Motor injap

Mesin DC, sebagai peraturan, mempunyai penunjuk teknikal dan ekonomi yang lebih tinggi (kelinearan ciri, kecekapan tinggi, dimensi kecil, dll.) daripada mesin arus ulang-alik. Kelemahan yang ketara ialah kehadiran alat berus, yang mengurangkan kebolehpercayaan, meningkatkan momen inersia, mencipta gangguan radio, bahaya letupan, dsb. Oleh itu, secara semula jadi, tugas mencipta motor DC tanpa sentuh (tanpa berus).

Penyelesaian kepada masalah ini menjadi mungkin dengan kemunculan peranti semikonduktor. Dalam motor DC tanpa sentuh, dipanggil motor arus injap malar, set berus digantikan oleh suis semikonduktor, angker adalah pegun, pemutar adalah magnet kekal.

Prinsip operasi enjin injap

Motor injap difahamkan sebagai sistem pemacu elektrik berubah-ubah yang terdiri daripada motor elektrik arus ulang-alik yang berstruktur serupa dengan mesin segerak, penukar injap dan peranti kawalan yang menyediakan pertukaran litar penggulungan motor bergantung pada kedudukan pemutar motor.Dalam pengertian ini, motor injap adalah serupa dengan motor DC di mana, melalui suis komutasi, pusingan belitan angker, yang terletak di bawah kutub medan, disambungkan.

Motor DC ialah peranti elektromekanikal kompleks yang menggabungkan mesin elektrik paling ringkas dan sistem kawalan elektronik.

Motor arus terus mempunyai kelemahan yang serius, terutamanya disebabkan oleh kehadiran pengumpul berus:

1. Kebolehpercayaan radas pengumpul yang tidak mencukupi, keperluan untuk penyelenggaraan berkala.

2. Nilai voltan angker terhad dan, oleh itu, kuasa motor DC, yang mengehadkan penggunaannya untuk pemacu berkelajuan tinggi dan berkuasa tinggi.

3. Kapasiti beban lampau terhad bagi motor DC, mengehadkan kadar perubahan arus angker, yang penting untuk pemacu elektrik yang sangat dinamik.

Dalam enjin injap, kelemahan ini tidak nyata, kerana di sini suis pengumpul berus digantikan dengan suis bukan sentuhan yang dibuat pada thyristor (untuk pemacu berkuasa tinggi) atau transistor (untuk pemacu dengan kuasa sehingga 200 kW ). Berdasarkan ini, motor injap yang berstruktur berdasarkan mesin segerak sering dipanggil motor DC tanpa sentuh.

Dari segi kebolehkawalan, motor tanpa berus juga serupa dengan motor DC—kelajuannya dilaraskan dengan mengubah magnitud voltan DC yang digunakan. Oleh kerana kualiti pengawalseliaan yang baik, motor injap digunakan secara meluas untuk memacu pelbagai robot, mesin pemotong logam, mesin industri dan mekanisme.

Transistor magnet kekal komutator dengan pemacu elektrik

Motor injap jenis ini dibuat berdasarkan mesin segerak tiga fasa dengan magnet kekal pada pemutar. Belitan stator tiga fasa dibekalkan dengan arus terus dibekalkan secara bersiri kepada dua belitan fasa bersambung siri. Pensuisan belitan dijalankan oleh suis transistor yang dibuat mengikut litar jambatan tiga fasa. Suis transistor dibuka dan ditutup bergantung pada kedudukan pemutar motor. Gambar rajah motor injap ditunjukkan dalam rajah.

Rajah. 1. Gambar rajah motor injap dengan suis transistor

Tork yang dicipta oleh motor ditentukan oleh interaksi dua benang:

• pemegun yang dicipta oleh arus dalam belitan pemegun,

• rotor dicipta daripada magnet kekal bertenaga tinggi (berasaskan aloi samarium-kobalt dan lain-lain).

di mana: θ ialah sudut pepejal antara vektor fluks stator dan rotor; pn ialah bilangan pasangan tiang.

Fluks magnet stator cenderung untuk memutarkan rotor magnet kekal supaya fluks rotor sepadan dengan arah dengan fluks stator (jangan lupa jarum magnet, kompas).

Momen terbesar yang dicipta pada aci pemutar akan berada pada sudut antara vektor fluks bersamaan dengan π / 2 dan akan berkurangan kepada sifar apabila aliran fluks menghampiri. Pergantungan ini ditunjukkan dalam Rajah. 2.

Mari kita pertimbangkan gambarajah spatial vektor fluks yang sepadan dengan mod motor (dengan bilangan pasangan kutub pn = 1). Katakan bahawa pada masa ini transistor VT3 dan VT2 dihidupkan (lihat rajah dalam Rajah 1). Kemudian arus mengalir melalui belitan fasa B dan dalam arah bertentangan melalui belitan fasa A. Ppm vektor yang terhasil. pemegun akan menduduki kedudukan F3 dalam ruang (lihat rajah 3).

Jika pemutar kini berada dalam kedudukan yang ditunjukkan dalam rajah. 4, maka motor akan berkembang mengikut 1 tork maksimum di mana pemutar akan berputar mengikut arah jam. Apabila sudut θ berkurangan, tork akan berkurangan. Apabila pemutar diputar 30 °, ia perlu mengikut graf dalam rajah. 2. tukarkan arus dalam fasa motor supaya pemegun vektor ppm yang terhasil berada pada kedudukan F4 (lihat Rajah 3). Untuk melakukan ini, matikan transistor VT3 dan hidupkan transistor VT5.

Pensuisan fasa dijalankan oleh suis transistor VT1-VT6 yang dikawal oleh sensor kedudukan rotor DR; dalam kes ini, sudut θ dikekalkan dalam 90 ° ± 30 °, yang sepadan dengan nilai tork maksimum dengan riak terkecil. Pada ρn = 1, enam suis mesti dibuat setiap satu pusingan pemutar, oleh itu ppm. stator akan membuat revolusi penuh (lihat Rajah 3). Apabila bilangan pasangan kutub lebih besar daripada kesatuan, putaran vektor ppm pemegun dan oleh itu pemutar akan menjadi 360/pn darjah.

Rajah. 2. Kebergantungan tork motor pada sudut antara vektor fluks stator dan rotor (pada pn = 1)

Rajah. 3. Rajah spatial stator ppm apabila menukar fasa motor injap

Rajah. 4. Gambar rajah ruang dalam mod motor

Pelarasan nilai tork dilakukan dengan menukar nilai ppm. stator, i.e. perubahan dalam nilai purata arus dalam belitan stator

di mana: R1 ialah rintangan belitan stator.

Oleh kerana fluks motor adalah malar, emf teraruh dalam dua belitan stator bersambung siri akan berkadar dengan kelajuan pemutar.Persamaan keseimbangan elektrik untuk litar stator ialah

Apabila suis dimatikan, arus dalam belitan stator tidak hilang serta-merta, tetapi ditutup melalui diod terbalik dan kapasitor penapis C.

Oleh itu, dengan melaraskan voltan bekalan motor U1, adalah mungkin untuk melaraskan magnitud arus pemegun dan tork motor.

Adalah mudah untuk melihat bahawa ungkapan yang diperolehi adalah serupa dengan ungkapan analog untuk motor DC, dengan keputusan bahawa ciri-ciri mekanikal motor injap dalam litar ini adalah serupa dengan ciri-ciri motor DC dengan pengujaan bebas pada Φ = const .

Perubahan dibuat dalam voltan bekalan motor tanpa berus dalam litar yang sedang dipertimbangkan dengan kaedah pelarasan lebar nadi… Dengan menukar kitaran tugas denyutan transistor VT1-VT6 semasa tempoh kemasukannya, adalah mungkin untuk melaraskan nilai purata voltan yang dibekalkan kepada belitan stator motor.

Untuk menggunakan mod berhenti, algoritma operasi suis transistor mesti diubah sedemikian rupa sehingga vektor ppm stator ketinggalan vektor fluks pemutar. Kemudian tork motor akan menjadi negatif. Oleh kerana penerus yang tidak terkawal dipasang pada input penukar, penjanaan semula tenaga brek dalam litar ini adalah mustahil.

Semasa penutupan, kapasitor penapis C dicas semula. Had voltan pada kapasitor dijalankan dengan menyambungkan rintangan nyahcas melalui transistor VT7. Dengan cara ini, tenaga brek dilesapkan dalam rintangan beban.