Bezsmirklainie gāzes strāvas dzinēji

Definīcija

Bezsikstu DC dzinēja pārvedums ir definēts kā pašregulējošs mainīgas frekvences pārvedums, kas izmanto sinusoidālo pastāvīgo magnētu strāvas (PMAC) dzinēju. Šis veids no pārveduma piedāvā vairākas ievērojamas priekšrocības. Praktiski bez uzturēšanas, tas piedāvā pagarinātu mūžu, padarot to par uzticamu izvēli dažādām lietojumprogrammām. Papildus tam, tajā ir zema rotācijas inertie, minimālā sprādziena un operācijas ar zemu frekvenču raksturu. Turklāt, tā radītais radiofrekvenču interferencijas un troksna apjoms ir minimāls, nodrošinot vieglo un klusu darbību. Tomēr, tas nav bez trūkumiem; galvenie ierobežojumi ir relatīvi augsts cena un zema sāknospiediens.

Lietojumi

Bezsikstu DC dzinēju pārvedumi tiek plaši izmantoti daudzās industrijās un ierīcēs. Patērētāja elektronikas jomā tie tiek izmantoti vinilplāksnes atskaņotājos, magnetofonu riteņos un datoru cietā diskā spindula pārvedumos. Tie arī kārtēji tiek izmantoti kā zemas jaudas pārvedumi datora perifērijas instrumentos un kontrolsistēmās. Tālāk nekā patērētāja elektronika, tos izmanto arī kosmosa industrijā, kur uzticamība un klusa darbība ir būtiska. Medicīnas jomā tos precizitāte un tīra darbība padara piemērotiem dažādiem medicīnas ierīču izmantošanai. Papildus tam, tie tiek plaši izmantoti ventilācijas ventilatoru pārvedumā, nodrošinot efektīvu un klusu ventilāciju daudzās sistēmās.

Dzinēja struktūra

Apakšā redzamā attēla krustsekcija attēlo trīs fāžu, divu polu trapecveida PMAC dzinēju, kas ir būtisks komponents bezsikstu DC dzinēja pārvedumā. Dzinējs ir aprīkots ar pastāvīgo magnētu rotātoru ar plašu polu loku, kas noder dzinēja efektīvai darbībai. Stators ir aprīkots ar trīs polu viltījumiem, kuri katrs no otra atrodas 120 grādu attālumā. Šī specifiskā viltījumu konfigurācija nodrošina salīdzinošu elektrisko darbību un vienmērīgu momenta ražošanu. Katrs fāzes viltījums aptver 60 grādus uz abām pusēm, optimizējot magnētiskā lauka interakciju dzinējā un ļaujot precīzi kontrolēt tā ātrumu un veiktspēju.

Trīs fāžu dzinējā izraisītās sprieguma vērtības attēlotas zemāk redzamajā attēlā. Trapecveida formas signāla veidošanu var piešķirt rotātora un statora specifiskajai interakcijai. Kad rotātors griežies pretēji pulksteņrādītājam virzienam, sākotnējie 120 grādi no atskaites pozīcijas visi A fāzes augšējie vedēji intereferē ar magnētiskā lauka dienvidu polu, savukārt visi A fāzes apakšējie vedēji sajust ar ziemeļu polu.

Šis konsekventa magnētiskā savienojuma šajā leņķa diapazonā rada relatīvi stabila inducēto spriegumu, kas ieguldīts trapecveida formas signāla horizontālajā daļā. Kad rotātors turpina griezties, mainīgie magnētiskā lauka orientācijas izraisīti inducēto spriegumu pārejas, veidojot raksturīgo trapecveida formu, kas ir būtiska bezsikstu DC dzinēja pārveduma pareizai darbībai un kontrolei.

Rotātora 120 grādu griezienā inducētais A fāzes spriegums paliek relatīvi nemainīgs. Kad grieziena leņķis pārsniedz 120 grādus, daži A fāzes augšējie vedēji sāk savienoties ar ziemeļu polu, bet citi turpina sajust ar dienvidu polu. Tas paša notiek arī ar apakšējiem vedējiem. Tā rezultātā nākamajos 60 grādu griezienā inducētais A fāzes spriegums lineāri mainās. Šis sprieguma maiņas modelis atkārtojas B un C fāzēs, veidojot koordinētu elektrisko uzvedību, kas ir būtiska dzinēja darbībai.

Bezsikstu DC dzinēja pārveduma sistēma, kā attēlots zemāk, sastāv no sprieguma avota inversora kopā ar trapecveida PMAC dzinēju. Dzinēja statora viltījumi ir konfigurēti zvaigznē. Attēlā arī ir attēlots raksturīgais fāzes-sprieguma formas signāls trapecveida PMAC dzinējam, kas atspoguļo minētos unikālos sprieguma inducēšanas dinamikas raksturos. Šis formas signāls ir būtiska īpašība, kas ļauj efektīvu bezsikstu DC dzinēja pārveduma kontrolēšanu un darbību, nodrošinot vienmērīgu momenta ražošanu un precīzu ātruma regulēšanu.

Bezsikstu DC dzinēja statora viltījumi tiek piegādāti ar strāvas impulsiem. Katriem impulsiem ir ilgums 120 elektriski grādi un tie tiek precīzi novietoti reģionā, kur inducētais spriegums paliek nemainīgs un sasniedz savu maksimālo vērtību. Galvenokārt, šo strāvas impulsu polaritāte sakrīt ar inducētā sprieguma polaritāti, nodrošinot harmonisku interakciju starp elektriskajiem ievadiem un dzinēja ģenerēto magnētisko lauku.

Dzinēja gaismā magnētiskais plūsma tiek uzturēts līdzsvarā, un inducētā sprieguma lielums ir tieši proporcionāls rotātora rotācijas ātrumam. Šī attiecība ir fundamentāla dzinēja darbībai, jo tā ļauj precīzi kontrolēt dzinēja veiktspēku, balstoties uz ātruma atkarīgu inducēto spriegumu, nodrošinot efektīvu enerģijas pārnesi un vienmērīgu darbību dažādās darbības apstākļos.

Katrā 60 grādu intervālā strāva ieplūst vienā dzinēja statora viltījuma fāzē un izplūst no cita. Šis alternatīvais strāvas plūsmas modelis ir būtiska bezsikstu DC dzinēja darbības īpašība. Tā rezultātā enerģija, kas tiek piegādāta dzinējam katrā no šiem 60 grādu intervāliem, var tikt izteikta ar šādu formulu, kas ņem vērā sprieguma un strāvas interakciju viltījumu fāzēs.

Dzinēja ģenerētais moments

Bezsikstu DC dzinēja pārveduma momenta formas signāls ir attēlots zemāk. Moments, ko dzinējs ģenerē, ir tieši proporcionāls strāvai, kas plūst caur DC enerģijas saiti. Šī attiecība ir būtiska, lai saprastu dzinēja dinamisko uzvedību un veiktspējas raksturus.

Regeneratīvā brīdināšana šajā pārveduma sistēmā tiek sasniegta, mainot fāzes strāvas virzienus. Kad fāzes strāvas virzieni tiek mainīti, strāvas avota Id virzieni arī mainās atbilstoši. Šis mainījums uzsāk enerģijas plūsmu, kas sākas no dzinēja, nonāk inversorā un beidzot atgriežas DC avotā. Šajā procesā dzinējs darbojas kā ģeneratoris, pārvēršot mehānisko enerģiju no slodzes elektriskajā enerģijā, kas tad tiek atgriezta enerģijas avotā. Tas ne tikai palīdz samazināt dzinēja ātrumu, bet arī ļauj atjaunot un atkārtoti izmantot enerģiju, palielinot sistēmas kopējo efektivitāti.

Kad pārveduma sistēmas rotācijas ātrums tiek mainīts, dzinējā inducēto spriegumu polaritāte arī mainās. Šis sprieguma polaritātes maiņa aktivizē regeneratīvo brīdināšanas darbību, ļaujot pārvedumam pārvērst slodzes mehānisko enerģiju elektriskajā enerģijā, ko pēc tam var atgriezt enerģijas avotā.

Otrādi, mainot strāvas virzienus, kas plūst caur dzinēja viltījumiem, tiek uzsākta braukšanas darbība, pārvietojot dzinēju vēlamajā virzienā. Strāvas formas signāli, kas atbilst šiem atsevišķajiem darbības režīmiem—regeneratīvai brīdināšanai un braukšanai—ir skaidri attēloti zemāk redzamajā attēlā, sniedzot vizuālu pārskatu par pārveduma sistēmas elektrisko uzvedību dažādos apstākļos.

Bezsikstu DC dzinēja pārveduma veidi

Bezsikstu DC dzinēja pārvedumu galvenokārt var sadalīt divos atsevišķos veidos: zemās cenas bezsikstu DC dzinēja pārvedums un viens fāzes bezsikstu DC dzinēja pārvedums. Katram no šiem veidiem ir savas unikālas īpašības un darbības principi, kas ir detalizēti aprakstīti zemāk.

Zemās cenas bezsikstu DC dzinēja pārvedums

Zemās cenas bezsikstu DC dzinēja pārvedums ir izstrādāts ar vienkāršumu un pieejamību prātā. Tas sastāv no tikai trim tranzistoriem un trīs diodu konverteri. Šī konfigurācija ierobežo pārvedumu, lai piegādātu tikai pozitīvu strāvu vai spriegumu trīs fāžu dzinējam.

Darbības laikā inducētais spriegums un strāva spēlē būtisku lomu gan dzinēja braukšanas, gan brīdināšanas funkcijās. Kad 120 grādu pozitīvie strāvas impulsi tiek piegādāti dzinējam, tie uzsāk braukšanas darbību, pārvietojot dzinēju pretēji pulksteņrādītājam virzienā. Otrādi, kad šie strāvas impulsi tiek nobīdīti par 60 grādiem, iegūstot kopā 180 grādus, dzinējs pāriet uz brīdināšanas režīmu. Šis strāvas impulsu laika maiņas efektīvi maina elektriskā ievades un dzinēja magnētiskā lauka interakciju, ļaujot pāriet no rotācijas uz brīdināšanas mehānismu.

Zemās cenas bezsikstu DC dzinēja pārvedums: Strāvas kontroles mehānisms

Zemās cenas bezsikstu DC dzinēja pārvedumā A fāzes strāva tiek precīzi kontrolēta ar tiristoru Tr1 un diodu D1. Kad Tr1 tiek aktivizēts (ieslēgts), avota spriegums Vd tiek savienots ar viltījumu A. Šī savienojuma dēļ strāvas IA maiņas ātrums kļūst pozitīvs, nozīmējot, ka A fāzes strāva sāk pieaugt. Otrādi, kad Tr1 tiek deaktivizēts (atslēgts), strāva iA ieplūst brīvā griezenā caur diodu D1. Šajā brīvā grieziena procesā strāvas IA maiņas ātrums kļūst negatīvs, un strāva ļoti lēnām samazinās.

Laikā no 0 līdz 120º Tr1 var tikt ieslēgts un atslēgts alternatīvi. Šis ieslēgšanas-atslēgšanas stratēģija tiek izmantota, lai faktiskā strāva IA tuvāk sekotu taisnstūrveida referenčstrāvai iA, nodrošinot, ka atšķirība starp tiem paliek iepriekš noteiktā histerēzes joslā. Šī precīzā kontrole palīdz uzturēt stabila dzinēja darbību un efektīvu enerģijas pārnesi.

Vienfāzes bezsikstu DC dzinēja pārvedums

Vienfāzes bezsikstu DC dzinēja pārveduma konfigurācija ir attēlota zemāk redzamajā attēlā. Analīzes nolūkos pieņemsim, ka dzinējs tiek piegādāts ar puspuķa vienfāzes konverteri, kas piegādā taisnstūrveida strāvas formas signālu dzinējam, kā attēlots blakus esošajā diagrammā. Šis konkrētais strāvas formas signāls spēlē būtisku lomu dzinēja veiktspējas raksturojumā un darbības uzvedībā.

Dzinēja ģenerētais moments parāda ievērojamus svārstījumus, kas bieži saucami par momenta svārstījumiem. Tomēr, kad dzinējs darbojas augstās ātrumos, dzinēja-slodzes sistēmas inercija darbojas kā dabīgs filtras. Šī inercija vienmērīgi samazina momenta svārstījumus, ļaujot dzinējam uzturēt salīdzinoši vienmērīgu rotācijas ātrumu, neraugoties uz momenta svārstījumiem.