Pro vyřešení problémů s řízením moderních přesných systémů se stále více používá bezkomutátorový motor. To se vyznačuje velkou výhodou takových zařízení a také aktivním utvářením výpočetních schopností mikroelektroniky. Jak víte, mohou poskytnout vysokou hustotu točivého momentu a energetickou účinnost ve srovnání s jinými druhy motorů.
Schéma bezkomutátorového motoru
Motor se skládá z následujících částí:
1. Zadní strana pouzdra.
2. Stator.
3. Ložisko.
4. Magnetický disk (rotor).
5. Ložisko.
6. Stočený stator.7. Přední strana pouzdra.
Bezkomutátorový motor má vztah mezi vícefázovým vinutím statoru a rotoru. Mají permanentní magnety a vestavěný snímač polohy. Spínání zařízení je realizováno pomocí ventilového převodníku, v důsledku čehož získalo takové jméno.
Obvod bezkomutátorového motoru se skládá ze zadního krytu a desky plošných spojů senzorů, pouzdra ložiska, hřídele aložisko, magnety rotoru, izolační kroužek, vinutí, pružina Belleville, rozpěrka, Hallův senzor, izolace, pouzdro a vodiče.
V případě spojení vinutí "hvězdou" má zařízení velké konstantní momenty, proto se tato sestava používá k ovládání os. V případě upevnění vinutí "trojúhelníkem" mohou být použity pro práci při vysokých rychlostech. Nejčastěji se počet pólových párů vypočítává počtem magnetů rotoru, které pomáhají určit poměr elektrických a mechanických otáček.
Stator může být vyroben s bezželezným nebo železným jádrem. Pomocí takových konstrukcí s první možností je možné zajistit, že magnety rotoru nebudou přitahovány, ale současně se sníží účinnost motoru o 20% v důsledku poklesu hodnoty konstantního točivého momentu.
Z diagramu je vidět, že ve statoru je proud generován ve vinutích a v rotoru je vytvářen pomocí vysokoenergetických permanentních magnetů.
Symboly: - VT1-VT7 - tranzistorové komunikátory; - A, B, C – fáze vinutí;
- M – moment motoru;
- DR – snímač polohy rotoru; - U – regulátor napájecího napětí motoru;
- S (jih), N (sever) – směr magnetu;
- UZ – frekvenční měnič;
- BR – rychlost senzor;
- VD – zenerova dioda;
- L je induktor.
Schéma motoru ukazuje, že jednou z hlavních výhod rotoru, ve kterém jsou instalovány permanentní magnety, je zmenšení jeho průměrua v důsledku toho snížení momentu setrvačnosti. Taková zařízení mohou být zabudována do samotného zařízení nebo umístěna na jeho povrchu. Snížení tohoto ukazatele velmi často vede k malým hodnotám rovnováhy momentu setrvačnosti samotného motoru a zatížení přivedeného na jeho hřídel, což komplikuje provoz pohonu. Z tohoto důvodu mohou výrobci nabídnout standardní a 2-4krát vyšší moment setrvačnosti.
Pracovní zásady
V dnešní době je velmi populární bezkomutátorový motor, jehož princip činnosti je založen na tom, že ovladač zařízení začne spínat vinutí statoru. Díky tomu zůstává vektor magnetického pole vzhledem k rotoru vždy posunut o úhel blížící se 900 (-900). Regulátor je určen k řízení proudu, který se pohybuje vinutím motoru, včetně velikosti magnetického pole statoru. Proto je možné upravit moment, který na zařízení působí. Exponent úhlu mezi vektory může určit směr otáčení, který na něj působí.
Je třeba vzít v úvahu, že mluvíme o elektrických stupních (jsou mnohem menší než geometrické). Vezměme si například výpočet bezkomutátorového motoru s rotorem, který má 3 páry pólů. Pak bude jeho optimální úhel 900/3=300. Tyto páry zajišťují 6 fází spínacích vinutí, pak se ukazuje, že vektor statoru se může pohybovat ve skocích po 600. Z toho lze vidět, že skutečný úhel mezi vektory se bude nutně lišit od 600 do1200 od rotace rotoru.
Ventilový motor, jehož princip činnosti je založen na rotaci spínacích fází, díky čemuž je buzení udržován relativně konstantním pohybem kotvy, po jejich vzájemném působení se začne tvořit rotační moment. Spěchá otočit rotor tak, aby se všechny buzení a toky kotvy shodovaly. Ale během svého otáčení začne senzor přepínat vinutí a proudění se přesune k dalšímu kroku. V tomto bodě se výsledný vektor bude pohybovat, ale zůstane zcela stacionární vzhledem k toku rotoru, což nakonec vytvoří točivý moment hřídele.
Výhody
Při použití bezkomutátorového motoru při práci můžeme zaznamenat jeho výhody:
- možnost použití širokého rozsahu pro úpravu rychlosti;
- vysoká dynamika a výkon;
- maximální přesnost polohování;
- nízké náklady na údržbu;
- zařízení lze připsat předmětům odolným proti výbuchu;
- má schopnost vydržet velká přetížení v okamžiku rotace;
- vysoká účinnost, která je více než 90%;
- jsou zde posuvné elektronické kontakty, které výrazně prodlužují životnost a životnost;
- nedochází k přehřívání elektromotoru při dlouhodobém provozu.
Vady
Navzdory obrovskému množství výhod má bezkomutátorový motor také nevýhody v provozu:
- poměrně složité ovládání motoru;- relativněvysoká cena zařízení díky použití rotoru v jeho konstrukci, který má drahé permanentní magnety.
Reluctance motor
Reluktanční motor ventilu je zařízení, ve kterém je zajištěn spínací magnetický odpor. V něm dochází k přeměně energie v důsledku změny indukčnosti vinutí, která se při pohybu ozubeného magnetického rotoru nacházejí na výrazných zubech statoru. Zařízení dostává energii z elektrického měniče, který střídavě spíná vinutí motoru přísně podle pohybu rotoru.
Spínaný reluktanční motor je komplexní komplexní systém, ve kterém spolupracují komponenty různé fyzikální povahy. Úspěšný návrh takových zařízení vyžaduje hluboké znalosti strojního a mechanického designu, jakož i elektroniky, elektromechaniky a mikroprocesorové technologie.
Moderní zařízení funguje jako elektromotor, působící ve spojení s elektronickým měničem, který je vyroben integrovanou technologií pomocí mikroprocesoru. Umožňuje vám provádět vysoce kvalitní řízení motoru s nejlepším výkonem při zpracování energie.
Vlastnosti motoru
Taková zařízení mají vysokou dynamiku, vysokou přetížitelnost a přesné polohování. Protože zde nejsou žádné pohyblivé části,jejich použití je možné ve výbušném agresivním prostředí. Takové motory se také nazývají bezkomutátorové motory, jejich hlavní výhodou oproti kolektorovým motorům je rychlost, která závisí na napájecím napětí zatěžovacího momentu. Další důležitou vlastností je také absence obrušovatelných a třecích prvků, které spínají kontakty, což zvyšuje zdroje použití zařízení.
BLDC motory
Všechny stejnosměrné motory lze nazvat bezkomutátorové. Fungují na stejnosměrný proud. Sestava kartáče je určena pro elektrické spojení obvodů rotoru a statoru. Taková část je nejzranitelnější a poměrně náročná na údržbu a opravu.
BLDC motor pracuje na stejném principu jako všechna synchronní zařízení tohoto typu. Jedná se o uzavřený systém zahrnující výkonový polovodičový měnič, snímač polohy rotoru a koordinátor.
AC motory na střídavý proud
Tato zařízení jsou napájena z elektrické sítě. Rychlost otáčení rotoru a pohyb první harmonické magnetické síly statoru se zcela shodují. Tento podtyp motorů lze použít při vysokých výkonech. Tato skupina zahrnuje kroková a reaktivní ventilová zařízení. Charakteristickým rysem krokovacích zařízení je diskrétní úhlové posunutí rotoru během jeho provozu. Napájení vinutí je tvořeno pomocí polovodičových součástek. Motor ventilu je ovládánsekvenční posun rotoru, který vytváří přepínání jeho výkonu z jednoho vinutí na druhé. Toto zařízení lze rozdělit na jedno-, tří- a vícefázové, přičemž první z nich může obsahovat spouštěcí vinutí nebo obvod fázového posunu a také může být spouštěno ručně.
Princip činnosti synchronního motoru
Ventilový synchronní motor pracuje na základě interakce magnetických polí rotoru a statoru. Schematicky lze magnetické pole při rotaci znázornit plusy stejných magnetů, které se pohybují rychlostí magnetického pole statoru. Rotorové pole lze také znázornit jako permanentní magnet, který se otáčí synchronně s polem statoru. V nepřítomnosti vnějšího krouticího momentu, který působí na hřídel zařízení, se osy zcela shodují. Působící přitažlivé síly procházejí podél celé osy pólů a mohou se vzájemně kompenzovat. Úhel mezi nimi je nastaven na nulu.
Pokud je brzdný moment aplikován na hřídel stroje, rotor se pohybuje do strany se zpožděním. Díky tomu jsou přitažlivé síly rozděleny do složek, které směřují podél osy kladných indikátorů a kolmo k ose pólů. Pokud se uplatní vnější moment, který vytvoří zrychlení, to znamená, že začne působit ve směru otáčení hřídele, obraz interakce polí se zcela změní na opačný. Směr úhlového posuvu se začíná transformovat na opačný a v souvislosti s tím se mění směr tečných sil aelektromagnetický moment. V tomto scénáři se motor stává brzdou a zařízení funguje jako generátor, který přeměňuje mechanickou energii dodávanou hřídeli na elektrickou energii. Poté je přesměrován do sítě, která napájí stator.
Když neexistuje žádný vnější moment, moment vyčnívajících pólů začne zaujímat polohu, ve které se osa pólů magnetického pole statoru bude shodovat s podélnou. Toto umístění bude odpovídat minimálnímu průtokovému odporu ve statoru.
Pokud je brzdný moment aplikován na hřídel stroje, rotor se vychýlí, zatímco magnetické pole statoru bude deformováno, protože proudění má tendenci se uzavírat při nejmenším odporu. K jeho určení jsou potřeba siločáry, jejichž směr v každém z bodů bude odpovídat pohybu síly, takže změna pole povede ke vzniku tečné interakce.
Po zvážení všech těchto procesů v synchronních motorech můžeme identifikovat demonstrativní princip reverzibility různých strojů, tedy schopnost jakéhokoli elektrického zařízení změnit směr přeměněné energie na opačný.
Bezkomutátorové motory s permanentním magnetem
Motor s permanentním magnetem se používá pro vážné obranné a průmyslové aplikace, protože takové zařízení má velkou rezervu energie a účinnost.
Tato zařízení se nejčastěji používají v odvětvích s relativně nízkou spotřebou energie amalé rozměry. Mohou mít různé rozměry, bez technologických omezení. Velká zařízení přitom nejsou úplnou novinkou, vyrábí je nejčastěji firmy, které se snaží překonat ekonomické potíže omezující dosah těchto zařízení. Mají své výhody, mezi které patří vysoká účinnost díky ztrátám rotoru a vysoká hustota výkonu. K ovládání bezkomutátorových motorů potřebujete frekvenční měnič.
Analýza nákladů a přínosů ukazuje, že zařízení s permanentními magnety jsou mnohem výhodnější než jiné alternativní technologie. Nejčastěji se používají v odvětvích s poměrně náročným harmonogramem provozu lodních motorů, ve vojenském a obranném průmyslu a dalších jednotkách, jejichž počet neustále roste.
Proudový motor
Spínaný reluktanční motor pracuje pomocí dvoufázových vinutí, která jsou instalována kolem diametrálně protilehlých pólů statoru. Napájecí zdroj se pohybuje směrem k rotoru podle pólů. Tím je jeho odpor zcela zredukován na minimum.
Ručně vyrobený stejnosměrný motor poskytuje vysoce efektivní rychlost pohonu s optimalizovaným magnetismem pro reverzní provoz. Informace o umístění rotoru slouží k řízení fází napájecího napětí, protože to je optimální pro dosažení plynulého a plynulého točivého momentu.točivý moment a vysoká účinnost.
Signály produkované proudovým motorem jsou superponovány na úhlové nenasycené fázi indukčnosti. Minimální odpor pólu plně odpovídá maximální indukčnosti zařízení.
Pozitivní moment lze získat pouze v úhlech, když jsou indikátory kladné. Při nízkých rychlostech musí být fázový proud nutně omezen, aby byla elektronika chráněna před vysokými volt-sekundami. Mechanismus převodu lze znázornit čárou reaktivní energie. Silová sféra charakterizuje sílu, která se přeměňuje na mechanickou energii. V případě náhlého vypnutí se přebytečná nebo zbytková síla vrací do statoru. Minimální ukazatele vlivu magnetického pole na výkon zařízení jsou jeho hlavním rozdílem od podobných zařízení.
