Để giải quyết các vấn đề về điều khiển các hệ thống chính xác hiện đại, động cơ không chổi than ngày càng được sử dụng rộng rãi. Điều này được đặc trưng bởi lợi thế lớn của các thiết bị như vậy, cũng như sự hình thành tích cực các khả năng tính toán của vi điện tử. Như bạn đã biết, chúng có thể cung cấp mật độ mô-men xoắn dài và hiệu quả năng lượng cao so với các loại động cơ khác.
Sơ đồ động cơ không chổi than
Động cơ bao gồm các bộ phận sau:
1. Mặt sau của hộp đựng.
2. Stator.
3. Vòng bi.
4. Đĩa từ (rôto).
5. Vòng bi.
6. Cuộn dây Stato.7. Mặt trước của trường hợp.
Động cơ không chổi than có mối quan hệ giữa cuộn dây nhiều pha của stato và rôto. Chúng có nam châm vĩnh cửu và một cảm biến vị trí tích hợp. Việc chuyển đổi thiết bị được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ chuyển đổi van, do đó nó nhận được một cái tên như vậy.
Mạch của động cơ không chổi than bao gồm nắp sau và bảng mạch in của cảm biến, ống bọc ổ trục, trục vàvòng bi, nam châm rôto, vòng cách điện, dây quấn, lò xo Belleville, miếng đệm, cảm biến Hall, cách điện, vỏ và dây.
Trong trường hợp kết nối các cuộn dây với một "ngôi sao", thiết bị có mômen không đổi lớn, vì vậy cụm này được sử dụng để điều khiển các trục. Trong trường hợp buộc chặt các cuộn dây bằng "tam giác", chúng có thể được sử dụng để làm việc ở tốc độ cao. Thông thường, số lượng cặp cực được tính bằng số nam châm rôto, giúp xác định tỷ lệ giữa vòng quay điện và cơ.
Stato có thể được làm bằng sắt hoặc lõi sắt. Sử dụng các thiết kế như vậy với phương án thứ nhất, có thể đảm bảo rằng nam châm rôto không bị hút, nhưng đồng thời, hiệu suất của động cơ giảm 20% do giảm giá trị của mômen không đổi.
Từ sơ đồ có thể thấy rằng trong stato dòng điện được tạo ra trong các cuộn dây và trong rôto, nó được tạo ra với sự trợ giúp của nam châm vĩnh cửu năng lượng cao.
Ký hiệu: - VT1-VT7 - bộ giao tiếp bóng bán dẫn; - A, B, C - các pha cuộn dây;
- M - mô-men xoắn động cơ;
- DR - cảm biến vị trí rôto; - U - bộ điều chỉnh điện áp cung cấp động cơ;
- S (nam), N (bắc) - hướng nam châm;
- UZ - bộ biến tần;
- BR - tốc độ cảm biến;
- VD - diode zener;
- L là cuộn cảm.
Sơ đồ động cơ cho thấy một trong những ưu điểm chính của rôto có lắp nam châm vĩnh cửu là giảm đường kính của nóvà do đó, giảm mômen quán tính. Các thiết bị như vậy có thể được tích hợp sẵn trong chính thiết bị hoặc nằm trên bề mặt của thiết bị. Việc giảm chỉ số này rất thường dẫn đến các giá trị nhỏ của cân bằng mômen quán tính của bản thân động cơ và tải trọng đưa lên trục của nó, điều này làm phức tạp hoạt động của truyền động. Vì lý do này, các nhà sản xuất có thể đưa ra mômen quán tính tiêu chuẩn và cao hơn 2-4 lần.
Nguyên tắc làm việc
Ngày nay, động cơ không chổi than đang trở nên rất phổ biến, nguyên lý hoạt động của động cơ này dựa trên thực tế là bộ điều khiển thiết bị bắt đầu chuyển các cuộn dây stato. Do đó, vectơ từ trường luôn luôn dịch chuyển một góc tới 900 (-900) so với rôto. Bộ điều khiển được thiết kế để điều khiển dòng điện di chuyển qua các cuộn dây của động cơ, bao gồm cả độ lớn của từ trường stato. Do đó, có thể điều chỉnh thời điểm tác động lên thiết bị. Số mũ của góc giữa các vectơ có thể xác định hướng quay tác động lên nó.
Cần lưu ý rằng chúng ta đang nói về độ điện (chúng nhỏ hơn nhiều so với độ hình học). Ví dụ, chúng ta hãy tính một động cơ không chổi than có rôto, có 3 cặp cực. Khi đó góc tối ưu của nó sẽ là 900/3=300. Các cặp này cung cấp cho 6 pha của cuộn dây chuyển mạch, khi đó vectơ stato có thể di chuyển theo bước nhảy 600. Từ đó có thể thấy rằng góc thực giữa các vectơ nhất thiết sẽ thay đổi từ 600 đến1200 bắt đầu từ chuyển động quay của rôto.
Động cơ van, nguyên tắc hoạt động dựa trên chuyển động quay của các pha chuyển mạch, do đó dòng kích từ được duy trì bằng chuyển động tương đối liên tục của phần ứng, sau khi tương tác của chúng bắt đầu tạo thành một chuyển động quay khoảng khăc. Anh ta lao vào quay rôto sao cho tất cả các dòng kích từ và phần ứng trùng nhau. Nhưng trong thời gian của nó, cảm biến bắt đầu chuyển đổi các cuộn dây và dòng chảy chuyển sang bước tiếp theo. Tại thời điểm này, vectơ kết quả sẽ chuyển động, nhưng vẫn hoàn toàn đứng yên so với từ thông của rôto, cuối cùng sẽ tạo ra mô-men xoắn trục.
Lợi ích
Sử dụng động cơ không chổi than trong công việc, chúng ta có thể ghi nhận những ưu điểm của nó:
- khả năng sử dụng phạm vi rộng để sửa đổi tốc độ;
- tính năng động và hiệu suất cao;
- độ chính xác định vị tối đa;
- chi phí bảo trì thấp;
- thiết bị có thể được coi là vật chống cháy nổ;
- có khả năng chịu quá tải lớn tại thời điểm quay;
- hiệu quả cao, hơn 90%;
- có các tiếp điểm điện tử trượt, giúp tăng đáng kể tuổi thọ làm việc và tuổi thọ;
- không quá nóng động cơ điện trong quá trình hoạt động lâu dài.
Flaws
Mặc dù có rất nhiều ưu điểm nhưng động cơ không chổi than cũng có những nhược điểm khi vận hành:
- điều khiển động cơ khá phức tạp;- tương đốigiá thiết bị cao do sử dụng rôto trong thiết kế, có nam châm vĩnh cửu đắt tiền.
Động cơ điện trở
Động cơ từ trở van là một thiết bị trong đó cung cấp điện trở từ chuyển mạch. Trong đó, sự chuyển đổi năng lượng xảy ra do sự thay đổi độ tự cảm của các cuộn dây, nằm trên các răng của stato rõ rệt khi rôto từ có răng chuyển động. Thiết bị nhận điện từ một bộ chuyển đổi điện, chuyển đổi luân phiên các cuộn dây của động cơ một cách nghiêm ngặt theo chuyển động của rôto.
Động cơ điện trở chuyển mạch là một hệ thống phức tạp phức tạp trong đó các thành phần có bản chất vật lý khác nhau hoạt động cùng nhau. Để thiết kế thành công những thiết bị như vậy đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về thiết kế máy móc và cơ khí, cũng như công nghệ điện tử, cơ điện và vi xử lý.
Thiết bị hiện đại hoạt động như một động cơ điện, hoạt động kết hợp với bộ chuyển đổi điện tử, được sản xuất theo công nghệ tích hợp sử dụng bộ vi xử lý. Nó cho phép bạn thực hiện điều khiển động cơ chất lượng cao với hiệu suất tốt nhất trong quá trình xử lý năng lượng.
Thuộc tính động cơ
Các thiết bị như vậy có tính năng động cao, khả năng quá tải cao và định vị chính xác. Vì không có bộ phận chuyển động,việc sử dụng chúng có thể xảy ra trong môi trường dễ bùng nổ. Động cơ như vậy còn được gọi là động cơ không chổi than, ưu điểm chính của chúng so với động cơ góp là tốc độ phụ thuộc vào điện áp cung cấp của mômen tải. Ngoài ra, một đặc tính quan trọng khác là không có các phần tử có thể mài mòn và cọ xát để chuyển đổi các địa chỉ liên lạc, điều này làm tăng tài nguyên của việc sử dụng thiết bị.
động cơ BLDC
Tất cả động cơ DC có thể được gọi là không chổi than. Chúng hoạt động trên dòng điện một chiều. Cụm chổi than được cung cấp để kết hợp điện giữa các mạch rôto và stato. Bộ phận như vậy là bộ phận dễ bị tổn thương nhất và khá khó bảo trì và sửa chữa.
Động cơ BLDC hoạt động theo nguyên tắc giống như tất cả các thiết bị đồng bộ loại này. Nó là một hệ thống khép kín bao gồm một bộ chuyển đổi bán dẫn công suất, một cảm biến vị trí rôto và một bộ điều phối.
Động cơ AC AC
Các thiết bị này lấy điện từ nguồn điện AC. Tốc độ quay của rôto và chuyển động điều hòa thứ nhất của lực từ của stato hoàn toàn trùng nhau. Loại động cơ phụ này có thể được sử dụng ở công suất cao. Nhóm này bao gồm các thiết bị van bước và van phản ứng. Một tính năng đặc biệt của thiết bị bước là sự dịch chuyển góc rời rạc của rôto trong quá trình hoạt động của nó. Nguồn điện của các cuộn dây được hình thành bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn. Động cơ van được điều khiển bởisự dịch chuyển tuần tự của rôto, tạo ra sự chuyển đổi công suất của nó từ cuộn dây này sang cuộn dây khác. Thiết bị này có thể được chia thành một pha, ba pha và nhiều pha, thiết bị đầu tiên có thể chứa cuộn dây khởi động hoặc mạch chuyển pha, cũng như được khởi động bằng tay.
Nguyên lý hoạt động của động cơ đồng bộ
Động cơ đồng bộ van hoạt động trên cơ sở tương tác của từ trường của rôto và stato. Về mặt sơ đồ, từ trường trong quá trình quay có thể được biểu diễn bằng các điểm cộng của cùng một nam châm, chúng chuyển động với tốc độ của từ trường stato. Trường rôto cũng có thể được mô tả như một nam châm vĩnh cửu quay đồng bộ với trường stato. Trong trường hợp không có mômen bên ngoài tác dụng lên trục của thiết bị, các trục hoàn toàn trùng với nhau. Lực tác dụng của lực hút truyền dọc theo toàn bộ trục của các cực và có thể bù trừ cho nhau. Góc giữa chúng được đặt bằng 0.
Nếu mômen hãm được đặt vào trục máy, rôto sẽ chuyển động sang một bên với độ trễ. Do đó, các lực hấp dẫn được chia thành các thành phần hướng dọc theo trục của các chất chỉ thị dương và vuông góc với trục của các cực. Nếu một mômen bên ngoài được áp dụng, tạo ra gia tốc, tức là nó bắt đầu tác động theo hướng quay của trục, thì bức tranh về sự tương tác của các trường sẽ hoàn toàn thay đổi theo chiều ngược lại. Hướng của dịch chuyển góc bắt đầu biến đổi thành ngược lại, và liên quan đến điều này, hướng của các lực tiếp tuyến thay đổi vàmômen điện từ. Trong trường hợp này, động cơ trở thành phanh và thiết bị hoạt động như một máy phát điện, chuyển đổi năng lượng cơ học cung cấp cho trục thành năng lượng điện. Sau đó, nó được chuyển hướng đến mạng cấp nguồn cho stator.
Khi không có bên ngoài, mômen cực nổi sẽ bắt đầu ở một vị trí mà trục của các cực của từ trường stato sẽ trùng với trục dọc. Vị trí này sẽ tương ứng với điện trở dòng nhỏ nhất trong stato.
Nếu đặt mômen hãm vào trục máy, rôto sẽ bị lệch, trong khi từ trường stato sẽ bị biến dạng, do dòng chảy có xu hướng đóng lại ít điện trở nhất. Để xác định nó, cần có các đường của lực, hướng của tại mỗi điểm sẽ tương ứng với chuyển động của lực, vì vậy sự thay đổi trong trường sẽ dẫn đến sự xuất hiện của tương tác tiếp tuyến.
Sau khi xem xét tất cả các quá trình này trong động cơ đồng bộ, chúng ta có thể xác định nguyên tắc biểu diễn về tính thuận nghịch của các loại máy khác nhau, đó là khả năng của bất kỳ thiết bị điện nào thay đổi hướng của năng lượng đã chuyển đổi sang hướng ngược lại.
Động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu
Động cơ nam châm vĩnh cửu được sử dụng cho các ứng dụng quốc phòng và công nghiệp nghiêm trọng, vì một thiết bị như vậy có hiệu suất và dự trữ năng lượng lớn.
Những thiết bị này thường được sử dụng nhiều nhất trong các ngành công nghiệp có mức tiêu thụ điện năng tương đối thấp vàkích thước nhỏ. Chúng có thể có nhiều kích thước khác nhau mà không bị hạn chế về công nghệ. Đồng thời, các thiết bị lớn không hoàn toàn mới, chúng thường được sản xuất bởi các công ty đang cố gắng vượt qua khó khăn kinh tế hạn chế phạm vi của các thiết bị này. Chúng có những lợi thế riêng, trong số đó là hiệu suất cao do tổn thất rôto và mật độ công suất cao. Để điều khiển động cơ không chổi than, bạn cần có bộ truyền động tần số thay đổi.
Một phân tích chi phí-lợi ích cho thấy rằng các thiết bị nam châm vĩnh cửu được ưa chuộng hơn nhiều so với các công nghệ thay thế khác. Hầu hết chúng được sử dụng cho các ngành có lịch trình hoạt động của động cơ hàng hải khá dày đặc, trong các ngành công nghiệp quân sự và quốc phòng và các đơn vị khác, số lượng không ngừng tăng lên.
Động cơ phản lực
Động cơ điện trở chuyển mạch hoạt động bằng cách sử dụng cuộn dây hai pha được lắp đặt xung quanh các cực stato đối diện nhau. Nguồn điện chuyển động về phía rôto theo các cực. Do đó, sự phản đối của anh ấy hoàn toàn giảm xuống mức tối thiểu.
Động cơ DC thủ công cung cấp tốc độ truyền động hiệu quả cao với từ tính được tối ưu hóa cho hoạt động đảo chiều. Thông tin về vị trí của rôto được sử dụng để điều khiển các pha của nguồn điện áp, vì điều này là tối ưu để đạt được mô-men xoắn liên tục và trơn tru.mô-men xoắn và hiệu suất cao.
Các tín hiệu do động cơ phản lực tạo ra được đặt chồng lên pha không bão hòa góc của cuộn cảm. Điện trở cực tối thiểu hoàn toàn tương ứng với độ tự cảm tối đa của thiết bị.
Khoảnh khắc tích cực chỉ có thể đạt được ở các góc độ khi các chỉ số tích cực. Ở tốc độ thấp, dòng điện pha nhất thiết phải được giới hạn để bảo vệ thiết bị điện tử khỏi vôn-giây cao. Cơ chế chuyển đổi có thể được minh họa bằng đường năng lượng phản kháng. Quả cầu công suất đặc trưng cho cơ năng được biến đổi thành cơ năng. Trong trường hợp tắt đột ngột, lực dư hoặc lực dư sẽ quay trở lại stato. Các chỉ số tối thiểu về ảnh hưởng của từ trường đến hiệu suất của thiết bị là điểm khác biệt chính của nó so với các thiết bị tương tự.
