxhimit të motorit
• Kostoja e lartë e motorit për shkak të përdorimit të magnetëve të shtrenjtë të përhershëm në dizajnin e rotorit
• Në shumë raste, është më racionale të përdoret një motor asinkron me një konvertues frekuence.

Për aplikime që kombinojnë efikasitetin maksimal të arritshëm me jashtëzakonisht të thjeshtë dhe blloqe të besueshme kontrolli (një çelës kyç që nuk përdor PWM), veçoria e mëposhtme mund të dallohet gjithashtu: Pavarësisht nga fakti se rrotullimet mund të ndryshojnë shumë nga njësia e kontrollit, një efikasitet i pranueshëm mund të arrihet vetëm në një gamë relativisht të ngushtë shpejtësish këndore. Kjo përcaktohet nga induktiviteti i mbështjelljes. Nëse shpejtësia është nën optimale, furnizimi i vazhdueshëm i rrymës në këtë fazë, pas arritjes së kufirit të fluksit magnetik, do të çojë vetëm në ngrohje të panevojshme. Me shpejtësi mbi optimale, fluksi magnetik në pol nuk do të arrijë maksimumin e tij për shkak të kohës së rritjes së rrymës së kufizuar nga induktiviteti. Shembuj të motorëve të tillë janë modele komplete pa furça. Ato duhet të jenë efikase, të lehta dhe të besueshme, dhe në mënyrë që të sigurojnë optimale shpejtësia këndore në një karakteristikë të caktuar të ngarkesës, prodhuesit prodhojnë linjat e modelit me induktanca të ndryshme (numri i rrotullimeve) mbështjellje. Në të njëjtën kohë, një numër më i vogël kthesash korrespondon me një motor më të shpejtë.

Shiko gjithashtu

Lidhjet

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: Kontrolli i një motori DC pa furçë dyfazor pa sensorë
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4 Motorë të ventiluar
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm Rreth motorit pa furçë dhe përdorimit motor stepper si pa furça