Siekiant išspręsti šiuolaikinių tiksliųjų sistemų valdymo problemas, vis dažniau naudojamas bešepetėlis variklis. Tai pasižymi dideliu tokių įrenginių pranašumu, taip pat aktyviu mikroelektronikos skaičiavimo galimybių formavimu. Kaip žinote, jie gali užtikrinti didelį sukimo momento tankį ir energijos vartojimo efektyvumą, palyginti su kitų tipų varikliais.
Bešepetėlio variklio schema
Variklis susideda iš šių dalių:
1. Dėklo nugarėlė.
2. Statorius.
3. Guolis.
4. Magnetinis diskas (rotorius).
5. Guolis.
6. Suvyniotas statorius.7. Dėklo priekis.
Bešepetėlis variklis turi ryšį tarp statoriaus ir rotoriaus daugiafazės apvijos. Juose yra nuolatiniai magnetai ir įmontuotas padėties jutiklis. Įrenginio perjungimas įgyvendinamas naudojant vožtuvo keitiklį, dėl kurio jis gavo tokį pavadinimą.
Bešepetėlio variklio grandinę sudaro galinis dangtis ir jutiklių spausdintinė plokštė, guolio įvorė, velenas irguolis, rotoriaus magnetai, izoliacinis žiedas, apvija, Belleville spyruoklė, tarpiklis, Holo jutiklis, izoliacija, korpusas ir laidai.
Apvijų sujungimo su "žvaigždute" atveju įrenginys turi didelius pastovius momentus, todėl šis mazgas naudojamas ašims valdyti. Tuo atveju, kai apvijos tvirtinamos „trikampiu“, jas galima naudoti dirbant dideliu greičiu. Dažniausiai polių porų skaičius apskaičiuojamas pagal rotoriaus magnetų skaičių, kurie padeda nustatyti elektrinių ir mechaninių apsisukimų santykį.
Statorius gali būti pagamintas be geležies arba su geležine šerdimi. Naudojant tokias konstrukcijas su pirmuoju variantu, galima užtikrinti, kad rotoriaus magnetai nepritrauktų, tačiau tuo pačiu momentu variklio efektyvumas sumažėja 20% dėl nuolatinio sukimo momento vertės sumažėjimo.
Iš diagramos matyti, kad statoriaus srovė generuojama apvijose, o rotoriuje sukuriama didelės energijos nuolatinių magnetų pagalba.
Simboliai: - VT1-VT7 - tranzistoriniai komunikatoriai; - A, B, C – apvijų fazės;
- M – variklio sukimo momentas;
- DR – rotoriaus padėties jutiklis; - U – variklio maitinimo įtampos reguliatorius;
- S (pietus), N (šiaurė) – magneto kryptis;
- UZ – dažnio keitiklis;
- BR – greitis jutiklis;
- VD – zenerio diodas;
- L yra induktorius.
Variklio diagrama rodo, kad vienas iš pagrindinių rotoriaus, kuriame sumontuoti nuolatiniai magnetai, privalumų yra jo skersmens sumažinimasir dėl to inercijos momento sumažėjimas. Tokie įtaisai gali būti įmontuoti į patį įrenginį arba ant jo paviršiaus. Šio rodiklio sumažėjimas labai dažnai lemia mažas paties variklio inercijos momento ir jo veleno apkrovos balanso vertes, o tai apsunkina pavaros veikimą. Dėl šios priežasties gamintojai gali pasiūlyti standartinį ir 2–4 kartus didesnį inercijos momentą.
Darbo principai
Šiandien labai populiarėja bešepetėlis variklis, kurio veikimo principas pagrįstas tuo, kad įrenginio valdiklis pradeda perjungti statoriaus apvijas. Dėl šios priežasties magnetinio lauko vektorius visada lieka pasislinkęs kampu, artėjančiu 900 (-900) rotoriaus atžvilgiu. Valdiklis skirtas valdyti srovę, kuri juda per variklio apvijas, įskaitant statoriaus magnetinio lauko dydį. Todėl galima reguliuoti momentą, kuris veikia įrenginį. Kampo tarp vektorių eksponentas gali nustatyti jį veikiančią sukimosi kryptį.
Reikėtų atsižvelgti į tai, kad kalbame apie elektrinius laipsnius (jie yra daug mažesni nei geometriniai). Pavyzdžiui, paskaičiuokime bešepetį variklį su rotoriumi, kuris turi 3 poras polių. Tada jo optimalus kampas bus 900/3=300. Šios poros numato 6 perjungimo apvijų fazes, tada paaiškėja, kad statoriaus vektorius gali judėti šuoliais po 600. Iš to matyti, kad tikrasis kampas tarp vektorių būtinai svyruos nuo 600 iki1200 pradedant nuo rotoriaus sukimosi.
Ventuvo variklis, kurio veikimo principas pagrįstas perjungimo fazių sukimu, dėl kurio žadinimo srautas palaikomas santykinai pastoviu armatūros judėjimu, jiems sąveikaujant pradeda formuotis besisukantis momentas. Jis puola sukti rotorių taip, kad visi sužadinimo ir armatūros srautai sutaptų. Tačiau savo ruožtu jutiklis pradeda perjungti apvijas, o srautas pereina į kitą žingsnį. Šiuo metu gautas vektorius judės, bet liks visiškai nejudantis rotoriaus srauto atžvilgiu, o tai galiausiai sukurs veleno sukimo momentą.
Privalumai
Naudodami bešepetį variklį darbe galime pastebėti jo pranašumus:
- galimybė naudoti platų diapazoną greičio keitimui;
- aukšta dinamika ir našumas;
- maksimalus padėties nustatymo tikslumas;
- mažos priežiūros išlaidos;
- įrenginys gali būti priskirtas sprogimui atspariems objektams;
- turi galimybę atlaikyti dideles perkrovas sukimosi momentu;
- didelis efektyvumas, kuris yra daugiau nei 90 %;
- yra slankiojantys elektroniniai kontaktai, kurie žymiai padidina tarnavimo laiką ir tarnavimo laiką;
- ilgalaikio veikimo metu neperkaistų elektros variklis.
Defektai
Nepaisant daugybės privalumų, bešepetėlis variklis turi ir veikimo trūkumų:
- gana sudėtingas variklio valdymas;- palygintiaukšta įrenginio kaina, nes jo konstrukcijoje naudojamas rotorius, kuriame yra brangūs nuolatiniai magnetai.
Atsparumo variklis
Vožtuvo pasipriešinimo variklis yra įtaisas, kuriame yra perjungimo magnetinė varža. Jame energijos konversija įvyksta pasikeitus apvijų, kurios yra ant ryškių statoriaus dantų, induktyvumo, kai juda dantytas magnetinis rotorius. Įrenginys gauna energiją iš elektros keitiklio, kuris pakaitomis griežtai perjungia variklio apvijas pagal rotoriaus judėjimą.
Perjungiamas pasipriešinimo variklis yra sudėtinga sudėtinga sistema, kurioje įvairios fizinės prigimties komponentai veikia kartu. Norint sėkmingai kurti tokius įrenginius, reikia išsamių žinių apie mašinų ir mechaninį projektavimą, taip pat elektroniką, elektromechaniką ir mikroprocesorių technologijas.
Šiuolaikinis įrenginys veikia kaip elektros variklis, veikiantis kartu su elektroniniu keitikliu, kuris gaminamas naudojant integruotą technologiją naudojant mikroprocesorių. Tai leidžia atlikti aukštos kokybės variklio valdymą su geriausiu energijos apdorojimo našumu.
Variklio savybės
Tokie įrenginiai pasižymi didele dinamika, didele perkrovos galia ir tiksliu padėties nustatymu. Kadangi nėra judančių dalių,jų naudojimas galimas sprogioje agresyvioje aplinkoje. Tokie varikliai dar vadinami bešepetėliais, kurių pagrindinis privalumas, lyginant su kolektoriniais varikliais, yra greitis, priklausantis nuo apkrovos momento maitinimo įtampos. Be to, kita svarbi savybė yra tai, kad nėra trinančių ir besitrinančių elementų, perjungiančių kontaktus, o tai padidina įrenginio naudojimo išteklius.
BLDC varikliai
Visi nuolatinės srovės varikliai gali būti vadinami be šepetėlių. Jie veikia nuolatine srove. Šepečio mazgas skirtas elektriniam rotoriaus ir statoriaus grandinių sujungimui. Tokia dalis yra labiausiai pažeidžiama, ją gana sunku prižiūrėti ir taisyti.
BLDC variklis veikia tuo pačiu principu kaip ir visi šio tipo sinchroniniai įrenginiai. Tai uždara sistema, apimanti galios puslaidininkinį keitiklį, rotoriaus padėties jutiklį ir koordinatorių.
AC kintamosios srovės varikliai
Šie įrenginiai gauna maitinimą iš kintamosios srovės tinklo. Rotoriaus sukimosi greitis ir statoriaus magnetinės jėgos pirmosios harmonikos judėjimas visiškai sutampa. Šio potipio varikliai gali būti naudojami esant didelei galiai. Į šią grupę įeina žingsniniai ir reaktyvūs vožtuvų įtaisai. Išskirtinis laiptelių įtaisų bruožas yra diskretiškas kampinis rotoriaus poslinkis jo veikimo metu. Apvijų maitinimas formuojamas naudojant puslaidininkinius komponentus. Vožtuvo variklį valdonuoseklus rotoriaus poslinkis, kuris sukuria jo galios perjungimą iš vienos apvijos į kitą. Šį įrenginį galima suskirstyti į vienfazį, trifazį ir daugiafazį, iš kurių pirmasis gali turėti paleidimo apviją arba fazės poslinkio grandinę, taip pat paleisti rankiniu būdu.
Sinchroninio variklio veikimo principas
Ventuvo sinchroninis variklis veikia rotoriaus ir statoriaus magnetinių laukų sąveikos pagrindu. Schematiškai magnetinį lauką sukimosi metu galima pavaizduoti tų pačių magnetų pliusais, kurie juda statoriaus magnetinio lauko greičiu. Rotoriaus laukas taip pat gali būti pavaizduotas kaip nuolatinis magnetas, kuris sukasi sinchroniškai su statoriaus lauku. Jei nėra išorinio sukimo momento, kuris yra taikomas aparato velenui, ašys visiškai sutampa. Veikiančios traukos jėgos eina per visą polių ašį ir gali viena kitą kompensuoti. Kampas tarp jų nustatytas į nulį.
Jei mašinos velenui taikomas stabdymo momentas, rotorius juda į šoną su uždelsimu. Dėl šios priežasties traukos jėgos yra suskirstytos į komponentus, nukreiptus išilgai teigiamų rodiklių ašies ir statmenos polių ašiai. Jei taikomas išorinis momentas, kuris sukuria pagreitį, tai yra, jis pradeda veikti veleno sukimosi kryptimi, laukų sąveikos vaizdas visiškai pasikeis į priešingą. Kampinio poslinkio kryptis pradeda keistis į priešingą, o dėl to keičiasi tangentinių jėgų kryptis irelektromagnetinis momentas. Pagal šį scenarijų variklis tampa stabdžiu, o įrenginys veikia kaip generatorius, kuris į veleną tiekiamą mechaninę energiją paverčia elektros energija. Tada jis nukreipiamas į tinklą, kuris maitina statorių.
Kai nėra išorinio poliaus momento, pradės užimti padėtį, kurioje statoriaus magnetinio lauko polių ašis sutaps su išilgine. Ši vieta atitiks minimalų srauto pasipriešinimą statoriuje.
Jei mašinos velenui taikomas stabdymo momentas, rotorius nukryps, o statoriaus magnetinis laukas bus deformuotas, nes srautas užsidaro esant mažiausiam pasipriešinimui. Jai nustatyti reikalingos jėgos linijos, kurių kryptis kiekviename taške atitiks jėgos judėjimą, todėl lauko pasikeitimas sukels tangentinės sąveikos atsiradimą.
Atsižvelgę į visus šiuos procesus sinchroniniuose varikliuose, galime nustatyti demonstracinį įvairių mašinų grįžtamumo principą, ty bet kurio elektros aparato gebėjimą pakeisti konvertuojamos energijos kryptį į priešingą.
Nuolatinio magneto varikliai be šepetėlių
Nuolatinio magneto variklis naudojamas rimtiems gynybos ir pramonės reikmėms, nes toks įrenginys turi didelį galios rezervą ir efektyvumą.
Šie įrenginiai dažniausiai naudojami pramonės šakose, kuriose sunaudojama palyginti mažai energijos irmaži matmenys. Jie gali būti įvairių matmenų, be technologinių apribojimų. Kartu dideli įrenginiai nėra visiškai nauji, juos dažniausiai gamina įmonės, kurios stengiasi įveikti ekonominius sunkumus, ribojančius šių įrenginių asortimentą. Jie turi savų privalumų, tarp kurių yra didelis efektyvumas dėl rotoriaus nuostolių ir didelis galios tankis. Norint valdyti variklius be šepetėlių, reikia kintamo dažnio pavaros.
Sąnaudų ir naudos analizė rodo, kad nuolatinio magneto įrenginiai yra daug geresni nei kitos alternatyvios technologijos. Dažniausiai jie naudojami pramonės šakose, kuriose gana sunkus laivų variklių eksploatavimo grafikas, karinėje ir gynybos pramonėje bei kituose padaliniuose, kurių skaičius nuolat didėja.
Reaktyvinis variklis
Perjungiamas varžos variklis veikia naudodamas dvifazes apvijas, sumontuotas aplink diametraliai priešingus statoriaus polius. Maitinimo š altinis juda link rotoriaus pagal polius. Taigi jo pasipriešinimas yra visiškai sumažintas iki minimumo.
Rankų darbo nuolatinės srovės variklis užtikrina didelį efektyvų pavaros greitį ir optimizuotą magnetizmą, kad būtų galima veikti atbuline eiga. Informacija apie rotoriaus vietą naudojama įtampos tiekimo fazių valdymui, nes tai yra optimalu norint pasiekti nuolatinį ir tolygų sukimo momentą.sukimo momentas ir didelis efektyvumas.
Reaktyvinio variklio skleidžiami signalai yra uždėti ant induktyvumo kampinės nesočiosios fazės. Mažiausia polių varža visiškai atitinka didžiausią įrenginio induktyvumą.
Teigiamas momentas gali būti gaunamas tik kampuose, kai rodikliai yra teigiami. Esant mažam greičiui, fazinė srovė būtinai turi būti apribota, kad elektronika būtų apsaugota nuo didelių voltų sekundžių. Konversijos mechanizmą galima pavaizduoti reaktyviosios energijos linija. Galios sfera apibūdina galią, kuri paverčiama mechanine energija. Staigaus išjungimo atveju perteklinė arba liekamoji jėga grįžta į statorių. Minimalūs magnetinio lauko įtakos prietaiso veikimui rodikliai yra pagrindinis jo skirtumas nuo panašių įrenginių.
