Бесщеткелі DC моторлардың приводы

Анықтама

Бесшетекті DC мотордың жүктелуі синусоидалык тұрақты магнитті альтернативті ток (PMAC) моторын пайдаланатын өз-өзін басқаратын өзгеріп отыратын даулеттік жүктелу ретінде анықталады. Бұл түрдегі жүктелу көптеген маңызды артықшылықтарды ұсынады. Және қысқа мерзімде қолдау алмайтын, ол ұзақ мезгілге созылады, бұл оны арнайы қолданылымдар үшін иттифақты таңдауға болады. Сондай-ақ, ол төмен айналу инерциясы, минималды тербеліс және төмен даулеттік қасиеттерімен ишлейді. Ол өте аз радио даулеттік қырсықты және шуын жасайды, бұл оны жинақты және түнек иштеуге ықпал етеді. Бірақ, оның де жоғары бағасы және төмен бастау моменті деп негізгі шектеулері бар.

Қолданылуы

Бесшетекті DC мотордың жүктелулері өте кең тарауында өнеркәсіптік және құрылғыларда қолданылады. Тұтынушы электроника тармалында, олар платтаптын оқытушыларында, рекордердің магнитті жазу құрылғыларында және компьютерлердің жұмысқа қосылатын дискаларында қолданылады. Олар сондай-ақ компьютерлердің перифериялық құрылғыларында және басқару жүйелерінде төмен энергиялық жүктелулер ретінде қызмет етеді. Тұтынушы электроникасынан тырнақ, олардың қолданылуы космосты зерттеу өнеркәсібіне дейін жетеді, мұнда иттифақтылық және түнек иштеу маңызды. Денсаулық саласында, олардың тактық және таза иштеу қасиеттері оларды арнайы медициналық құрылғылар үшін ыңғайлы етеді. Сондай-ақ, олар соңғы уақытта желілерді жұлу қылу үшін қолданылады, бұл бірнеше жүйелерде жинақты және түнек вентиляциялауға ықпал етеді.

Мотордың құрылымы

Төмендегі сурет бесшетекті DC мотордың жүктелуінің негізгі компоненті болып саналатын үш фазалы, екі полюс трапециялық PMAC моторының кескінін көрсетеді. Мотор ұзын полюс аркасы бар тұрақты магнитті ротор мен үш фазалы виткалы штанбағаны қамтиды, бұл оның жинақты иштеуіне ықпал етеді. Штанбаға үш фазалы виткалармен қамтылған, бір-біріне 120 градусқа қашықтықтан орналастырылған. Бұл айырмашылық виткалау конфигурациясы электр жүйесінің тең салыстырылған жұмысын және жинақты момент өндіруін қамтамасыз етеді. Аралықта әр фаза виткаласы 60 градуста өтеді, бұл мотордағы магниттік аймақтың әсерленуін оптимизациялап, оның жылдамдығын және иштеу қасиеттерін так басқаруға мүмкіндік береді.

Үш фазада моторда өткізілген напряжение төмендегі суретте көрсетілген. Трапециялық толқын тіріктің және штанбағаның өзара әсерленуіне ықпал етеді. Егер ротор сол жаққа айналса, басқытқыш орнынан 120 градусқа қадамдап, А фазасының барлық жоғарғы қонақтары магниттік аймақтың түстік жағымен өзара әсерленеді, ал А фазасының барлық төменгі қонақтары түскі жағымен өзара әсерленеді.

Бұл бұрыштық аралық ішінде өзара магниттік байланыстың тұрақты қалуы трапециялық толқындың жоғарғы бөлігіне ықпал етеді. Ротор әрі қарай айналғанда, өзгеріп отырған магниттік аймақтың ориентациялары өткізілген напряжениені өзгертеді, сонымен қатар, бесшетекті DC мотордың жүктелуінің туриялық және басқару үшін маңызды трапециялық формасын құрайды.

Ротор 120 градусқа айналғанда, А фазасында өткізілген напряжение тұрақты қалады. Айналу 120 градусқа өткеннен кейін, А фазасының барлық жоғарғы қонақтарының бір бөлігі түскі жағымен, ал басқалары түстік жағымен өзара әсерленеді. Төменгі қонақтар үшін де сондай өзара әсер болады. Нәтижесінде, келесі 60 градусқа қадамдап, А фазасында өткізілген напряжение сызықты өзгереді. Бұл напряжение өзгеру үзілісі В және С фазаларында да байқалады, бұл мотордың жүктелуі үшін маңызды электр құбылысын қамтамасыз етеді.

Төмендегі суретте көрсетілген бесшетекті DC мотордың жүктелу жүйесі напряжение басқаруымен байланысты трапециялық PMAC моторын қамтиды. Мотордың штанбағасы үш фазалы виткалармен астыққа қосылған. Суретте трапециялық PMAC моторының характерлық фаза-напряжение толқыны көрсетілген, бұл төмендегі өзара әсерленуді баяндайды. Бұл толқын бесшетекті DC мотордың жүктелуінің жинақты басқаруын және иштеуін қамтамасыз етеді, бұл оның жинақты момент өндіруін және так жылдамдықты басқаруын ықпал етеді.

Бесшетекті DC мотордың штанбағасына ток пульсілері қосылады. Аралықта әрбір пульс 120 электр градусына қатысады және индуцирленген напряжение тұрақты қалып, максималды мәніне жеткен аймақта дәл орналастырылады. Маңызды, ток пульстерінің полярлығы индуцирленген напряжение мен мотор тағы өткізген магниттік аймақтың өзара әсерімен сәйкестендіреді.

Мотордағы ауызшақ аралықтың магниттік аймағы тұрақты деңгейде қалады, ал индуцирленген напряжение мәні ротордың айналу жылдамдығына пропорционалды. Бұл өзара әсер мотордың иштеуіне маңызды, себебі ол оның жылдамдыққа байланысты индуцирленген напряжение үшін так басқаруына мүмкіндік береді, бұл өзара әсердің жинақты жүйелерде өзара әсерленуін және жылдамдықты басқаруын ықпал етеді.

Әр 60 градус аралығында, мотордың штанбағасының бір фазасына ток қосылады, ал басқасынан шығады. Бұл ауыспалы ток өткізу үзілісі бесшетекті DC мотордың иштеу үзілісінің маңызды қасиеті. Нәтижесінде, әр 60 градус аралығында моторға қосылатын энергия төмендегі формула арқылы баяндайды, бұл виткалардың фазаларындағы напряжение мен токтың өзара әсерленуін қамтамасыз етеді.

Мотордың өткізген моменті

Бесшетекті DC мотордың жүктелуінің момент толқыны төмендегі суретте көрсетілген. Мотор өткізген момент мәні DC энергия байланысы арқылы өткізілетін токқа пропорционалды. Бұл өзара әсер мотордың динамикалық қасиеттерін және иштеу қасиеттерін түсіну үшін маңызды.

Бұл жүктелу жүйесіндегі регенератив жылжыту фаза токын қайта орналастыру арқылы жасалады. Фаза токы қайта орналастырылғанда, токтың басқаруы Id де қайта орналастырылады. Бұл өзара әсер энергия өткізілуін бастайды, бұл мотордан бастап, инвертор арқылы және соңында DC байланысына қайта қайтып өтеді. Бұл процессте мотор генератор ретінде ишлейді, жүктен механикалық энергияны электр энергияға айналдырады, ол энергия соңында энергия байланысына қайта қосылады. Бұл не мотордың жылжытуын, не энергияны қайта қолдануын және жүйенің жалпы ықтималдығын жақсартады.

Жүктелу жүйесінің айналу жылдамдығы қайта орналастырылғанда, моторда индуцирленген напряжение таңбалары да қайта орналастырылады. Бұл напряжение таңбаларының өзгеруі регенератив жылжыту өзара әсерін бастайды, бұл жүктелу жүйесінің механикалық энергиясын электр энергияға айналдыруға ықпал етеді, ол энергия соңында энергия байланысына қайта қосылады.

Соңғы, мотордың виткалары арқылы өткізілетін токтың бағытын қайта орналастыру моторды өткізілетін бағытта ишке қосады. Регенератив жылжыту және иштеу үшін ток толқындары төмендегі суретте көрсетілген, бұл жүктелу жүйесінің әртүрлі шарттардағы электр құбылысын визуалды түрде баяндайды.

Бесшетекті DC мотордың түрлері

Бесшетекті DC мотордың жүктелуі негізінен екі айырмашылық түрге бөлінеді: төмен бағалы бесшетекті DC мотордың жүктелуі және бір фазалы бесшетекті DC мотордың жүктелуі. Аралықта әр түрінің өзінің уникалды қасиеттері және иштеу принциптері бар, олар төмендегідей детализацияланады.

Төмен бағалы бесшетекті DC мотордың жүктелуі

Төмен бағалы бесшетекті DC мотордың жүктелуі қарапайымдық және қолайлы баға үшін құрылған. Ол үш транзистор және үш диод конверторынан тұратын қарапайым құрылымын қамтиды. Бұл құрылым жүктелуді үш фазалы моторға тек оң ток немесе напряжение қосуға шектейді.

Иштеу кезінде, индуцирленген напряжение және ток мотордың иштеу және жылжыту функцияларында маңызды рөл атқарады. 120 градус оң ток пульстері моторға қосылғанда, ол иштеу әрекетін бастайды, мотор сол жаққа айналады. Соңғы, бұл ток пульстері 60 градусқа қайта орналастырылғанда, мотор жылжыту режиміне өтуі мүмкін. Бұл ток пульстерінің уақыттың өзгеруі электр қосылуы мен мотордың магниттік аймағының өзара әсерін өзгертеді, оны айналу режимінен жылжыту режиміне өтуге мүмкіндік береді.

Төмен бағалы бесшетекті DC мотордың жүктелуі: Ток басқару механизми

Төмен бағалы бесшетекті DC мотордың жүктелуінде, А фазасының токы тирістор Tr1 және диод D1 арқылы дәл басқарылады. Tr1 активацияланған (өнделген) кезде, басқару напряжение Vd витка A-ға қосылады. Бұл байланыс IA токтың өсуіне ықпал етеді. Соңғы, Tr1 деактивацияланған (өнемді) кезде, iA ток D1 диод арқылы өзгеле-өзгеле өту режиміне өтуі мүмкін. Бұл өзгеле-өзгеле өту процессінде, iA ток өзгеріп, өзгеріп өтуі мүмкін.

0 - 120º уақыт аралығында, Tr1 өн-өнемді режимде қолданылады. Бұл өн-өнемді режимді қолдану IA токты дәл тік төртбұрышты iA токқа ықпал етеді, олардың айырмасы белгіленген гистерезис аралығында қалады. Бұл дәл басқару мотордың стабилді иштеуін және энергияның жинақты өткізілуін қамтамасыз етеді.

Бір фазалы бесшетекті DC мотордың жүктелуі

Бір фазалы бесшетекті DC мотордың жүктелу құрылымы төмендегі суретте көрсетілген. Талдау үшін, мотордың жарты мост бір фазалы конверторы арқылы қосылатын тік төртбұрышты ток толқыны есептеңіз, бұл суретте көрсетілген. Бұл конкретті ток толқыны мотордың иштеу қасиеттерін және өзара әсерін өзара әсер етеді.

Мотор өткізген моментте өте жоғары өзгерістер болады, бұл момент қырсық деп аталады. Бірақ, мотор жоғары жылдамдықта иштейтін кезде, мотор-жүк системасының инерциясы өзінің табиғатты фильтрі болады. Бұл инерция момент өзгерістерін жинақтауға ықпал етеді, бұл моторды момент қырсықтың болуына қарамастан тұрақты айналу жылдамдығын сақтауға мүмкіндік береді.