Ventiel motor

DC-machines hebben in de regel hogere technische en economische indicatoren (lineariteit van kenmerken, hoog rendement, kleine afmetingen, enz.) Dan wisselstroommachines. Een belangrijk nadeel is de aanwezigheid van een borstelapparaat, wat de betrouwbaarheid vermindert, het traagheidsmoment vergroot, radiostoring veroorzaakt, explosiegevaar, enz. Daarom natuurlijk de taak om een ​​contactloze (borstelloze) gelijkstroommotor te maken.

De oplossing voor dit probleem werd mogelijk met de komst van halfgeleiderapparaten. In een contactloze gelijkstroommotor, een motor met constante klepstroom genoemd, wordt de borstelset vervangen door een halfgeleiderschakelaar, het anker staat stil, de rotor is permanente magneet.

Het werkingsprincipe van de klepmotor

De klepmotor wordt opgevat als een variabel elektrisch aandrijfsysteem dat bestaat uit een wisselstroomelektromotor die structureel vergelijkbaar is met een synchrone machine, een klepomvormer en besturingsinrichtingen die zorgen voor commutatie van de motorwikkelcircuits, afhankelijk van de positie van de motorrotor.In die zin is een klepmotor vergelijkbaar met een gelijkstroommotor waarbij door middel van een commutatieschakelaar die winding van de ankerwikkeling, die zich onder de veldpolen bevindt, is aangesloten.

Een DC-motor is een complex elektromechanisch apparaat dat de eenvoudigste elektrische machine en een elektronisch regelsysteem combineert.

Gelijkstroommotoren hebben ernstige nadelen, voornamelijk door de aanwezigheid van een borstelcollector:

1. Onvoldoende betrouwbaarheid van het collectorapparaat, de noodzaak van periodiek onderhoud.

2. Beperkte waarden van de ankerspanning en daarmee het vermogen van gelijkstroommotoren, wat hun gebruik voor snelle, krachtige aandrijvingen beperkt.

3. Beperkte overbelastingscapaciteit van DC-motoren, waardoor de veranderingssnelheid van de ankerstroom wordt beperkt, wat essentieel is voor zeer dynamische elektrische aandrijvingen.

In een klepmotor manifesteren deze nadelen zich niet, aangezien hier de borstel-collectorschakelaar wordt vervangen door een contactloze schakelaar op thyristors (voor krachtige aandrijvingen) of transistors (voor aandrijvingen met een vermogen tot 200 kW ). Op basis hiervan wordt een klepmotor die structureel is gebaseerd op een synchrone machine vaak een contactloze gelijkstroommotor genoemd.

Qua bestuurbaarheid is een borstelloze motor ook vergelijkbaar met een gelijkstroommotor: de snelheid wordt aangepast door de grootte van de toegepaste gelijkspanning te variëren. Door hun goede regeleigenschappen worden klepmotoren veel gebruikt voor het aandrijven van diverse robots, metaalsnijmachines, industriële machines en mechanismen.

Transistorcommutator met permanente magneet en elektrische aandrijving

De klepmotor van dit type is gemaakt op basis van een driefasige synchrone machine met permanente magneten op de rotor. Driefasige statorwikkelingen worden gevoed met gelijkstroom die in serie wordt geleverd aan twee in serie geschakelde fasewikkelingen. Het schakelen van de wikkelingen wordt uitgevoerd door een transistorschakelaar gemaakt volgens een driefasig brugcircuit.De transistorschakelaars worden geopend en gesloten afhankelijk van de positie van de motorrotor. Het diagram van de klepmotor wordt getoond in Fig.

Afb. 1. Schema van een klepmotor met een transistorschakelaar

Het koppel dat door de motor wordt gecreëerd, wordt bepaald door de interactie van twee draden:

• de stator die ontstaat door de stroom in de statorwikkelingen,

• rotor gemaakt van hoogenergetische permanente magneten (op basis van samarium-kobaltlegeringen en andere).

waarbij: θ de ruimtehoek is tussen de stator- en rotorfluxvectoren; pn is het aantal poolparen.

De magnetische flux van de stator heeft de neiging de permanente magneetrotor te roteren zodat de rotorflux overeenkomt met de statorflux (vergeet de magnetische naald en het kompas niet).

Het grootste moment dat op de rotoras wordt gecreëerd, bevindt zich onder een hoek tussen de fluxvectoren gelijk aan π / 2 en zal afnemen tot nul naarmate de fluxstromen naderen. Deze afhankelijkheid wordt getoond in Fig. 2.

Laten we het ruimtelijke diagram bekijken van de fluxvectoren die overeenkomen met de motormodus (met het aantal poolparen pn = 1). Stel dat op het moment dat transistoren VT3 en VT2 ingeschakeld zijn (zie het schema in figuur 1). Dan vloeit de stroom door de wikkeling van fase B en in tegengestelde richting door de wikkeling van fase A. De resulterende vector ppm. de stator zal positie F3 in de ruimte innemen (zie figuur 3).

Als de rotor zich nu in de positie bevindt zoals weergegeven in afb. 4, dan zal de motor volgens 1 het maximale koppel ontwikkelen waarmee de rotor rechtsom zal draaien. Naarmate de hoek θ afneemt, zal het koppel afnemen. Wanneer de rotor 30 ° wordt gedraaid, is het noodzakelijk volgens de grafiek in afb. 2. Schakel de stroom in de motorfasen zodat de resulterende ppm-vectorstator in positie F4 staat (zie Fig. 3). Schakel hiervoor de transistor VT3 uit en schakel de transistor VT5 in.

Faseomschakeling wordt uitgevoerd door een transistorschakelaar VT1-VT6 die wordt bestuurd door de rotorpositiesensor DR; in dit geval wordt de hoek θ binnen 90 ° ± 30 ° gehouden, wat overeenkomt met de maximale koppelwaarde met de kleinste rimpelingen. Bij ρn = 1 moeten er per omwenteling van de rotor zes schakelaars gemaakt worden, dus ppm. de stator zal een volledige omwenteling maken (zie Fig. 3). Wanneer het aantal poolparen groter is dan één, zal de rotatie van de ppm-vector de stator en dus de rotor 360/pn graden zijn.

Afb. 2. Afhankelijkheid van het motorkoppel van de hoek tussen de stator- en rotorfluxvectoren (bij pn = 1)

Afb. 3. Ruimtelijk diagram van de ppm-stator bij het schakelen van de fasen van de klepmotor

Afb. 4. Ruimtelijk diagram in motormodus

Het aanpassen van de koppelwaarde gebeurt door de ppm-waarde te wijzigen. stator, d.w.z. verandering in de gemiddelde waarde van de stroom in de statorwikkelingen

waarbij: R1 de weerstand van de statorwikkeling is.

Aangezien de motorflux constant is, zal de emf die wordt geïnduceerd in twee in serie geschakelde statorwikkelingen evenredig zijn met de rotorsnelheid.De elektrische evenwichtsvergelijking voor de statorcircuits zal zijn

Als de schakelaars uit zijn, verdwijnt de stroom in de statorwikkelingen niet direct, maar wordt deze gesloten via de sperdioden en de filtercondensator C.

Door de motorvoedingsspanning U1 aan te passen, is het daarom mogelijk om de grootte van de statorstroom en het motorkoppel aan te passen

Het is gemakkelijk in te zien dat de verkregen uitdrukkingen vergelijkbaar zijn met analoge uitdrukkingen voor een gelijkstroommotor, met als resultaat dat de mechanische kenmerken van een klepmotor in dit circuit vergelijkbaar zijn met de kenmerken van een gelijkstroommotor met onafhankelijke excitatie bij Φ = const.

Er wordt een wijziging aangebracht in de voedingsspanning van de borstelloze motor in het circuit in kwestie door de pulsbreedte-aanpassingsmethode… Door de duty-cycle van de pulsen van de transistoren VT1-VT6 tijdens de perioden van opname te wijzigen, is het mogelijk om de gemiddelde waarde van de spanning die wordt geleverd aan de statorwikkelingen van de motor aan te passen.

Om de stopmodus toe te passen, moet het algoritme voor de werking van de transistorschakelaar zodanig worden gewijzigd dat de stator-ppm-vector achterloopt op de rotorfluxvector. Dan wordt het motorkoppel negatief. Aangezien aan de ingang van de omvormer een ongecontroleerde gelijkrichter is geïnstalleerd, is het regenereren van remenergie in dit circuit onmogelijk.

Tijdens het uitschakelen wordt de condensator van filter C opgeladen.De spanningsbegrenzing op de condensatoren wordt uitgevoerd door de ontladingsweerstand te verbinden via de transistor VT7. Op deze manier wordt de remenergie gedissipeerd in de belastingsweerstand.