Vārsta motors

Līdzstrāvas mašīnām, kā likums, ir augstāki tehniskie un ekonomiskie rādītāji (īpašību linearitāte, augsta efektivitāte, mazi izmēri utt.) nekā maiņstrāvas mašīnām. Būtisks trūkums ir birstes aparāta klātbūtne, kas samazina uzticamību, palielina inerces momentu, rada radio traucējumus, sprādzienbīstamību utt. Tāpēc, protams, uzdevums izveidot bezkontakta (bezsuku) līdzstrāvas motoru.

Šīs problēmas risinājums kļuva iespējams līdz ar pusvadītāju ierīču parādīšanos. Bezkontakta līdzstrāvas motorā, ko sauc par pastāvīgas vārsta strāvas motoru, suku komplektu aizstāj ar pusvadītāju slēdzi, armatūra ir nekustīga, rotors ir pastāvīgais magnēts.

Vārsta dzinēja darbības princips

Ar vārsta motoru saprot mainīgu elektriskās piedziņas sistēmu, kas sastāv no maiņstrāvas elektromotora, kas pēc uzbūves ir līdzīgs sinhronajai mašīnai, vārsta pārveidotāja un vadības ierīcēm, kas nodrošina motora tinumu ķēžu komutāciju atkarībā no motora rotora stāvokļa.Šajā ziņā vārsta motors ir līdzīgs līdzstrāvas motoram, kurā ar komutācijas slēdzi ir savienots tas armatūras tinuma pagrieziens, kas atrodas zem lauka poliem.

Līdzstrāvas motors ir sarežģīta elektromehāniska ierīce, kas apvieno vienkāršāko elektrisko mašīnu un elektronisko vadības sistēmu.

Līdzstrāvas motoriem ir nopietni trūkumi, galvenokārt otu kolektora klātbūtnes dēļ:

1. Nepietiekama kolektora aparāta uzticamība, nepieciešamība pēc tā periodiskas apkopes.

2. Ierobežotas armatūras sprieguma vērtības un attiecīgi līdzstrāvas motoru jauda, ​​kas ierobežo to izmantošanu ātrgaitas, lieljaudas piedziņām.

3. Ierobežota līdzstrāvas motoru pārslodzes jauda, ​​ierobežojot armatūras strāvas maiņas ātrumu, kas ir būtiski dinamiskām elektriskajām piedziņām.

Vārsta dzinējā šie trūkumi neizpaužas, jo šeit birstes kolektora slēdzis tiek aizstāts ar bezkontakta slēdzi, kas izgatavots uz tiristoriem (lieljaudas piedziņām) vai tranzistoriem (piedziņām ar jaudu līdz 200 kW ). Pamatojoties uz to, vārsta motoru, kura struktūra ir balstīta uz sinhrono mašīnu, bieži sauc par bezkontakta līdzstrāvas motoru.

Vadāmības ziņā bezsuku motors ir līdzīgs līdzstrāvas motoram — tā ātrumu regulē, mainot pielietotā līdzstrāvas sprieguma lielumu. Pateicoties savām labajām regulēšanas īpašībām, vārstu motori tiek plaši izmantoti dažādu robotu, metāla griešanas mašīnu, rūpniecisko iekārtu un mehānismu vadīšanai.

Pastāvīgā magnēta tranzistoru komutators ar elektrisko piedziņu

Šāda veida vārsta motors ir izgatavots, pamatojoties uz trīsfāzu sinhrono mašīnu ar pastāvīgiem magnētiem uz rotora. Trīsfāzu statora tinumi tiek piegādāti ar līdzstrāvu, kas tiek piegādāta virknē diviem sērijveidā savienotiem fāzes tinumiem. Tinumu pārslēgšanu veic tranzistora slēdzis, kas izgatavots pēc trīsfāzu tilta ķēdes.Tranzistora slēdži tiek atvērti un aizvērti atkarībā no motora rotora stāvokļa. Vārsta motora diagramma ir parādīta attēlā.

att. 1. Vārsta motora diagramma ar tranzistora slēdzi

Motora radīto griezes momentu nosaka divu vītņu mijiedarbība:

• stators, ko rada strāva statora tinumos,

• rotors, kas izveidots no lielas enerģijas pastāvīgajiem magnētiem (balstīts uz samārija-kobalta sakausējumiem un citiem).

kur: θ ir telpiskais leņķis starp statora un rotora plūsmas vektoriem; pn ir polu pāru skaits.

Statora magnētiskajai plūsmai ir tendence pagriezt pastāvīgā magnēta rotoru tā, lai rotora plūsma atbilstu statora plūsmai (neaizmirstiet par magnētisko adatu, kompasu).

Lielākais moments, kas izveidots uz rotora vārpstas, būs leņķī starp plūsmas vektoriem, kas vienāds ar π / 2, un samazināsies līdz nullei, tuvojoties plūsmas plūsmām. Šī atkarība ir parādīta attēlā. 2.

Apskatīsim motora režīmam atbilstošo plūsmas vektoru telpisko diagrammu (ar polu pāru skaitu pn = 1). Pieņemsim, ka šobrīd ir ieslēgti tranzistori VT3 un VT2 (skat. diagrammu 1. att.). Tad strāva plūst caur fāzes B tinumu un pretējā virzienā caur fāzes A tinumu. Iegūtais vektors ppm. stators telpā ieņems pozīciju F3 (skat. 3. attēlu).

Ja rotors tagad atrodas pozīcijā, kas parādīta att. 4, tad motors atbilstoši 1 attīstīs maksimālo griezes momentu, pie kura rotors griezīsies pulksteņrādītāja virzienā. Samazinoties leņķim θ, griezes moments samazināsies. Kad rotors ir pagriezts par 30 °, tas ir nepieciešams saskaņā ar grafiku attēlā. 2. pārslēdziet strāvu motora fāzēs tā, lai iegūtais ppm vektora stators būtu pozīcijā F4 (skat. 3. att.). Lai to izdarītu, izslēdziet tranzistoru VT3 un ieslēdziet tranzistoru VT5.

Fāzes pārslēgšanu veic ar tranzistora slēdzi VT1-VT6, ko kontrolē rotora pozīcijas sensors DR; šajā gadījumā leņķis θ tiek uzturēts 90 ° ± 30 ° robežās, kas atbilst maksimālajai griezes momenta vērtībai ar mazākajiem viļņiem. Pie ρn = 1 ir jāizdara seši slēdži uz vienu rotora apgriezienu, tātad ppm. stators veiks pilnu apgriezienu (skat. 3. att.). Ja polu pāru skaits ir lielāks par vienību, ppm vektora statora un līdz ar to arī rotora rotācija būs 360/pn grādi.

att. 2. Motora griezes momenta atkarība no leņķa starp statora un rotora plūsmas vektoriem (pie pn = 1)

att. 3. ppm statora telpiskā diagramma, pārslēdzot vārsta motora fāzes

att. 4. Telpiskā diagramma motora režīmā

Griezes momenta vērtības pielāgošana tiek veikta, mainot ppm vērtību. stators, t.i. strāvas vidējās vērtības izmaiņas statora tinumos

kur: R1 ir statora tinuma pretestība.

Tā kā motora plūsma ir nemainīga, divos virknē savienotos statora tinumos inducētais emf būs proporcionāls rotora ātrumam.Statora ķēžu elektriskā līdzsvara vienādojums būs

Kad slēdži ir izslēgti, strāva statora tinumos nepazūd uzreiz, bet tiek aizvērta caur reversajām diodēm un filtra kondensatoru C.

Tāpēc, regulējot motora barošanas spriegumu U1, ir iespējams regulēt statora strāvas lielumu un motora griezes momentu

Ir viegli redzēt, ka iegūtās izteiksmes ir līdzīgas līdzstrāvas motora analogām izteiksmēm, kā rezultātā vārsta motora mehāniskie raksturlielumi šajā ķēdē ir līdzīgi līdzstrāvas motora parametriem ar neatkarīgu ierosmi pie Φ = const .

Bezsuku motora barošanas spriegums tiek mainīts aplūkojamajā ķēdē ar impulsa platuma regulēšanas metodi… Mainot tranzistoru VT1-VT6 impulsu darba ciklu to iekļaušanas periodos, ir iespējams noregulēt motora statora tinumiem pievadītā sprieguma vidējo vērtību.

Lai pielietotu apturēšanas režīmu, tranzistora slēdža darbības algoritms jāmaina tā, lai statora ppm vektors atpaliktu no rotora plūsmas vektora. Tad motora griezes moments kļūs negatīvs. Tā kā pārveidotāja ieejā ir uzstādīts nekontrolēts taisngriezis, bremzēšanas enerģijas reģenerācija šajā ķēdē nav iespējama.

Izslēgšanas laikā tiek uzlādēts filtra C kondensators. Sprieguma ierobežošana uz kondensatoriem tiek veikta, savienojot izlādes pretestību caur tranzistoru VT7. Tādā veidā bremzēšanas enerģija tiek izkliedēta slodzes pretestībā.