Заманауи дәлдік жүйелерін басқару мәселелерін шешу үшін щеткасыз қозғалтқыш барған сайын қолданылуда. Бұл мұндай құрылғылардың үлкен артықшылығымен, сонымен қатар микроэлектрониканың есептеу мүмкіндіктерінің белсенді қалыптасуымен сипатталады. Өздеріңіз білетіндей, олар қозғалтқыштардың басқа түрлерімен салыстырғанда жоғары ұзақ айналу моменті тығыздығы мен энергия тиімділігін қамтамасыз ете алады.
Щеткасыз қозғалтқыштың схемасы
Қозғалтқыш келесі бөліктерден тұрады:
1. Корпустың артқы жағы.
2. Статор.
3. Подшипник.
4. Магниттік диск (ротор).
5. Подшипник.
6. Орамдық статор.7. Корпустың алдыңғы жағы.
Қылқаламсыз қозғалтқыш статор мен ротордың көпфазалы орамасы арасында байланысқа ие. Олардың тұрақты магниттері және кірістірілген позиция сенсоры бар. Құрылғыны ауыстыру клапан түрлендіргішінің көмегімен жүзеге асырылады, нәтижесінде ол осындай атау алды.
Қылқаламсыз қозғалтқыштың тізбегі артқы қақпақтан және сенсорлардың баспа платасынан, мойынтірек гильзасынан, біліктен жәнемойынтірек, ротор магниттері, оқшаулағыш сақина, орама, Belleville серіппесі, аралық, Холл сенсоры, оқшаулау, корпус және сымдар.
Орамдарды «жұлдызшамен» қосқан жағдайда құрылғының тұрақты моменттері үлкен, сондықтан бұл жинақ осьтерді басқару үшін қолданылады. Орамдарды «үшбұрышпен» бекіткен жағдайда, олар жоғары жылдамдықта жұмыс істеу үшін пайдаланылуы мүмкін. Көбінесе полюс жұптарының саны электрлік және механикалық айналымдардың арақатынасын анықтауға көмектесетін ротор магниттерінің санымен есептеледі.
Статорды темірсіз немесе темір өзегімен жасауға болады. Мұндай конструкцияларды бірінші нұсқамен пайдалана отырып, ротор магниттерінің тартылмауын қамтамасыз етуге болады, бірақ сол мезетте тұрақты айналу моменті мәнінің төмендеуіне байланысты қозғалтқыштың ПӘК 20% төмендейді.
Диаграммадан статорда ток орамаларда, ал роторда жоғары энергиялы тұрақты магниттер көмегімен құрылғанын көруге болады.
Символдар: - VT1-VT7 - транзисторлық коммуникаторлар; - A, B, C – орамалардың фазалары;
- M – қозғалтқыш моменті;
- DR – ротор орнының сенсоры; - U – қозғалтқыш кернеуінің реттегіші;
- S (оңтүстік), N (солтүстік) – магнит бағыты;
- UZ – жиілікті түрлендіргіш;
- BR – жылдамдық сенсор;
- VD – стабилдік диод;
- L – индуктор.
Қозғалтқыш диаграммасы тұрақты магниттер орнатылған ротордың негізгі артықшылықтарының бірі оның диаметрінің кішіреюі екенін көрсетеді.және, демек, инерция моментінің азаюы. Мұндай құрылғылар құрылғының өзінде салынуы немесе оның бетінде орналасуы мүмкін. Бұл көрсеткіштің төмендеуі көбінесе қозғалтқыштың инерция моменті мен оның білігіне түсетін жүктеменің тепе-теңдігінің шағын мәндеріне әкеледі, бұл жетек жұмысын қиындатады. Осы себепті өндірушілер стандартты және 2-4 есе жоғары инерция моментін ұсына алады.
Жұмыс принциптері
Бүгінгі таңда щеткасыз қозғалтқыш өте танымал болып келеді, оның жұмыс принципі құрылғы контроллері статор орамдарын ауыстыра бастайтындығына негізделген. Осыған байланысты магнит өрісінің векторы әрқашан роторға қатысты 900 (-900) жақындаған бұрышпен ығысқан күйінде қалады. Контроллер қозғалтқыш орамдары арқылы өтетін токты, соның ішінде статордың магнит өрісінің шамасын басқаруға арналған. Сондықтан құрылғыда әрекет ететін сәтті реттеуге болады. Векторлар арасындағы бұрыштың көрсеткіші оған әсер ететін айналу бағытын анықтай алады.
Біз электрлік дәрежелер туралы айтып отырғанымызды ескеру керек (олар геометриялық дәрежелерден әлдеқайда аз). Мысалы, роторы бар щеткасыз қозғалтқыштың есебін алайық, оның 3 жұп полюсі бар. Сонда оның оңтайлы бұрышы 900/3=300 болады. Бұл жұптар коммутациялық орамалардың 6 фазасын қамтамасыз етеді, содан кейін статор векторы 600 секіріспен қозғала алатыны белгілі болды. Бұдан векторлар арасындағы нақты бұрыш міндетті түрде 600-ден өзгеретінін көруге болады.1200 ротордың айналуынан бастап.
Жұмыс принципі коммутациялық фазалардың айналуына негізделген клапан қозғалтқышы, соның арқасында қоздыру ағыны арматураның салыстырмалы түрде тұрақты қозғалысымен қамтамасыз етіледі, олардың өзара әрекеттесуінен кейін айналмалы қозғалтқыш қалыптаса бастайды. сәт. Ол роторды барлық қозу мен якорь ағындары бір-біріне сәйкес келетіндей айналдыруға асығады. Бірақ оның айналымы кезінде сенсор орамдарды ауыстыра бастайды, ал ағын келесі қадамға өтеді. Осы кезде алынған вектор қозғалады, бірақ ротор ағынына қатысты толығымен қозғалмайтын күйде қалады, бұл ақырында білік моментін жасайды.
Артықшылықтар
Жұмыс барысында щеткасыз моторды пайдалану арқылы оның артықшылықтарын атап өтуге болады:
- жылдамдықты өзгерту үшін кең ауқымды пайдалану мүмкіндігі;
- жоғары динамика және өнімділік;
- максималды орналасу дәлдігі;
- төмен техникалық қызмет көрсету шығындары;
- құрылғыны жарылыстан қорғалған нысандарға жатқызуға болады;
- айналу сәтінде үлкен шамадан тыс жүктемелерге төтеп беру мүмкіндігі бар;
- жоғары тиімділік, ол 90% астам;
- жұмыс істеу мерзімін және қызмет ету мерзімін айтарлықтай арттыратын жылжымалы электрондық контактілер бар;
- ұзақ уақыт жұмыс істегенде электр қозғалтқышы қызып кетпейді.
Кемшіліктер
Артықшылықтардың көптігіне қарамастан, щеткасыз қозғалтқыштың жұмысында кемшіліктері де бар:
- моторды басқару өте күрделі;- салыстырмалы түрдеконструкциясында қымбат тұрақты магниттері бар ротордың пайдаланылуына байланысты құрылғының жоғары бағасы.
Қатарлық қозғалтқыш
Клапанның қарсылық қозғалтқышы коммутациялық магниттік кедергісі қамтамасыз етілген құрылғы болып табылады. Онда энергияның түрленуі тісті магнит роторы қозғалған кезде айқын статор тістерінде орналасқан орамалардың индуктивтілігінің өзгеруіне байланысты болады. Құрылғы қуатты электр түрлендіргішінен алады, ол ротордың қозғалысына сәйкес қозғалтқыш орамдарын кезекпен қатаң түрде ауыстырады.
Ауыспалы қарсылық қозғалтқышы әртүрлі физикалық табиғаттың құрамдас бөліктері бірге жұмыс істейтін күрделі күрделі жүйе болып табылады. Мұндай құрылғыларды сәтті жобалау үшін машина мен механикалық дизайнды, сондай-ақ электроника, электромеханика және микропроцессорлық технологияны терең білу қажет.
Заманауи құрылғы микропроцессордың көмегімен біріктірілген технология бойынша жасалған электронды түрлендіргішпен бірге әрекет ететін электр қозғалтқышы ретінде әрекет етеді. Ол энергияны өңдеуде ең жақсы өнімділікпен жоғары сапалы қозғалтқышты басқаруға мүмкіндік береді.
Қозғалтқыш қасиеттері
Мұндай құрылғылар жоғары динамикаға, жоғары шамадан тыс жүктеме сыйымдылығына және дәл позицияға ие. Қозғалатын бөліктер болмағандықтан,оларды қолдану жарылғыш агрессивті ортада мүмкін. Мұндай қозғалтқыштарды щеткасыз қозғалтқыштар деп те атайды, олардың коллекторлық қозғалтқыштармен салыстырғанда негізгі артықшылығы - жүктеу моментінің қоректендіру кернеуіне байланысты жылдамдығы. Сондай-ақ, тағы бір маңызды қасиет - контактілерді ауыстыратын тозатын және ысқылайтын элементтердің болмауы, бұл құрылғыны пайдалану ресурсын арттырады.
BLDC қозғалтқыштары
Барлық тұрақты ток қозғалтқыштарын щеткасыз деп атауға болады. Олар тұрақты токпен жұмыс істейді. Щетка жинағы ротор мен статор тізбектерін электрлік біріктіруге арналған. Мұндай бөлік ең осал және оған қызмет көрсету және жөндеу өте қиын.
BLDC қозғалтқышы осы түрдегі барлық синхронды құрылғылар сияқты принцип бойынша жұмыс істейді. Бұл қуатты жартылай өткізгішті түрлендіргішті, ротордың орналасу сенсорын және үйлестірушіні қамтитын жабық жүйе.
Айнымалы ток қозғалтқыштары
Бұл құрылғылар қуатты айнымалы ток желісінен алады. Ротордың айналу жылдамдығы мен статордың магниттік күшінің бірінші гармоникасының қозғалысы толығымен сәйкес келеді. Қозғалтқыштардың бұл кіші түрін жоғары қуатта пайдалануға болады. Бұл топқа қадамдық және реактивті клапан құрылғылары кіреді. Қадамдық құрылғылардың айрықша ерекшелігі оның жұмысы кезінде ротордың дискретті бұрыштық орын ауыстыруы болып табылады. Орамдарды қоректендіру жартылай өткізгіш компоненттерді қолдану арқылы қалыптасады. Клапан қозғалтқышы басқарадыоның қуатының бір орамнан екіншісіне ауысуын тудыратын ротордың дәйекті орын ауыстыруы. Бұл құрылғыны бір, үш және көп фазалы деп бөлуге болады, олардың біріншісінде іске қосу орамасы немесе фазалық ауысу тізбегі болуы мүмкін, сондай-ақ қолмен іске қосылуы мүмкін.
Синхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі
Клапанның синхронды қозғалтқышы ротор мен статордың магнит өрістерінің өзара әрекеттесуі негізінде жұмыс істейді. Схемалық түрде айналу кезінде магнит өрісі статор магнит өрісінің жылдамдығымен қозғалатын бірдей магниттердің плюстерімен ұсынылуы мүмкін. Ротор өрісін статор өрісімен синхронды айналатын тұрақты магнит ретінде де бейнелеуге болады. Аппараттың білігіне қолданылатын сыртқы момент болмаған кезде осьтер толығымен сәйкес келеді. Әсер ететін тартылыс күштері полюстердің барлық осі бойымен өтеді және бірін-бірі өтей алады. Олардың арасындағы бұрыш нөлге орнатылған.
Тежеу моменті машина білігіне қолданылса, ротор кідіріспен бүйірге жылжиды. Осыған байланысты тартымды күштер оң көрсеткіштер осі бойымен бағытталған және полюстердің осіне перпендикуляр болатын құрамдас бөліктерге бөлінеді. Егер жеделдету тудыратын сыртқы момент қолданылса, яғни ол біліктің айналу бағытында әрекет ете бастаса, өрістердің өзара әрекеттесуінің суреті толығымен керісінше өзгереді. Бұрыштық ығысу бағыты керісінше өзгере бастайды, соған байланысты тангенциалдық күштердің бағыты өзгереді жәнеэлектромагниттік момент. Бұл сценарийде қозғалтқыш тежегішке айналады, ал құрылғы генератор ретінде жұмыс істейді, ол білікке берілетін механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіреді. Содан кейін ол статорды қоректендіретін желіге қайта бағытталады.
Сыртқы момент болмаған кезде статордың магнит өрісінің полюстерінің осі бойлықпен сәйкес келетіндей позицияны қабылдай бастайды. Бұл орналастыру статордағы ең аз ағын кедергісіне сәйкес келеді.
Егер тежеу моменті машина білігіне қолданылса, ротор ауытқиды, ал статордың магнит өрісі деформацияланады, өйткені ағын ең аз қарсылықпен жабылуға бейім. Оны анықтау үшін күш сызықтары қажет, олардың әрбір нүктесінде бағыты күш қозғалысына сәйкес келеді, сондықтан өрістің өзгеруі жанама әсерлесудің пайда болуына әкеледі.
Синхронды қозғалтқыштардағы осы процестердің барлығын қарастыра отырып, біз әртүрлі машиналардың қайтымдылығының демонстрациялық принципін, яғни кез келген электр аппаратының түрленетін энергияның бағытын керісінше өзгерту мүмкіндігін анықтай аламыз.
Тұрақты магнитті щеткасыз қозғалтқыштар
Тұрақты магнит қозғалтқышы маңызды қорғаныс және өнеркәсіптік қолданбалар үшін пайдаланылады, өйткені мұндай құрылғы үлкен қуат қоры мен тиімділігіне ие.
Бұл құрылғылар көбінесе электр қуатын салыстырмалы түрде аз тұтынатын салаларда жәнешағын өлшемдер. Олар технологиялық шектеулерсіз әртүрлі өлшемдерге ие болуы мүмкін. Сонымен қатар, үлкен құрылғылар мүлдем жаңа емес, оларды көбінесе осы құрылғылардың ауқымын шектейтін экономикалық қиындықтарды жеңуге тырысатын компаниялар шығарады. Олардың өзіндік артықшылықтары бар, олардың арасында ротордың жоғалуына және жоғары қуат тығыздығына байланысты жоғары тиімділік бар. Қылқаламсыз қозғалтқыштарды басқару үшін айнымалы жиілікті жетегі қажет.
Шығын-пайда талдауы тұрақты магниттік құрылғылардың басқа балама технологияларға қарағанда әлдеқайда қолайлы екенін көрсетеді. Көбінесе олар теңіз қозғалтқыштарының жұмыс кестесі айтарлықтай ауыр салаларда, әскери және қорғаныс өнеркәсібінде және саны үнемі өсіп отыратын басқа бөлімшелерде қолданылады.
Рактивті қозғалтқыш
Ауыстырылған қарсылық қозғалтқышы диаметральді қарама-қарсы статор полюстерінің айналасында орнатылған екі фазалы орамдарды пайдаланып жұмыс істейді. Қуат көзі полюстер бойынша роторға қарай жылжиды. Осылайша, оның қарсылығы минимумға дейін толығымен азаяды.
Қолмен жасалған тұрақты ток қозғалтқышы кері жұмыс үшін оңтайландырылған магниттілігі бар жоғары тиімді жетек жылдамдығын қамтамасыз етеді. Ротордың орналасуы туралы ақпарат кернеу беру фазаларын басқару үшін пайдаланылады, өйткені бұл үздіксіз және тегіс айналу моментіне қол жеткізу үшін оңтайлы болып табылады.айналу моменті және жоғары тиімділік.
Реактивті қозғалтқыш шығаратын сигналдар индуктивтіліктің бұрыштық қанықпаған фазасына қойылады. Ең төменгі полюс кедергісі құрылғының максималды индуктивтілігіне толығымен сәйкес келеді.
Оң моментті көрсеткіштер оң болғанда ғана бұрыштарда алуға болады. Төмен жылдамдықтарда электрониканы жоғары вольт-секундтардан қорғау үшін фазалық ток міндетті түрде шектелуі керек. Түрлендіру механизмін реактивті энергия желісі арқылы көрсетуге болады. Қуат сферасы механикалық энергияға айналатын қуатты сипаттайды. Кенеттен өшіру жағдайында артық немесе қалдық күш статорға оралады. Құрылғының өнімділігіне магнит өрісінің әсерінің ең аз көрсеткіштері оның ұқсас құрылғылардан негізгі айырмашылығы болып табылады.
