Lai atrisinātu mūsdienu precīzo sistēmu vadības problēmas, arvien vairāk tiek izmantots bezsuku motors. To raksturo šādu ierīču lielā priekšrocība, kā arī aktīva mikroelektronikas skaitļošanas iespēju veidošana. Kā jūs zināt, tie var nodrošināt augstu griezes momenta blīvumu un energoefektivitāti salīdzinājumā ar cita veida motoriem.
Bezsuku motora shēma
Dzinējs sastāv no šādām daļām:
1. Korpusa aizmugure.
2. Stators.
3. Gultnis.
4. Magnētiskais disks (rotors).
5. Gultnis.
6. Spolēts stators.7. Korpusa priekšpuse.
Bezsuku motoram ir saistība starp statora un rotoru daudzfāzu tinumu. Tiem ir pastāvīgie magnēti un iebūvēts pozīcijas sensors. Ierīces pārslēgšana tiek realizēta, izmantojot vārstu pārveidotāju, kā rezultātā tā saņēma šādu nosaukumu.
Bezsuku motora ķēde sastāv no aizmugures vāka un sensoru iespiedshēmas plates, gultņa uzmavas, vārpstas ungultnis, rotora magnēti, izolācijas gredzens, tinums, Belleville atspere, starplikas, Hall sensors, izolācija, korpuss un vadi.
Gadījumā, ja tinumus savieno ar "zvaigzni", ierīcei ir lieli nemainīgi momenti, tāpēc šo komplektu izmanto asu vadīšanai. Ja tinumus nostiprina ar "trijstūri", tos var izmantot darbam ar lielu ātrumu. Visbiežāk polu pāru skaitu aprēķina pēc rotora magnētu skaita, kas palīdz noteikt elektrisko un mehānisko apgriezienu attiecību.
Statoru var izgatavot ar bezdzelzs vai dzelzs serdi. Izmantojot šādas konstrukcijas ar pirmo opciju, var nodrošināt, ka rotora magnēti netiek piesaistīti, bet tajā pašā momentā dzinēja efektivitāte tiek samazināta par 20%, jo samazinās nemainīgā griezes momenta vērtība.
No diagrammas redzams, ka statorā tinumos tiek ģenerēta strāva, savukārt rotorā tā tiek veidota ar lielas enerģijas pastāvīgo magnētu palīdzību.
Simboli: - VT1-VT7 - tranzistoru komunikatori; - A, B, C – tinumu fāzes;
- M – motora griezes moments;
- DR – rotora pozīcijas sensors; - U – motora barošanas sprieguma regulators;
- S (dienvidi), N (ziemeļi) – magnēta virziens;
- UZ – frekvences pārveidotājs;
- BR – ātrums sensors;
- VD – Zener diode;
- L ir induktors.
Motora diagramma parāda, ka viena no galvenajām priekšrocībām rotoram, kurā ir uzstādīti pastāvīgie magnēti, ir tā diametra samazināšana.un līdz ar to arī inerces momenta samazināšanās. Šādas ierīces var iebūvēt pašā ierīcē vai novietot uz tās virsmas. Šī indikatora samazināšanās ļoti bieži noved pie nelielām paša motora inerces momenta un uz tā vārpstas slodzes līdzsvara vērtībām, kas sarežģī piedziņas darbību. Šī iemesla dēļ ražotāji var piedāvāt standarta un 2–4 reizes lielāku inerces momentu.
Darba principi
Šodien ļoti populārs kļūst bezsuku motors, kura darbības princips ir balstīts uz to, ka ierīces kontrolleris sāk pārslēgt statora tinumus. Sakarā ar to magnētiskā lauka vektors vienmēr paliek nobīdīts par leņķi, kas tuvojas 900 (-900) attiecībā pret rotoru. Kontrolieris ir paredzēts, lai kontrolētu strāvu, kas pārvietojas pa motora tinumiem, ieskaitot statora magnētiskā lauka lielumu. Tāpēc ir iespējams pielāgot brīdi, kas iedarbojas uz ierīci. Leņķa eksponents starp vektoriem var noteikt griešanās virzienu, kas uz to iedarbojas.
Jāņem vērā, ka runa ir par elektriskajiem grādiem (tās ir daudz mazākas nekā ģeometriskās). Piemēram, ņemsim bezsuku motora ar rotoru aprēķinu, kuram ir 3 stabu pāri. Tad tā optimālais leņķis būs 900/3=300. Šie pāri paredz 6 komutācijas tinumu fāzes, tad izrādās, ka statora vektors var kustēties lēcienā par 600. No tā var redzēt, ka reālais leņķis starp vektoriem noteikti mainīsies no 600 līdz1200, sākot no rotora griešanās.
Vārsta motors, kura darbības princips ir balstīts uz pārslēgšanas fāžu rotāciju, kuras dēļ ierosmes plūsma tiek uzturēta ar relatīvi nemainīgu armatūras kustību, pēc to mijiedarbības sāk veidoties rotējošs brīdis. Viņš steidzas griezt rotoru tā, lai visas ierosmes un armatūras plūsmas sakristu kopā. Bet savā pagriezienā sensors sāk pārslēgt tinumus, un plūsma pāriet uz nākamo soli. Šajā brīdī iegūtais vektors pārvietosies, bet paliks pilnīgi nekustīgs attiecībā pret rotora plūsmu, kas galu galā radīs vārpstas griezes momentu.
Priekšrocības
Izmantojot darbā bezsuku motoru, varam atzīmēt tā priekšrocības:
- iespēja izmantot plašu diapazonu, lai mainītu ātrumu;
- augsta dinamika un veiktspēja;
- maksimālā pozicionēšanas precizitāte;
- zemas uzturēšanas izmaksas;
- ierīci var attiecināt uz sprādziendrošiem objektiem;
- spēj izturēt lielas pārslodzes griešanās brīdī;
- augsta efektivitāte, kas ir vairāk nekā 90%;
- ir bīdāmi elektroniskie kontakti, kas būtiski pagarina darba mūžu un kalpošanas laiku;
- ilgstošas darbības laikā nav elektromotora pārkaršanas.
Trūkumi
Neskatoties uz milzīgo priekšrocību skaitu, bezsuku motoram darbībā ir arī trūkumi:
- diezgan sarežģīta motora vadība;- salīdzinošiierīces augstā cena, jo tās konstrukcijā ir izmantots rotors, kuram ir dārgi pastāvīgie magnēti.
Nevēlēšanās motors
Vārsta pretestības motors ir ierīce, kurā ir nodrošināta pārslēgšanas magnētiskā pretestība. Tajā enerģijas pārveide notiek, mainoties tinumu induktivitātei, kas atrodas uz izteiktajiem statora zobiem, kad zobainais magnētiskais rotors pārvietojas. Ierīce saņem strāvu no elektriskā pārveidotāja, kas pārmaiņus pārslēdz motora tinumus stingri saskaņā ar rotora kustību.
Ieslēgtais pretestības motors ir sarežģīta sarežģīta sistēma, kurā darbojas kopā dažādas fiziskas dabas sastāvdaļas. Veiksmīgai šādu ierīču projektēšanai ir nepieciešamas padziļinātas zināšanas par mašīnu un mehānisko konstrukciju, kā arī elektroniku, elektromehāniku un mikroprocesoru tehnoloģijām.
Mūsdienīga ierīce darbojas kā elektromotors, kas darbojas kopā ar elektronisko pārveidotāju, kas tiek ražots ar integrētu tehnoloģiju, izmantojot mikroprocesoru. Tas ļauj veikt augstas kvalitātes dzinēja vadību ar vislabāko veiktspēju enerģijas apstrādē.
Dzinēja īpašības
Šādām ierīcēm ir augsta dinamika, liela pārslodzes jauda un precīza pozicionēšana. Tā kā nav kustīgu daļu,to izmantošana ir iespējama sprādzienbīstamā un agresīvā vidē. Šādus motorus sauc arī par bezsuku motoriem, to galvenā priekšrocība, salīdzinot ar kolektoru motoriem, ir ātrums, kas atkarīgs no slodzes griezes momenta barošanas sprieguma. Vēl viena svarīga īpašība ir tas, ka nav noberztu un beržu elementu, kas pārslēdz kontaktus, kas palielina ierīces lietošanas resursus.
BLDC motori
Visus līdzstrāvas motorus var saukt par bezsukām. Tie darbojas ar līdzstrāvu. Birstes komplekts ir paredzēts rotora un statora ķēžu elektriskai apvienošanai. Šāda daļa ir visneaizsargātākā, un to ir diezgan grūti uzturēt un remontēt.
BLDC motors darbojas pēc tāda paša principa kā visas šāda veida sinhronās ierīces. Tā ir slēgta sistēma, kurā ietilpst jaudas pusvadītāju pārveidotājs, rotora pozīcijas sensors un koordinators.
Maiņstrāvas maiņstrāvas motori
Šīs ierīces saņem strāvu no maiņstrāvas tīkla. Rotora griešanās ātrums un statora magnētiskā spēka pirmās harmonikas kustība pilnībā sakrīt. Šo dzinēju apakštipu var izmantot ar lielu jaudu. Šajā grupā ietilpst pakāpienu un reaktīvo vārstu ierīces. Pakāpienu ierīču atšķirīga iezīme ir diskrēta rotora leņķiskā nobīde tā darbības laikā. Tinumu barošana tiek veidota, izmantojot pusvadītāju komponentus. Vārsta motoru kontrolērotora secīga pārvietošana, kas rada tā jaudas pārslēgšanu no viena tinuma uz otru. Šo ierīci var iedalīt vienfāzu, trīs un daudzfāžu, no kurām pirmajā var būt palaišanas tinums vai fāzes maiņas ķēde, kā arī to var iedarbināt manuāli.
Sinhronā motora darbības princips
Vārsta sinhronais motors darbojas, pamatojoties uz rotora un statora magnētisko lauku mijiedarbību. Shematiski magnētisko lauku rotācijas laikā var attēlot ar to pašu magnētu plusiem, kas pārvietojas ar statora magnētiskā lauka ātrumu. Rotora lauku var attēlot arī kā pastāvīgo magnētu, kas rotē sinhroni ar statora lauku. Ja nav ārēja griezes momenta, kas tiek pielietots aparāta vārpstai, asis pilnībā sakrīt. Darbīgie pievilkšanas spēki iet pa visu stabu asi un var viens otru kompensēt. Leņķis starp tiem ir iestatīts uz nulli.
Ja mašīnas vārpstai tiek pielikts bremzēšanas moments, rotors virzās uz sāniem ar kavēšanos. Sakarā ar to pievilcīgie spēki tiek sadalīti komponentos, kas ir vērsti pa pozitīvo rādītāju asi un perpendikulāri polu asij. Ja tiek pielietots ārējs moments, kas rada paātrinājumu, tas ir, tas sāk darboties vārpstas griešanās virzienā, lauku mijiedarbības attēls pilnībā mainīsies uz pretējo. Leņķiskās nobīdes virziens sāk pārveidoties uz pretējo, un saistībā ar to mainās tangenciālo spēku virziens unelektromagnētiskais moments. Šajā scenārijā dzinējs kļūst par bremzi, un ierīce darbojas kā ģenerators, kas pārvērš vārpstai piegādāto mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Pēc tam tas tiek novirzīts uz tīklu, kas baro statoru.
Kad nav ārēja, izcilā pola moments sāks ieņemt stāvokli, kurā statora magnētiskā lauka polu ass sakritīs ar garenisko. Šis izvietojums atbildīs minimālajai plūsmas pretestībai statorā.
Ja mašīnas vārpstai tiek piemērots bremzēšanas moments, rotors novirzīsies, savukārt statora magnētiskais lauks tiks deformēts, jo plūsmai ir tendence aizvērties ar vismazāko pretestību. Lai to noteiktu, ir nepieciešamas spēka līnijas, kuru virziens katrā no punktiem atbildīs spēka kustībai, tātad lauka maiņa novedīs pie tangenciālas mijiedarbības parādīšanās.
Aplūkojot visus šos procesus sinhronajos motoros, mēs varam identificēt dažādu mašīnu atgriezeniskuma demonstratīvo principu, tas ir, jebkura elektriskā aparāta spēju mainīt pārveidotās enerģijas virzienu uz pretējo.
Pastāvīgā magnēta bezsuku motori
Pastāvīgo magnētu motoru izmanto nopietniem aizsardzības un rūpnieciskiem lietojumiem, jo šādai ierīcei ir liela jaudas rezerve un efektivitāte.
Šīs ierīces visbiežāk izmanto nozarēs, kur salīdzinoši zems enerģijas patēriņš unmazi izmēri. Tiem var būt dažādi izmēri, bez tehnoloģiskiem ierobežojumiem. Tajā pašā laikā lielas ierīces nav pilnīgi jaunas, tās visbiežāk ražo uzņēmumi, kas cenšas pārvarēt ekonomiskās grūtības, kas ierobežo šo ierīču klāstu. Tiem ir savas priekšrocības, starp kurām ir augsta efektivitāte rotora zudumu un liela jaudas blīvuma dēļ. Lai vadītu bezsuku motorus, ir nepieciešama mainīgas frekvences piedziņa.
Izmaksu un ieguvumu analīze liecina, ka pastāvīgā magnēta ierīces ir daudz labāk ieteicamas nekā citas alternatīvas tehnoloģijas. Visbiežāk tos izmanto nozarēs ar diezgan smagu kuģu dzinēju darbības grafiku, militārajā un aizsardzības rūpniecībā un citās vienībās, kuru skaits nepārtraukti pieaug.
Reaktīvo dzinēju
Ieslēgtais pretestības motors darbojas, izmantojot divfāžu tinumus, kas ir uzstādīti ap diametrāli pretējiem statora poliem. Strāvas padeve virzās uz rotoru atbilstoši poliem. Tādējādi viņa pretestība ir pilnībā samazināta līdz minimumam.
Roku darbs līdzstrāvas motors nodrošina augstu efektīvu piedziņas ātrumu ar optimizētu magnētismu atpakaļgaitas darbībai. Informācija par rotora atrašanās vietu tiek izmantota, lai kontrolētu sprieguma padeves fāzes, jo tas ir optimāli, lai panāktu nepārtrauktu un vienmērīgu griezes momentu.griezes moments un augsta efektivitāte.
Reaktīvā dzinēja radītie signāli tiek uzlikti uz induktivitātes leņķiskās nepiesātinātās fāzes. Minimālā pola pretestība pilnībā atbilst ierīces maksimālajai induktivitātei.
Pozitīvu momentu var iegūt tikai leņķos, kad rādītāji ir pozitīvi. Pie maziem ātrumiem fāzes strāvai noteikti jābūt ierobežotai, lai aizsargātu elektroniku no augstām voltsekundēm. Pārveidošanas mehānismu var ilustrēt ar reaktīvās enerģijas līniju. Jaudas sfēra raksturo jaudu, kas tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā. Pēkšņas izslēgšanas gadījumā pārpalikums vai atlikušais spēks atgriežas statorā. Magnētiskā lauka ietekmes uz ierīces veiktspēju minimālie rādītāji ir tās galvenā atšķirība no līdzīgām ierīcēm.
