Za reševanje težav pri krmiljenju sodobnih preciznih sistemov se vse pogosteje uporablja brezkrtačni motor. Za to je značilna velika prednost takšnih naprav, pa tudi aktivna tvorba računskih zmogljivosti mikroelektronike. Kot veste, lahko zagotovijo visoko dolgo gostoto navora in energetsko učinkovitost v primerjavi z drugimi vrstami motorjev.
Shema brezkrtačnega motorja
Motor je sestavljen iz naslednjih delov:
1. Zadnji del ohišja.
2. Stator.
3. Ležaj.
4. Magnetni disk (rotor).
5. Ležaj.
6. Navit stator.7. Sprednja stran ohišja.
Brezkrtačni motor ima razmerje med polifaznim navitjem statorja in rotorja. Imajo trajne magnete in vgrajen senzor položaja. Preklapljanje naprave je izvedeno s pretvornikom ventilov, zaradi česar je dobila takšno ime.
Vezje brezkrtačnega motorja je sestavljeno iz zadnjega pokrova in tiskanega vezja senzorjev, ležajne puše, gredi inležaj, rotorski magneti, izolacijski obroč, navitje, vzmet Belleville, distančnik, Hall senzor, izolacija, ohišje in žice.
V primeru povezovanja navitij z "zvezdo" ima naprava velike konstantne momente, zato se ta sklop uporablja za krmiljenje osi. V primeru pritrditve navitij s "trikotnikom" jih je mogoče uporabiti za delo pri visokih hitrostih. Najpogosteje se število parov polov izračuna s številom rotorskih magnetov, ki pomagajo določiti razmerje med električnimi in mehanskimi vrtljaji.
Stator je lahko izdelan z jedrom brez železa ali jedrom iz železa. Z uporabo takšnih zasnov s prvo možnostjo je mogoče zagotoviti, da se magneti rotorja ne pritegnejo, hkrati pa se izkoristek motorja zmanjša za 20 % zaradi zmanjšanja vrednosti konstantnega navora.
Iz diagrama je razvidno, da v statorju nastaja tok v navitjih, v rotorju pa s pomočjo visokoenergetskih trajnih magnetov.
Simboli: - VT1-VT7 - tranzistorski komunikatorji; - A, B, C – faze navitja;
- M – navor motorja;
- DR – senzor položaja rotorja; - U – regulator napetosti motorja;
- S (jug), N (sever) – smer magneta;
- UZ – frekvenčni pretvornik;
- BR – hitrost senzor;
- VD – zener dioda;
- L je induktor.
Diagram motorja kaže, da je ena od glavnih prednosti rotorja, v katerega so nameščeni trajni magneti, zmanjšanje njegovega premerain posledično zmanjšanje vztrajnostnega momenta. Takšne naprave so lahko vgrajene v samo napravo ali nameščene na njeni površini. Zmanjšanje tega kazalnika zelo pogosto vodi do majhnih vrednosti ravnovesja vztrajnostnega momenta samega motorja in obremenitve, ki se pripelje na njegovo gred, kar otežuje delovanje pogona. Iz tega razloga lahko proizvajalci ponudijo standardni in 2-4 krat večji vztrajnostni moment.
Načela dela
Danes postaja zelo priljubljen brezkrtačni motor, katerega načelo delovanja temelji na dejstvu, da krmilnik naprave začne preklapljati navitja statorja. Zaradi tega vektor magnetnega polja vedno ostane premaknjen za kot, ki se približuje 900 (-900) glede na rotor. Krmilnik je zasnovan za nadzor toka, ki se premika skozi navitja motorja, vključno z velikostjo magnetnega polja statorja. Zato je mogoče prilagoditi trenutek, ki deluje na napravo. Eksponent kota med vektorji lahko določi smer vrtenja, ki deluje nanj.
Upoštevati je treba, da govorimo o električnih stopinjah (so precej manjše od geometrijskih). Za primer vzemimo izračun brezkrtačnega motorja z rotorjem, ki ima 3 pare polov. Potem bo njegov optimalni kot 900/3=300. Ti pari zagotavljajo 6 faz preklopnih navitij, nato se izkaže, da se vektor statorja lahko premika v skokih po 600. Iz tega je razvidno, da se bo realni kot med vektorjema nujno spreminjal od 600 do1200 od vrtenja rotorja.
Motor ventila, katerega načelo delovanja temelji na vrtenju preklopnih faz, zaradi česar se vzbujevalni tok vzdržuje s sorazmerno stalnim gibanjem armature, potem ko njihova interakcija začne tvoriti vrtljivo trenutek. Hiti vrteti rotor tako, da vsi tokovi vzbujanja in armature sovpadajo skupaj. Toda med zavojem senzor začne preklapljati navitja in tok se premakne na naslednji korak. Na tej točki se bo dobljeni vektor premaknil, vendar bo ostal popolnoma nepremičen glede na tok rotorja, kar bo sčasoma ustvarilo navor gredi.
Ugodnosti
Z uporabo brezkrtačnega motorja pri delu lahko opazimo njegove prednosti:
- možnost uporabe širokega razpona za spreminjanje hitrosti;
- visoka dinamika in zmogljivost;
- največja natančnost pozicioniranja;
- nizki stroški vzdrževanja;
- napravo lahko pripišemo eksplozivno varnim predmetom;
- ima sposobnost prenašanja velikih preobremenitev v trenutku vrtenja;
- visoka učinkovitost, ki je več kot 90%;
- obstajajo drsni elektronski kontakti, ki znatno podaljšajo življenjsko dobo in življenjsko dobo;
- brez pregrevanja elektromotorja med dolgotrajnim delovanjem.
pomanjkljivosti
Kljub velikemu številu prednosti ima brezkrtačni motor tudi slabosti pri delovanju:
- precej zapleteno krmiljenje motorja;- relativnovisoka cena naprave zaradi uporabe rotorja v svoji zasnovi, ki ima drage trajne magnete.
Odporni motor
Motor z uporom ventila je naprava, v kateri je zagotovljena preklopna magnetna upornost. V njem pride do pretvorbe energije zaradi spremembe induktivnosti navitij, ki se nahajajo na izrazitih zobeh statorja, ko se premika zobati magnetni rotor. Naprava prejema napajanje iz električnega pretvornika, ki izmenično preklaplja navitja motorja v strogosti glede na gibanje rotorja.
Preklopni reluktantni motor je kompleksen kompleksen sistem, v katerem komponente različnih fizičnih lastnosti delujejo skupaj. Uspešno načrtovanje takšnih naprav zahteva poglobljeno poznavanje strojnega in mehanskega oblikovanja ter elektronike, elektromehanike in mikroprocesorske tehnologije.
Sodobna naprava deluje kot elektromotor, ki deluje v povezavi z elektronskim pretvornikom, ki je izdelan po integrirani tehnologiji z uporabo mikroprocesorja. Omogoča vam izvajanje visokokakovostnega krmiljenja motorja z najboljšo zmogljivostjo pri predelavi energije.
Lastnosti motorja
Takšne naprave imajo visoko dinamiko, visoko preobremenitveno zmogljivost in natančno pozicioniranje. Ker ni gibljivih delov,njihova uporaba je možna v eksplozivno agresivnem okolju. Takšne motorje imenujemo tudi brezkrtačni motorji, njihova glavna prednost v primerjavi s kolektorskimi motorji je hitrost, ki je odvisna od napajalne napetosti navornega momenta. Druga pomembna lastnost je tudi odsotnost brusnih in drgnih elementov, ki preklapljajo kontakte, kar poveča vir uporabe naprave.
BLDC motorji
Vse enosmerne motorje lahko imenujemo brezkrtačne. Delujejo na enosmerni tok. Krtačni sklop je predviden za električno združevanje tokokrogov rotorja in statorja. Takšen del je najbolj ranljiv in ga je precej težko vzdrževati in popravljati.
Motor BLDC deluje po enakem principu kot vse sinhrone naprave te vrste. Je zaprt sistem, ki vključuje močnostni polprevodniški pretvornik, senzor položaja rotorja in koordinator.
AC AC motorji
Te naprave se napajajo iz električnega omrežja. Hitrost vrtenja rotorja in gibanje prve harmonike magnetne sile statorja popolnoma sovpadata. Ta podtip motorjev se lahko uporablja pri velikih močeh. Ta skupina vključuje naprave s stopenjskimi in reaktivnimi ventili. Posebnost koračnih naprav je diskretni kotni premik rotorja med njegovim delovanjem. Napajanje navitij je oblikovano s pomočjo polprevodniških komponent. Motor ventila krmilizaporedni premik rotorja, ki ustvarja preklapljanje njegove moči iz enega navitja v drugega. To napravo lahko razdelimo na enofazno, trifazno in večfazno, od katerih lahko prva vsebuje začetno navitje ali fazno preklopno vezje, prav tako pa se lahko zažene ročno.
Načelo delovanja sinhronega motorja
Sinhroni motor ventila deluje na podlagi interakcije magnetnih polj rotorja in statorja. Shematično lahko magnetno polje med vrtenjem predstavimo s plusi istih magnetov, ki se premikajo s hitrostjo magnetnega polja statorja. Polje rotorja lahko upodobimo tudi kot trajni magnet, ki se vrti sinhrono s poljem statorja. V odsotnosti zunanjega navora, ki deluje na gred aparata, osi popolnoma sovpadata. Delujoče sile privlačnosti potekajo vzdolž celotne osi polov in se lahko medsebojno kompenzirajo. Kot med njima je nastavljen na nič.
Če zavorni moment deluje na gred stroja, se rotor premakne v stran z zamudo. Zaradi tega so privlačne sile razdeljene na komponente, ki so usmerjene vzdolž osi pozitivnih kazalnikov in pravokotno na os polov. Če se uporabi zunanji moment, ki ustvarja pospešek, torej začne delovati v smeri vrtenja gredi, se bo slika interakcije polj popolnoma spremenila v nasprotno. Smer kotnega premika se začne spreminjati v nasprotno in v povezavi s tem se spremeni smer tangencialnih sil inelektromagnetni moment. V tem scenariju motor postane zavora, naprava pa deluje kot generator, ki pretvarja mehansko energijo, ki se dovaja na gred, v električno energijo. Nato se preusmeri v omrežje, ki napaja stator.
Ko ni zunanjega, bo moment izstopajočega pola začel zavzemati položaj, v katerem bo os polov statorskega magnetnega polja sovpadala z vzdolžno. Ta postavitev bo ustrezala minimalnemu pretočnemu uporu v statorju.
Če je zavorni moment uporabljen na gredi stroja, bo rotor odstopal, medtem ko se bo magnetno polje statorja deformiralo, saj se tok nagiba k zaprtju pri najmanjšem uporu. Za njegovo določitev so potrebne črte sile, katerih smer na vsaki od točk bo ustrezala gibanju sile, zato bo sprememba polja vodila do pojava tangencialne interakcije.
Po upoštevanju vseh teh procesov v sinhronih motorjih lahko ugotovimo demonstracijski princip reverzibilnosti različnih strojev, to je sposobnost katerega koli električnega aparata, da spremeni smer pretvorjene energije v nasprotno.
Brezkrtačni motorji s trajnim magnetom
Motor s trajnim magnetom se uporablja za resne obrambne in industrijske aplikacije, saj ima taka naprava veliko rezervo moči in učinkovitost.
Te naprave se najpogosteje uporabljajo v panogah, kjer je relativno nizka poraba energije inmajhne dimenzije. Lahko so različnih dimenzij, brez tehnoloških omejitev. Hkrati pa velike naprave niso povsem nove, najpogosteje jih proizvajajo podjetja, ki poskušajo premagati ekonomske težave, ki omejujejo obseg teh naprav. Imajo svoje prednosti, med katerimi so visoka učinkovitost zaradi izgub rotorja in velika gostota moči. Za krmiljenje brezkrtačnih motorjev potrebujete frekvenčni pogon.
Analiza stroškov in koristi kaže, da so naprave s trajnimi magneti veliko bolj zaželene kot druge alternativne tehnologije. Najpogosteje se uporabljajo v panogah s precej težkim urnikom delovanja ladijskih motorjev, v vojaški in obrambni industriji ter drugih enotah, katerih število se nenehno povečuje.
reaktivni motor
Preklopni reluktantni motor deluje z uporabo dvofaznih navitij, ki so nameščena okoli diametralno nasprotnih statorskih polov. Napajalnik se premika proti rotorju glede na poli. Tako je njegovo nasprotovanje popolnoma zmanjšano na minimum.
Ročno izdelan enosmerni motor zagotavlja visoko učinkovito pogonsko hitrost z optimiziranim magnetizmom za vzvratno delovanje. Podatki o lokaciji rotorja se uporabljajo za nadzor faz napajalne napetosti, saj je to optimalno za dosego neprekinjenega in gladkega navora.navor in visoka učinkovitost.
Signali, ki jih proizvaja reaktivni motor, so naloženi na kotno nenasičeno fazo induktivnosti. Najmanjša polna upornost v celoti ustreza največji induktivnosti naprave.
Pozitiven trenutek je mogoče doseči le pri kotih, ko so kazalniki pozitivni. Pri nizkih hitrostih mora biti fazni tok nujno omejen, da se elektronika zaščiti pred visokimi volt-sekundami. Mehanizem pretvorbe lahko ponazorimo z linijo jalove energije. Sfera moči označuje moč, ki se pretvori v mehansko energijo. V primeru nenadnega izklopa se presežna ali preostala sila vrne na stator. Minimalni kazalniki vpliva magnetnega polja na delovanje naprave so njena glavna razlika od podobnih naprav.
