Вентильный двигатель схема включения

Вентильный двигатель

Машины постоянного тока, как правило, имеют более высокие технико-экономические показатели (линейность характеристик, высокий КПД, малые габариты и пр.), чем машины переменного тока. Существенный недостаток — наличие щеточного аппарата, который снижает надежность, увеличивает момент инерции, создает радиопомехи, взрывоопасность и т.д. Поэтому, естественно, актуальна задача создания бесконтактного (бесколлекторного) двигателя постоянного тока.

Решение этой задачи оказалось возможным с появлением полупроводниковых приборов. В бесконтактном двигателе постоянного тока, именуемом вентильным двигателем постоянного тока , щеточный аппарат заменен полупроводниковым коммутатором, якорь неподвижен, ротор представляет собой постоянный магнит.

Принцип работы вентильного двигателя

Под вентильным двигателем понимают систему регулируемого электропривода, состоящую из электродвигателя переменного тока, конструктивно подобного синхронной машине, вентильного преобразователя и устройств управления, обеспечивающих коммутацию цепей обмоток электродвигателя в зависимости от положения ротора двигателя. В этом смысле вентильный двигатель подобен двигателю постоянного тока, в котором посредством коллекторного коммутатора подключается тот виток обмотки якоря, который находится под полюсами возбуждения.

Вентильный двигатель постоянного тока представляет собой сложное электромеханическое устройство, в котором сочетаются простейшая электрическая машина и электронная система управления.

Двигателям постоянного тока присущи серьезные недостатки, обусловленные, главным образом, наличием щеточно-коллекторного аппарата:

1. Недостаточная надежность коллекторного аппарата, необходимость его периодического обслуживания.

2. Ограниченные величины напряжения на якоре и, следовательно, мощности двигателей постоянного тока, что ограничивает их применение для высокоскоростных приводов большой мощности.

3. Ограниченная перегрузочная способность двигателей постоянного тока, ограничение темпа изменения тока якоря, что существенно для высокодинамичных электроприводов.

В вентильном двигателе указанные недостатки не проявляются, поскольку здесь щеточно-коллекторный коммутатор заменен бесконтактным коммутатором, выполненным на тиристорах (для приводов большой мощности) или на транзисторах (для приводов мощностью до 200кВт). Исходя из этого, вентильный двигатель, который конструктивно выполняется на базе синхронной машины, часто называют бесконтактным двигателем постоянного тока.

По управляемости вентильный двигатель также подобен двигателю постоянного тока — его скорость регулируется изменением величины подводимого постоянного напряжения. Благодаря своим хорошим регулировочным качествам вентильные двигатели получили широкое применение для привода различных роботов, металлорежущих станков, промышленных машин и механизмов.

Электропривод по системе транзисторный коммутатор-вентильный двигатель с постоянными магнитами

Вентильный двигатель рассматриваемого типа выполнен на базе трехфазной синхронной машины с постоянными магнитами на роторе. Трехфазные обмотки статора питаются постоянным током, подаваемым поочередно в две последовательно соединенные фазные обмотки. Переключение обмоток производится транзисторным коммутатором, выполненным по трехфазной мостовой схеме. Транзисторные ключи открываются и закрываются в зависимости от положения ротора двигателя. Схема вентильного двигателя представлена на рис.1.

Рис.1. Схема вентильного двигателя с транзисторным коммутатором

Момент, создаваемый двигателем, определяется взаимодействием двух потоков:

• статора, создаваемого током в обмотках статора,

• ротора, создаваемого высокоэнергетическими постоянными магнитами (на основе сплавов самарий-кобальт и других).

где: θ — пространственный угол между векторами потоков статора и ротора; рп — число пар полюсов.

Магнитный поток статора стремится повернуть ротор с постоянными магнитами, так, чтобы поток ротора совпал по направлению с потоком статора (вспомним магнитную стрелку, компаса).

Наибольший момент, создаваемый на валу ротора, будет при угле между векторами потоков равным π/2 и будет уменьшаться до нуля по мере сближения векторов потоков. Эта зависимость показана на рис.2.

Рассмотрим пространственную диаграмму векторов потоков, соответствующую двигательному режиму (при числе пар полюсов pn=1). Предположим, что в данный момент включены транзисторы VT3 и VT2, (см. схему рис.1). Тогда ток проходит через обмотку фазы В и в обратном направлении через обмотку фазы А. Результирующий вектор м.д.с. статора будет занимать в пространстве положение F3 (см.рис.3).

Если ротор занимает в этот момент положение, показанное на рис.4., то двигатель будет развивать в соответствии с 1 максимальный момент, под действием которого ротор будет поворачиваться по часовой стрелке. По мере уменьшения угла θ момент будет уменьшаться. Когда ротор повернется на 30° необходимо в соответствии с графиком на рис.2. переключить ток в фазах двигателя, так, чтобы результирующий вектор м.д.с. статора занял положение F4 (см. рис.3). Для этого нужно отключить транзистор VT3 и включить транзистор VT5.

Переключение фаз выполняет транзисторный коммутатор VT1-VT6, управляемый от датчика положения ротора DR; при этом угол θ поддерживается в пределах 90°±30°, что соответствует максимальному значению момента с наименьшими пульсациями. При рn=1 за один оборот ротора должно быть произведено шесть переключений, благодаря которым м.д.с. статора совершит полный оборот (см. рис.3). При числе пар полюсов больше единицы поворот вектора м.д.с. статора, а, следовательно, и ротора, составит 360/рn градусов.

Рис.2. Зависимость момента двигателя от угла между векторами потоков статора и ротора (при рn=1)

Рис.3. Пространственная диаграмма м.д.с. статора при переключении фаз вентильного двигателя

Рис.4. Пространственная диаграмма потоков в двигательном режиме

Регулирование величины момента производится изменением величины м.д.с. статора, т.е. изменением средней величины тока в обмотках статора

где: R1 — сопротивление обмотки статора.

Поскольку поток двигателя постоянен, то э.д.с. Ея, наводимая в двух последовательно включенных обмотках статора будет пропорциональна скорости ротора. Уравнение электрического равновесия для цепей статора будет

При отключении ключей ток в обмотках статора мгновенно не исчезает, а замыкается через обратные диоды и фильтровый конденсатор С.

Следовательно, регулируя напряжение питания двигателя U1, можно регулировать величину тока статора и момента двигателя

Нетрудно заметить, что полученные выражения подобны аналогичным выражениям для двигателя постоянного тока, вследствие чего механические характеристики вентильного двигателя в данной схеме подобны характеристикам двигателя постоянного тока независимого возбуждения при Ф=const.

Изменение напряжения питания вентильного двигателя в рассматриваемой схеме производится методом широтно-импульсного регулирования. Изменяя скважность импульсов транзисторов VT1-VT6 в периоды их включенного состояния, можно регулировать среднюю величину напряжения, подаваемого на обмотки статора двигателя.

Для осуществления режима торможения алгоритм работы транзисторного коммутатора должен быть изменен таким образом, чтобы вектор м.д.с. статора отставал от вектора потока ротора. Тогда момент двигателя станет отрицательным. Поскольку на входе преобразователя установлен неуправляемый выпрямитель, то рекуперация энергии торможения в данной схеме невозможна.

При торможении происходит подзаряд конденсатора фильтра С. Ограничение напряжения на конденсаторах осуществляется путем подключения разрядного сопротивления через транзистор VT7. Таким образом, энергия торможения рассеивается в разрядном сопротивлении.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Вентильные двигатели

Вентильные двигатели – электрические машины, функционально объединенные с управляемым полупроводниковым коммутатором. Они близки по конструктивным признакам и характеристикам к коллекторным двигателям. Вентильные двигатели имеют частоту вращения вала, не зависящую от частоты сети, регулирование частоты вращения осуществляется путем изменения потока возбуждения и тока в якоре. Вентильные двигатели обладают высоким пусковым моментом и хорошими энергетическими показателями. Благодаря отсутствию коллекторно-щеточного узла вентильные двигатели имеют большую надежность и долговечность.

Читать еще:  Что такое пусковой двигатель электровоза

Вентильные двигатели, как и коллекторные, имеют широкое разнообразие конструкций и схем включения обмоток.

На рис. 1 представлена схема вентильного двигателя, который имеет такую же обмотку якоря, как и машина постоянного тока. На роторе вентильного двигателя 1 расположена обмотка возбуждения или постоянные магниты. В пазах статора располагается многофазная обмотка якоря 2, секции или группа секций которой присоединены через полупроводниковые блоки 3 к распределительным шинам 4 и сети.

В положении, показанном на рис. 1, открыты тиристоры 1′ и 5″. Ток якоря Iя в обмотке статора проходит по двум параллельным ветвям и создается вращающий момент. При движении ротора происходит переключение тиристоров датчиками положения ротора.

При повороте ротора по часовой стрелке на угол 360/m, где m — число отпаек (фаз) обмотки якоря (в рассматриваемой машине m = 8) происходит переключение тиристоров. Включаются тиристоры 2′ и 6″, а 1′ и 5″ — отключаются и т.д.

Таким образом, при вращении ротора вращается и поле якоря. При этом происходит электромеханическое преобразование энергии.

При реверсе работают пары тиристоров: 1″ и 5′, 2″ и 6′ и т.д. Включение и отключение тиристоров осуществляется путем подачи импульсов напряжения со специальных датчиков, реагирующих на положение ротора.

+ U Коммутатор по схеме рис. 1 по­лучается громоздким и вентильные дви­гатели по этой схеме практически не применяются. Чтобы упростить комму­татор, надо уменьшить число фаз машины.

Простейшей схемой вентильного двигателя является двухфазная схема, но наибольшее применение нашла трех­фазная схема (рис. 2). В этой схеме вентильная коммутация осуществляется трехфазным инвертором.

Система вентильной коммутации обычно состоит из датчика синхронизи­рующих сигналов, системы формирова­ния сигналов управления и управляемо­го коммутатора.

Датчик синхронизирующих сигналов задает порядок и частоту пере­ключения элементов коммутатора. При позиционном управлении — это датчик положения ротора, а при фазовом — датчик фазы напряжения якорной обмотки. Датчик положения ротора представляет собой встроен­ный в машину узел, состоящий из чувствительных элементов, закреплен­ных на статоре, и сигнальных элементов, закрепленных на роторе. Обыч­но используются фотоэлектрические или магнитомодуляционные датчики.

Система формирования сигналов управления обеспечивает усиление и формирование синхронизирующих сигналов.

Управляемый коммутатор осуществляет бесконтактные переключе­ния в силовых цепях вентильного двигателя. Управляемый коммутатор выполняется на полупроводниковых приборах или других переключаю­щих элементах, например герконах.

В управляемых коммутаторах на полупроводниковых приборах ис­пользуются полностью управляемые приборы (транзисторы, двухоперационные тиристоры) и не полностью управляемые (тиристоры, семисторы).

По способу коммутации управляемые коммутаторы на не полностью управляемых полупроводниковых приборах можно разделить на три ви­да: с естественной, принудительной и смешанной коммутацией. При ес­тественной коммутации переключения происходят под действием ЭДС якорной обмотки. При принудительной коммутации управление тирис­торами осуществляется под действием коммутирующего напряжения от­дельного источника либо напряжения питающей сети. При смешанной коммутации имеет место комбинация первого и второго способов.

Вентильные двигатели могут питаться от сети как постоянного, так и переменного тока. Если управляемый коммутатор питается от сети посто­янного тока, то он представляет собой инвертор — преобразователь по­стоянного тока в переменный. Если управляемый коммутатор подключен к сети переменного тока, то он выполняет функции преобразователя частоты.

Электромеханическая часть вентильных двигателей постоянного то­ка, как правило, аналогична известным конструктивным модификациям синхронных машин. Для маломощных приводов используются двигатели с постоянными магнитами, а также гистерезисные, реактивные и индук­торные двигатели. В приводах средней и большой мощности используют­ся двигатели с электромагнитным возбуждением.

Характерной особенностью вентильных двигателей, отличающей их от двигателей постоянного тока, является наличие дополнительного кана­ла управления по углу синхронизации инвертора. Этот канал использует­ся для обеспечения необходимой жесткости механической характеристи­ки и достижения большей перегрузочной способности.

Вентильные двигатели применяются и в приводах небольшой мощ­ности, где нежелательно применение механического коммутатора (проиг­рыватели, приборы магнитной записи и др.).

Вентильные двигатели большой мощности нашли применение там, где ранее использовались нерегулируемые асинхронные или синхронные двигатели. Выполнены вентильные двигатели мощностью 1600 кВт с ре­гулированием частоты вращения для привода компрессоров холодильных машин и насосов циркуляционных систем.

Ротором выступает постоянный магнит.

Обозначение диодов VD1…VD6.

ДП – датчик положения.

Коммутатор всегда включает VT1…VT6 так, чтобы магнитный поток статора был перпендикулярен магнитному потоку ротора, подобно тому, как это делается в ДПТ с помощью механического коммутатора.

При включенных VT2, VT3, VT4 диаграмма потоков такая:

При Uип=0 двигатель не будет развивать момента, по мере увеличения напряжения будут увеличиваться и токи.

Механические характеристики такого двигателя такие же, как и у ДПТ.

w01>w02>w03>w04

Шаговые двигатели

Шаговые, или импульсные двигатели питаются импульсами электрической энергии, а ротор в зависимости от полярности импульсов перемещается по часовой стрелке или против часовой стрелки на определенный угол-шаг. Шаговые двигатели обычно маломощные индикаторные. Основная задача их отрабатывать электрические импульсы, преобразуя электрические сигналы в угловые перемещения.

Для управления шаговыми двигателями используются коммутаторы на полупроводниковых элементах, формирующие импульсы, которые подаются на фазы обмотки шагового двигателя. Число фаз выбирается равным четырем или шести. Шаг двигателя может быть от 180 до 1°. В специальных установках шаг может быть несколько минут.

Шаговые двигатели могут быть выполнены на основе конструкции любых синхронных двигателей. Так как основным требованием к шаговым двигателям является точность отработки сигналов и высокая частота импульсов, предпочтительны конструкции шагового двигателя, выпол­ненного на базе реактивных и индукторных синхронных машин.

Шаговые двигатели характеризуются предельной частотой импульсов, которые двигатель обрабатывает без пропуска шага. Пусковые свойства шаговых двигателей характеризуются частотой приемистости — максимальной частотой импульсов, при которой возможен пуск без потери шагов. В зависимости от типа шагового двигателя и нагрузки частота приемистости колеблется от 10 до 10 4 Гц.

Математическое описание процессов преобразования энергии при импульсном питании осуществляется по уравнениям электромеханического преобразования энергии и их видоизменениям, когда форма напряжения — импульсная.

Счетчик подсчитывает количество fп – прямых и fн – обратных «шагов».

Одновременно включена только одна обмотка.

p – число пар полюсов;

m – фазность двигателя.

1. aМ – цена импульса; определяет угловой шаг, совершаемый двигателем при единичном переключении (угол поворота за шаг).

2. Угловая характеристика двигателя

Для активного ротора:

угол Q снят для однополюсной однофазной машины.

Q=90° — нулевой момент; при Q>90° момент меняет знак.

Двигатель выполняет свои функции только в этом диапазоне изменения углов.

Мст – максимальный момент удержания.

При большой внешней нагрузке возможна потеря шага.

3. Частота приемистости – максимальная частота, до которой разгоняется двигатель при скачкообразном приложении импульсов из состояния покоя. Разгон при этом происходит за период одного импульса (подразумевается пуск на холостом ходу, то есть без нагрузки и присоединенных маховых масс). Если подавать импульсы часто, то наступит такая частота, которую двигатель не обработает.

Читать еще:  Аэросани с двигателем от мотоблока своими руками

4. Предельная динамическая характеристика – характеристика, связывающая частоту приемистости и момент инерции присоединенного к двигателю механизма.

Характеристика входит в документацию.

М21 Þ fп2 25 2627282930>

Дата добавления: 2017-05-02 ; просмотров: 2070 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Вентильный двигатель схема включения

23.3. Вентильные двигатели для приводов подач роботов и манипуляторов

23.3.1. Общие положения

Среди новых двигателей важное место занимают бесконтактные вентильные двигатели (рис. 23.8, а), в которых коммутация обмоток в отличие от механического коммутатора (коллектора) осуществляется по сигналам датчика положения ротора, а возбуждение — располагаемыми на роторе постоянными магнитами.

Фазы статорной обмотки подключены к источнику постоянного тока через силовые ключи коммутатора, управляемые по сигналам датчика положения ротора.

В вентильных двигателях с постоянными магнитами наибольшее распространение получила трехфазная обмотка, соединенная звездой. Чувствительные элементы 1—6 датчика положения ротора (ДПР) при его вращении осуществляют включение транзисторных ключей коммутатора.

Как следует из диаграммы (рис. 23.8,6) последовательно включенные ключи 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6, образующие так называемые стойки, работают в противофазе. В целях исключения сквозных токов через стойку сигнальный сектор ДПР принимают равным 120°. Таким образом, в любой момент времени работают две фазы, а ток в фазах обмотки реверсируется в те моменты, когда ротор поворачивается на 180° относительно предыдущего положения той же фазы и при

Рис. 23.8. К пояснению работы вентильного

а — схема; б — форма и последовательность импульсов; СМ — двигатель; ДПР — датчик положения ротора

заданной последовательности работы ключей обеспечивается однонаправленный вращающий момент двигателя.

Изменение направления вращения обеспечивается путем переключения входных цепей силовых ключей каждой стойки. Другой путь реверсирования двигателя заключается в переключении начала и конца каждой фазы.

В качестве источника питания используются сеть постоянного тока, аккумуляторная батарея, выпрямитель.

В СССР разработаны конструкции вентильных двигателей серий ДВУ и 2ДВУ, предназначенных для электроприводов станков и роботов.

23.3.2. Вентильные двигатели серии 2ДВУ с возбуждением от редкоземельных магнитов

Серия вентильных двигателей 2ДВУ предназначена для работы в приводах подач станков с ЧПУ, в приводах промышленных роботов и в автоматических системах.

Возбуждение двигателей 2ДВУ осуществляется от редкоземельных магнитов, расположенных в роторе; в статоре уложена трехфазная обмотка, которая питается от транзисторного преобразователя типа ЭТРБ-1 или ЭПБ-2.

Двигатели типа 2ДВУ55, 85 и 115 снабжены комплектом ПДФ-8, двигатели типов 2ДВУ165, 215 и 265 — комплектом ПДФ-9.

В состав каждого из них входят датчик положения ротора двигателя, импульсный датчик пути и бесконтактный тахогенератор. В двигатели могут быть встроены магнитоэлектрические тормоза типа НЗТБ13.

Двигатели 2ДВУ выполнены со способом охлаждения IC0041 согласно ГОСТ 20459-75. Нагревостойкость изоляции обмоток соответствует классу F. В режиме S1 по ГОСТ 183-74 двигатели 2ДВУ обеспечивают продолжительную работу в диапазоне частот вращения двигателя: от 0 до 0,25птах с вращающим моментом, равным Мдо, и от 0,25птах до птах с вращающим моментом, равным 0,8Мдо.

Основные технические данные двигателей серии 2ДВУ представлены в табл. 23.15.

В двигателях со встроенным удерживающим тормозом номинальный (фиксирующий) момент тормозов должен быть не менее Л/до. В стопорном режиме двигатель допускает перегрузку с моментом 4Л/до, в течение 0,5 с.

Уровень шума двигателей при максимальной частоте вращения в режиме холосто-

Рис. 23.9. Габаритные и установочно-при-

соединительные размеры двигателей серии

2ДВУ. Значения размера L приведены

го хода должен соответствовать 3-му классу по ГОСТ 16372-84.

Уровень вибрации двигателей при работе в режиме холостого хода с частотой вращения птах соответствует: для двигателей 2ДВУП5А, 2ДВУ115, 2ДВУ115М -классу 0,71, для двигателей 2ДВУ115, 2ДВУ165-классу 1,12 по ГОСТ 16921-83.

Габаритные и установочно-присоедини-тельные размеры двигателей приведены на рис. 23.9; предельная длина L указана в табл. 23.15. Фланцы F55 —F265 соответствуют ГОСТ 18209-73. Выступающий конец вала — по ГОСТ 1208-73.

Предельные отклонения на установочные и присоединительные размеры соответствуют классу «Повышенная точность» по ГОСТ 8592-79.

Таблица 23.15. Технические данные двигателей серии 2ДВУ

Длительный момент, Нм

Длительный момент МдО при п„ах, Нм

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

  • Главная

Категории

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • Демография
  • Журналистика и СМИ
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Маркетинг
  • Менеджмент
  • Механика
  • Науковедение
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Электроника Вентильный двигатель

В обычном коллекторном двигателœе постоянного тока якорь является ротором, а постоянные магниты расположены на статоре. Такую конструкцию очень трудно реализовать в вентильном двигателœе постоянного тока.

Конструкция современного вентильного двигателя близка к конструкции двигателя переменного тока. При этом общепринятой и наиболее эффективной конструкцией является трёхфазная конструкция двигателя, работающая при двухполупериодном управлении. Вентильные двигатели постоянного тока отличаются от СД примерно тем, что содержат некоторые технические средства определœения положения ротора с целью выработки сигналов управления полупроводниковыми ключами.

Наиболее распространённым датчиком положения является элемент Холла. Иногда используют оптические датчики положения.

Трёх фазный вентильный двигатель постоянного тока с однополупериодной схемой управления.

Схема показана на рисунке 8.1

Фототранзисторы расположены под 120 градусов на перефирии плат и при вращении последовательно освещаются с помощью вращающегося затвора установленного на валу двигателя.

На рисунке южный полюс ротора расположен напротив неподвижного полюса Р2 статора.

Осветление ФТ1 включает VT1, на полюсе Р1 создаётся южный полюс за счёт протекания тока по обмотке. Северный полюс ротора притягивается, ротор поворачивается против часовой стрелки.

При повороте ротора его южный полюс оказывается против неподвижного полюса. Затвор, установленный на низ ротора затемняет PT1 и освещает PT2 , включается VT2. Ток, протекающий по обмотке W2 создаёт южный полюс на неподвижном полюсе Р2, северный полюс ротора повернётся по стрелке и расположиться напротив неподвижного полюса P2.

В данный момент затемняется РТ2 и освещается РТ3, что обесточивает обмотку W2 и включает обмотку W3.

По этой причине неподвижный полюс Р3 намагничивается и становиться южным полюсом. В современных микроприводах к двигателям предъявляются всё более жёсткие требования. С одной стороны они должны обладать высокой надёжностью и простотой конструкции. С другой стороны – должны обладать простотой и большим диапазоном регулирования частоты вращения как двигателœей постоянного тока.

Читать еще:  Что то стучит в двигателе на бмв е46

Двигатели с электронными схемами управления или вентильные двигатели, в полной мере соответствуют этим требованиям.

Вентильным принято называть двигатель, в котором коммутации секций (фаз) обмотки статора осуществляется с помощью полупроводников коммутатора управляемого сигналами датчика положения ротора.

Эти двигатели не имеют недостатков, присущих асинхронного двигателя (потребление реактивной мощности, потери в роторе ) и синхронным двигателям ( пульсация частоты вращения, выпадения из синхронизма).

Вентильные двигатели являются бесконтактными машинами постоянного тока. С возбуждением от постоянных магнитов с одно – или многообмоточным статором. Коммутация обмоток статора осуществляется в зависимости от положения ротора. В состав электрической схемы управления входят датчики положения ротора.

Вентильные двигатели используются в высококачественных приборах и аппаратах: магнитолы, видеомагнитофоны, в устройствах обработки информации, в измерительной технике, в электроприводах электробытовых приборов.

Вентильные двигатели используются в тех электроприводах, в которых требуется обеспечить с высокой точностью позиционирование ротора и связанного с ним рабочего органа. В этом случае они успешно конкурируют с шаговыми двигателями.

В бесколлекторном варианте вентильного двигателя на роторе расположены постоянные магниты, создающие магнитный поток возбуждения, а обмотка якоря расположена на статоре.

Питание обмотки статора осуществляется таким образом, что между её МДС и потоком возбуждения сохраняется смещение в 90 градусов.

При вращении ротора такое положение может сохраняться в результате переключения обмоток статора.

При переключении должны выполняться два условия, согласно которым обмотки статора должны переключаться в определённый момент времени и в заданной последовательности.

Положение ротора определяется с помощью датчика положения, к примеру, датчика Холла.

Датчик положения управляет работой электронных ключей (транзисторов).

Электронная схема составляет неотъемлемую часть бес коллекторного вентильного двигателя, поскольку без неё возможна её нормальная работа.

При увеличении количества обмоток на статоре резко повышается сложность электронной схемы управления.

По этой причине в таких двигателях обычно используют не более 4 обмоток.

Дешёвые конструкции двигателœей содержат одну обмотку.

Рабочие характеристики вентильного двигателя рисунок 8.2 .

Рисунок 8.2

1- нерегулируемая характеристика,

2- регулируемая характеристика

Так как вентильный электрический двигатель работает с собственной тактовой частотой отсюда частота вращения ротора может быть выбрана любой.

Чем выше частота вращения ротора, тем больше значение имеет ЭДС обмотки, направленная встречно напряжение питания, что приводит к снижении тока в ней. Двигатель будет увеличивать частоту вращения до тех пор, пока момент двигателя не станет равным моменту нагрузки. Двигатель переходит в стационарный режим.

Рабочие характеристики вентильного электродвигателя практически совпадают с характеристиками ДПТ независимого возбуждения. При повышении нагрузки частота вращения ротора снижается. Связь между током и моментом носит линœейный характер. Момент двигателя зависит от нагрузки по току и от индукции магнитного поля в воздушном зазоре.

Частота вращения двигателя зависит от количества витков обмотки статора. При понижении количества витков ток двигателя достигает номинального значения при большей частоте вращения.

Однообмоточный двигатель с одним импульсом тока.

На статоре расположена одна обмотка, которая подключается к напряжению питания U с помощью транзистора VT1.

Ротор выполнен из постоянного магнита и имеет одну пару полюсов. Управляющий сигнал на базу транзистора подаётся датчиком Холла. Сигнал на выходе датчика Холла формируется либо с помощью дополнительного постоянного магнита установленного на роторе, либо с помощью постоянного магнита ротора.В случае если датчик Холла попадёт в магнитное поле, то на его выходе появляется напряжение Uн, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ и используется для включения транзистора.

Датчик Холла включен в цепь базы транзистора таким образом, что при появлении напряжения Uн транзистор открывается. Через обмотку статора начинает протекать ток, и он создаёт МДС F, направленную от правого к левому полюсу статора.

К началу коммутации магнитный поток Фротора направлен в противоположную сторону (сплошная стрелка) К моменту отключения обмотки ротор займёт новое положение (штриховая стрелка) среднее значение угла между F1и Фсоставляет 90 градусов.

По обмотке статора протекает импульсный ток, который также можно разложить на постоянную и переменную составляющую. Для определœения вращающего момента достаточно учесть постоянную составляющую и первую гармонику переменной составляющей.

Предполагается, что линœейная нагрузка по току синусоидальная.

Индукция В магнитного поля распространяется также синусоидально

выражение для вращающего момента имеет вид

Момент двигателя включает в себя три составляющие: вращающаяся вместе с ротором волна линœейной нагрузки по току создаёт не изменяющийся его времени полезный момент; вращающаяся в обратном направлении волна линœейной нагрузки по току создаёт пульсирующий момент удвоенной частоты и постоянную составляющую этого момента͵ меняющуюся с частотой напряжения питания.

Двух обмоточный двигатель с двумя импульсами тока.

На статоре двигателя расположены две обмотки 1 и 2 , по которым либо протекают токи противоположных знаков, либо они имеют различные направления намотки. Обмотки коммутируются с помощью транзисторов Т1 и Т2. Коммутация обмотки 1 была описана ранее. Коммутация обмотки 2 осуществляется с помощью импульса напряжения обратной полярности.

При закрытом в данный момент времени транзисторе Т1 открывается транзистор Т2 и по обмотке 2 протекает ток. Обмотка 2 имеет направления намотки противоположное обмотке 1, отсюда обмотка 2 создаёт намагничивающую силу, направленную в противоположную сторону.

Вектор МДС Q1 направлен слева направо (смотри рисунок 8.6).

В момент включения обмотки 2 магнитный поток ротора Ф2 направлен в сторону, обозначенную сплошной стрелкой, к моменту отключения.

Обмотки 2 ротор занимает положение, обозначенное штриховой стрелкой.

Так обмотки статора не содержат теперь постоянной составляющей отсюда имеется только пульсирующая с частотой w переменная составляющая момента двигателя.

Полный момент на валу электрического двигателя состоит из неизменного по времени полезного момента и пульсирующего момента удвоенной частоты.

Трёхобмоточный двигатель с однополупериодным питанием.

Схема включения трёхобмоточного двигателя с трех импульсным питанием рисунок 8.6 .

На статоре имеются 3 обмотки (1, 2, 3) расположенные под углом 120 градусов, каждая подключается к источнику питания с помощью транзисторного ключа.

Для управления Т1,Т2, Т3. используются три датчика Холла.

По каждой из обмоток ток протекает в течение 1/3 периода изменения тока. Эти три тока можно разложить на постоянную и переменную составляющие. Основная гармоника, обусловленная токами I1,I2,I3, принимает участие в создании независимого от времени момента. Вместе с тем, в кривой момента присутствует пульсирующий момент, созданный высшими гармониками токов I1,I2,I3.

1. Четырех обмоточный двигатель с однополупериодным питанием. (с четырех импульсным питанием)

Читайте также

Вентильные двигатели являются разновидностью двига­телей постоянного тока, у которых коллекторно-щеточный узел заменен полупроводниковым коммутатором. Наличие коллекторно-щеточного узла в двигателях по­стоянного тока осложняет их эксплуатацию (так как тре­буются. [читать подробенее]

В обычном коллекторном двигателе постоянного тока якорь является ротором, а постоянные магниты расположены на статоре. Такую конструкцию очень трудно реализовать в вентильном двигателе постоянного тока. Конструкция современного вентильного двигателя близка к. [читать подробенее]

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector