Motor ventila

DC strojevi, u pravilu, imaju veće tehničke i ekonomske pokazatelje (linearnost karakteristika, visoka učinkovitost, male dimenzije itd.) Od strojeva za izmjeničnu struju. Značajan nedostatak je prisutnost aparata s četkom, što smanjuje pouzdanost, povećava moment inercije, stvara radio smetnje, opasnost od eksplozije itd. Stoga je, naravno, zadatak stvaranja beskontaktnog (bez četkica) istosmjernog motora.

Rješenje ovog problema postalo je moguće pojavom poluvodičkih uređaja. U beskontaktnom istosmjernom motoru, koji se naziva motor s konstantnom strujom ventila, set četkica zamijenjen je poluvodičkim prekidačem, armatura miruje, rotor je trajni magnet.

Princip rada ventilskog motora

Ventilski motor podrazumijeva varijabilni električni pogonski sustav koji se sastoji od elektromotora izmjenične struje strukturno sličnog sinkronom stroju, ventilskog pretvarača i upravljačkih uređaja koji osiguravaju komutaciju krugova namota motora ovisno o položaju rotora motora.Ventilni motor je u tom smislu sličan istosmjernom motoru kod kojeg je pomoću komutacijske sklopke spojen onaj zavoj armaturnog namota koji se nalazi ispod polova polja.

Istosmjerni motor je složen elektromehanički uređaj koji kombinira najjednostavniji električni stroj i elektronički upravljački sustav.

Motori istosmjerne struje imaju ozbiljne nedostatke, uglavnom zbog prisutnosti kolektora četkica:

1. Nedovoljna pouzdanost kolektorskog aparata, potreba za njegovim periodičnim održavanjem.

2. Ograničene vrijednosti napona armature i, sukladno tome, snage istosmjernih motora, što ograničava njihovu upotrebu za pogone velike brzine i velike snage.

3. Ograničena sposobnost preopterećenja istosmjernih motora, ograničavajući brzinu promjene struje armature, što je bitno za visokodinamične električne pogone.

U motoru s ventilom ovi se nedostaci ne očituju, jer je ovdje sklopka kolektora četkica zamijenjena beskontaktnom sklopkom izrađenom na tiristorima (za pogone velike snage) ili tranzistorima (za pogone snage do 200 kW). ). Na temelju toga, ventilski motor koji se strukturno temelji na sinkronom stroju često se naziva beskontaktni istosmjerni motor.

Što se tiče mogućnosti upravljanja, motor bez četkica također je sličan istosmjernom motoru — njegova se brzina podešava promjenom veličine primijenjenog istosmjernog napona. Zbog svojih dobrih regulacijskih svojstava, ventilski motori imaju široku primjenu za pogon raznih robota, strojeva za rezanje metala, industrijskih strojeva i mehanizama.

Tranzistorski komutator s trajnim magnetom s električnim pogonom

Ventilski motor ovog tipa izrađen je na bazi trofaznog sinkronog stroja s trajnim magnetima na rotoru. Trofazni namoti statora napajaju se istosmjernom strujom koja se serijski dovodi na dva serijski spojena fazna namota. Preklapanje namota vrši se tranzistorskom sklopkom izrađenom prema trofaznom mosnom sklopu.Tranzistorske sklopke se otvaraju i zatvaraju ovisno o položaju rotora motora. Dijagram motora ventila prikazan je na sl.

sl. 1. Shema motora ventila s tranzistorskom sklopkom

Okretni moment koji stvara motor određen je interakcijom dviju niti:

• stator stvoren strujom u namotima statora,

• rotor izrađen od visokoenergetskih permanentnih magneta (na bazi samarij-kobalt legura i dr.).

gdje je: θ prostorni kut između vektora toka statora i rotora; pn je broj pari polova.

Magnetski tok statora nastoji rotirati rotor s permanentnim magnetom tako da tok rotora odgovara smjeru toka statora (ne zaboravite magnetsku iglu, kompas).

Najveći moment stvoren na osovini rotora bit će pod kutom između vektora toka jednak π / 2 i smanjit će se na nulu kako se tokovi toka približavaju. Ta je ovisnost prikazana na sl. 2.

Razmotrimo prostorni dijagram vektora toka koji odgovara modu motora (s brojem pari polova pn = 1). Pretpostavimo da su u trenutku uključeni tranzistori VT3 i VT2 (vidi dijagram na slici 1). Tada struja teče kroz namot faze B i u suprotnom smjeru kroz namot faze A. Rezultirajući vektor ppm. stator će zauzeti poziciju F3 u prostoru (vidi sliku 3).

Ako je rotor sada u položaju prikazanom na sl. 4, tada će se motor razviti prema 1 maksimalnom momentu pri kojem će se rotor okretati u smjeru kazaljke na satu. Kako se kut θ smanjuje, okretni moment će se smanjivati. Kada se rotor zakrene za 30 °, potrebno je prema grafikonu na sl. 2. prebacite struju u fazama motora tako da rezultirajući ppm vektorski stator bude u položaju F4 (vidi sliku 3). Da biste to učinili, isključite tranzistor VT3 i uključite tranzistor VT5.

Prebacivanje faza vrši se tranzistorskom sklopkom VT1-VT6 kojom upravlja senzor položaja rotora DR; u ovom slučaju, kut θ održava se unutar 90 ° ± 30 °, što odgovara maksimalnoj vrijednosti zakretnog momenta s najmanjim valovima. Pri ρn = 1 potrebno je napraviti šest prekidača po jednom okretaju rotora, dakle ppm. stator će napraviti puni krug (vidi sliku 3). Kada je broj pari polova veći od jedinice, rotacija ppm vektora statora, a time i rotora bit će 360/pn stupnjeva.

sl. 2. Ovisnost momenta motora o kutu između vektora toka statora i rotora (pri pn = 1)

sl. 3. Prostorni dijagram statora ppm pri prebacivanju faza motora ventila

sl. 4. Prostorni dijagram u motoričkom režimu

Podešavanje vrijednosti zakretnog momenta vrši se promjenom vrijednosti ppm. stator, tj. promjena srednje vrijednosti struje u namotima statora

gdje je: R1 otpor namota statora.

Budući da je tok motora konstantan, EMF inducirana u dva serijski spojena namota statora bit će proporcionalna brzini rotora.Jednadžba električne ravnoteže za strujne krugove statora bit će

Kada su sklopke isključene, struja u namotima statora ne nestaje odmah, već se zatvara preko reverznih dioda i filterskog kondenzatora C.

Stoga je podešavanjem napona napajanja motora U1 moguće prilagoditi veličinu struje statora i momenta motora

Lako je vidjeti da su dobiveni izrazi slični analognim izrazima za istosmjerni motor, pa su mehaničke karakteristike ventilskog motora u ovom krugu slične karakteristikama istosmjernog motora s neovisnom uzbudom pri Φ = const .

Izvršena je promjena napona napajanja motora bez četkica u razmatranom krugu metodom podešavanja širine pulsa… Promjenom radnog ciklusa impulsa tranzistora VT1-VT6 tijekom razdoblja njihovog uključivanja, moguće je prilagoditi prosječnu vrijednost napona koji se dovodi do namota statora motora.

Da bi se primijenio način zaustavljanja, algoritam rada tranzistorske sklopke mora se promijeniti na takav način da vektor ppm statora zaostaje za vektorom toka rotora. Tada će moment motora postati negativan. Budući da je na ulazu pretvarača ugrađen neregulirani ispravljač, regeneracija energije kočenja u ovom krugu je nemoguća.

Tijekom gašenja ponovno se puni kondenzator filtra C. Ograničenje napona na kondenzatorima provodi se povezivanjem otpora pražnjenja kroz tranzistor VT7. Na taj se način energija kočenja rasipa u otporu opterećenja.