Szelep motor

Az egyenáramú gépek általában magasabb műszaki és gazdasági mutatókkal rendelkeznek (a jellemzők linearitása, nagy hatékonyság, kis méretek stb.), mint a váltakozó áramú gépek. Jelentős hátrány a kefeberendezés jelenléte, amely csökkenti a megbízhatóságot, növeli a tehetetlenségi nyomatékot, rádióinterferenciát, robbanásveszélyt stb. Ezért természetesen az érintés nélküli (kefe nélküli) egyenáramú motor létrehozása a feladat.

A probléma megoldása a félvezető eszközök megjelenésével vált lehetővé. Az érintésmentes egyenáramú motorban, az úgynevezett állandó szelepáramú motorban a kefekészletet félvezető kapcsoló helyettesíti, az armatúra álló, a forgórész állandómágnes.

A szelepmotor működési elve

A szelepmotoron olyan változtatható elektromos hajtásrendszert értünk, amely egy szinkrongéphez szerkezetileg hasonló váltakozó áramú villanymotorból, egy szelepátalakítóból és a motortekercselési áramkörök kommutációját biztosító vezérlőeszközökből áll a motor forgórészének helyzetétől függően.Ebben az értelemben a szelepmotor hasonló az egyenáramú motorhoz, amelyben egy kommutációs kapcsoló segítségével az armatúra tekercsének a terepi pólusok alatt elhelyezkedő menete van összekötve.

Az egyenáramú motor egy összetett elektromechanikus eszköz, amely egyesíti a legegyszerűbb elektromos gépet és egy elektronikus vezérlőrendszert.

Az egyenáramú motoroknak komoly hátrányai vannak, elsősorban a kefekollektor jelenléte miatt:

1. A kollektorberendezés elégtelen megbízhatósága, időszakos karbantartásának szükségessége.

2. Az armatúra feszültségének és ennek megfelelően az egyenáramú motorok teljesítményének korlátozott értékei, ami korlátozza a nagy sebességű, nagy teljesítményű hajtások használatát.

3. Egyenáramú motorok korlátozott túlterhelhetősége, korlátozza az armatúraáram változási sebességét, ami elengedhetetlen a rendkívül dinamikus elektromos hajtásokhoz.

Szelepmotorban ezek a hátrányok nem jelentkeznek, mivel itt a kefe-kollektor kapcsolót érintésmentes kapcsoló váltja fel tirisztorokra (nagy teljesítményű hajtásokhoz) vagy tranzisztorokra (legfeljebb 200 kW teljesítményű hajtásokhoz). ). Ennek alapján a szerkezetileg szinkrongépre épülő szelepmotort gyakran érintés nélküli egyenáramú motornak nevezik.

A vezérelhetőség szempontjából a kefe nélküli motor szintén hasonló az egyenáramú motorhoz – sebességét az alkalmazott egyenfeszültség nagyságának változtatásával lehet beállítani. A szelepmotorokat jó szabályozó tulajdonságaik miatt széles körben használják különféle robotok, fémvágó gépek, ipari gépek és mechanizmusok meghajtására.

Állandó mágneses tranzisztoros kommutátor elektromos meghajtással

Az ilyen típusú szelepmotor egy háromfázisú szinkrongép alapján készül, állandó mágnesekkel a forgórészen. A háromfázisú állórész tekercsek egyenárammal vannak ellátva, amelyek két sorosan kapcsolt fázistekercset sorba kapcsolnak. A tekercsek kapcsolását háromfázisú hídáramkör szerint készült tranzisztoros kapcsoló végzi A tranzisztoros kapcsolók nyitása és zárása a motor forgórészének helyzetétől függően történik. A szelepmotor diagramja az ábrán látható.

Ábra. 1. Tranzisztoros kapcsolós szelepmotor rajza

A motor által létrehozott nyomatékot két menet kölcsönhatása határozza meg:

• az állórész tekercsében lévő áram által létrehozott állórész,

• nagy energiájú állandó mágnesekből készült rotor (szamárium-kobalt ötvözet és mások alapján).

ahol: θ az állórész és a forgórész fluxusvektorai közötti térszög; pn a póluspárok száma.

Az állórész mágneses fluxusa az állandó mágneses forgórészt úgy forgatja, hogy a forgórész fluxusa illeszkedjen az állórész fluxusához (ne felejtsük el a mágnestűt, az iránytűt).

A forgórész tengelyén létrejövő legnagyobb nyomaték a fluxusvektorok közötti π / 2-vel egyenlő szöget zár be, és a fluxusáramok közeledtével nullára csökken. Ezt a függést a ábra mutatja. 2.

Tekintsük a motoros üzemmódnak megfelelő fluxusvektorok térdiagramját (pn = 1 póluspárok számával). Tegyük fel, hogy éppen a VT3 és VT2 tranzisztorok be vannak kapcsolva (lásd az 1. ábra diagramját). Ekkor az áram átfolyik a B fázis tekercsén, és az ellenkező irányban az A fázis tekercsén keresztül. A kapott vektor ppm. az állórész az F3 pozíciót foglalja el a térben (lásd a 3. ábrát).

Ha a rotor most az ábrán látható helyzetben van. 4, akkor a motor az 1 szerint fejleszti azt a maximális nyomatékot, amelynél a rotor az óramutató járásával megegyezően forog. A θ szög csökkenésével a nyomaték is csökken. Ha a rotort 30°-kal elforgatjuk, akkor ez szükséges az 1. ábrán látható grafikon szerint. 2. kapcsolja át az áramot a motor fázisaiban úgy, hogy a kapott ppm vektor állórész F4 pozícióban legyen (lásd 3. ábra). Ehhez kapcsolja ki a VT3 tranzisztort és kapcsolja be a VT5 tranzisztort.

A fáziskapcsolást a VT1-VT6 tranzisztoros kapcsoló végzi, amelyet a DR forgórész helyzetérzékelő vezérel; ebben az esetben a θ szög 90 ° ± 30 ° -on belül marad, ami megfelel a legnagyobb nyomatékértéknek a legkisebb hullámzás mellett. ρn = 1 esetén a forgórész egy fordulatánként hat kapcsolót kell végrehajtani, tehát ppm. az állórész teljes fordulatot fog végrehajtani (lásd 3. ábra). Ha a póluspárok száma nagyobb, mint egység, a ppm-vektor, az állórész és így a forgórész elfordulása 360/pn fokos lesz.

Ábra. 2. A motor nyomatékának függése az állórész és a forgórész fluxusvektorai közötti szögtől (pn = 1-nél)

Ábra. 3. A ppm állórész térbeli diagramja a szelepmotor fázisváltásánál

Ábra. 4. Térdiagram motoros üzemmódban

A nyomaték értékének beállítása a ppm érték módosításával történik. állórész, azaz az állórész tekercseinek áramának átlagos értékének változása

ahol: R1 az állórész tekercsellenállása.

Mivel a motor fluxusa állandó, a két sorba kapcsolt állórész tekercsben indukált emf arányos lesz a forgórész fordulatszámával.Az állórész áramkörök elektromos egyensúlyi egyenlete a következő lesz

Amikor a kapcsolók ki vannak kapcsolva, az állórész tekercseiben az áram nem tűnik el azonnal, hanem a fordított diódákon és a C szűrőkondenzátoron keresztül záródik.

Ezért az U1 motor tápfeszültség beállításával lehetőség van az állórész áramának és a motor nyomatékának beállítására.

Könnyen belátható, hogy a kapott kifejezések hasonlóak egy egyenáramú motor analóg kifejezéseihez, ami azt eredményezi, hogy a szelepmotor mechanikai jellemzői ebben az áramkörben hasonlóak a Φ = const-nál független gerjesztésű egyenáramú motor jellemzőihez.

Változás történik a kefe nélküli motor tápfeszültségében a vizsgált áramkörben impulzusszélesség beállítási módszerrel… A VT1-VT6 tranzisztorok impulzusainak munkaciklusának változtatásával azok beépítési ideje alatt, beállítható a motor állórész tekercseire táplált feszültség átlagos értéke.

A stop mód alkalmazásához a tranzisztoros kapcsoló működési algoritmusát úgy kell megváltoztatni, hogy az állórész ppm vektora lemaradjon a forgórész fluxusvektorától. Ekkor a motor nyomatéka negatív lesz. Mivel az átalakító bemenetén egy szabályozatlan egyenirányító van felszerelve, a fékezési energia regenerálása ebben az áramkörben lehetetlen.

Leállításkor a C szűrő kondenzátora újratöltődik.. A kondenzátorokon a feszültségkorlátozás a kisülési ellenállás VT7 tranzisztoron keresztül történő csatlakoztatásával történik. Ily módon a fékezési energia eloszlik a terhelési ellenállásban.