Venttiilin moottori

Tasavirtakoneilla on yleensä korkeammat tekniset ja taloudelliset indikaattorit (ominaisuuksien lineaarisuus, korkea hyötysuhde, pienet mitat jne.) kuin vaihtovirtakoneilla. Merkittävä haittapuoli on harjalaitteen läsnäolo, joka vähentää luotettavuutta, lisää hitausmomenttia, aiheuttaa radiohäiriöitä, räjähdysvaaraa jne. Siksi luonnollisesti tehtävänä on luoda kontaktiton (harjaton) tasavirtamoottori.

Ratkaisu tähän ongelmaan tuli mahdolliseksi puolijohdelaitteiden myötä. Kontaktittomassa tasavirtamoottorissa, jota kutsutaan vakioventtiilivirtamoottoriksi, harjasarja korvataan puolijohdekytkimellä, ankkuri on paikallaan, roottori on kestomagneetti.

Venttiilimoottorin toimintaperiaate

Venttiilimoottorilla tarkoitetaan säädettävää sähkökäyttöjärjestelmää, joka koostuu rakenteellisesti synkronisen koneen kaltaisesta vaihtovirtasähkömoottorista, venttiilimuuntimesta ja ohjauslaitteista, jotka tarjoavat moottorin käämityspiirien kommutoinnin moottorin roottorin asennosta riippuen.Tässä mielessä venttiilimoottori on samanlainen kuin DC-moottori, jossa kommutointikytkimen avulla on kytketty se ankkurikäämin kierros, joka sijaitsee kenttänapojen alapuolella.

Tasavirtamoottori on monimutkainen sähkömekaaninen laite, joka yhdistää yksinkertaisimman sähkökoneen ja elektronisen ohjausjärjestelmän.

Tasavirtamoottoreilla on vakavia haittoja, jotka johtuvat pääasiassa harjakerääjän läsnäolosta:

1. Keräinlaitteen riittämätön luotettavuus, sen määräaikaisen huollon tarve.

2. Rajoitetut ankkurijännitteen arvot ja vastaavasti tasavirtamoottoreiden teho, mikä rajoittaa niiden käyttöä nopeissa ja suuritehoisissa käyttöjärjestelmissä.

3. Tasavirtamoottoreiden rajoitettu ylikuormituskapasiteetti, joka rajoittaa ankkurivirran muutosnopeutta, mikä on välttämätöntä erittäin dynaamisille sähkökäytöille.

Venttiilimoottorissa nämä haitat eivät ilmene, koska tässä harja-keräimen kytkin korvataan kosketuksettomalla kytkimellä, joka on tehty tyristoreille (suurtehoisille käytöille) tai transistoreille (käytöille, joiden teho on enintään 200 kW ). Tämän perusteella rakenteellisesti synkroniseen koneeseen perustuvaa venttiilimoottoria kutsutaan usein kosketuksettomaksi tasavirtamoottoriksi.

Ohjattavuuden kannalta harjaton moottori on myös samanlainen kuin tasavirtamoottori - sen nopeutta säädetään vaihtelemalla käytetyn tasajännitteen suuruutta. Hyvien säätöominaisuuksiensa ansiosta venttiilimoottoreita käytetään laajalti erilaisten robottien, metallinleikkauskoneiden, teollisuuskoneiden ja mekanismien ohjaamiseen.

Kestomagneettitransistorikommutaattori sähkökäytöllä

Tämän tyyppinen venttiilimoottori on valmistettu kolmivaiheisen synkronisen koneen pohjalta, jonka roottorissa on kestomagneetit. Kolmivaiheiset staattorikäämit toimitetaan tasavirralla, joka syötetään sarjaan kahteen sarjaan kytkettyyn vaihekäämitykseen. Käämien kytkeminen tapahtuu kolmivaiheisen siltapiirin mukaan tehdyllä transistorikytkimellä, joka avataan ja suljetaan moottorin roottorin asennosta riippuen. Venttiilin moottorikaavio on esitetty kuvassa.

Kuva. 1. Kaavio venttiilimoottorista, jossa on transistorikytkin

Moottorin luoma vääntömomentti määräytyy kahden kierteen vuorovaikutuksen perusteella:

• staattorin käämien virran synnyttämä staattori,

• roottori, joka on valmistettu korkeaenergisista kestomagneeteista (perustuu samarium-kobolttiseoksiin ja muihin).

jossa: θ on avaruuskulma staattorin ja roottorin vuovektorien välillä; pn on napaparien lukumäärä.

Staattorin magneettivuolla on taipumus pyörittää kestomagneettiroottoria niin, että roottorivuon suunta vastaa staattorivuon suuntaa (älä unohda magneettineulaa, kompassia).

Suurin roottorin akselille luotu momentti on vuovektorien välisessä kulmassa, joka on yhtä suuri kuin π / 2, ja se pienenee nollaan vuovirtojen lähestyessä. Tämä riippuvuus näkyy kuvassa. 2.

Tarkastellaan moottorimoodia vastaavien vuovektorien spatiaalidiagrammia (napaparien lukumäärällä pn = 1). Oletetaan, että tällä hetkellä transistorit VT3 ja VT2 ovat päällä (katso kaavio kuvassa 1). Tällöin virta kulkee vaiheen B käämin läpi ja vastakkaiseen suuntaan vaiheen A käämin läpi. Tuloksena oleva vektori ppm. staattori on tilassa F3 (katso kuva 3).

Jos roottori on nyt kuvan 2 mukaisessa asennossa. 4, silloin moottori kehittää kohdan 1 mukaisesti suurimman vääntömomentin, jolla roottori pyörii myötäpäivään. Kun kulma θ pienenee, vääntömomentti pienenee. Kun roottoria käännetään 30°, se on välttämätöntä kuvan 1 kaavion mukaisesti. 2. vaihda virtaa moottorin vaiheissa siten, että tuloksena oleva ppm-vektoristaattori on asennossa F4 (katso kuva 3). Voit tehdä tämän sammuttamalla transistori VT3 ja käynnistämällä transistori VT5.

Vaihekytkentä suoritetaan transistorikytkimellä VT1-VT6, jota ohjaa roottorin asentoanturi DR; tässä tapauksessa kulma θ pidetään 90 ° ± 30 °:n sisällä, mikä vastaa suurinta vääntömomenttiarvoa pienimmällä aaltoilulla. Arvolla ρn = 1 on tehtävä kuusi kytkintä yhtä roottorin kierrosta kohti, siis ppm. staattori tekee täyden kierroksen (katso kuva 3). Kun napaparien lukumäärä on suurempi kuin yksikkö, staattorin ja siten roottorin ppm-vektorin kierto on 360/pn astetta.

Kuva. 2. Moottorin vääntömomentin riippuvuus staattorin ja roottorin vuovektorien välisestä kulmasta (pisteessä pn = 1)

Kuva. 3. Tilakaavio ppm-staattorista venttiilimoottorin vaiheita vaihdettaessa

Kuva. 4. Tilakaavio moottoritilassa

Vääntömomentin arvon säätäminen tapahtuu muuttamalla ppm-arvoa. staattori, ts. staattorikäämien virran keskiarvon muutos

jossa: R1 on staattorin käämin vastus.

Koska moottorin vuo on vakio, kahdessa sarjaan kytketyssä staattorikäämissä indusoituva emf on verrannollinen roottorin nopeuteen.Staattoripiirien sähköinen tasapainoyhtälö on

Kun kytkimet ovat pois päältä, virta staattorin käämeistä ei katoa heti, vaan sulkeutuu käänteisdiodien ja suodatinkondensaattorin C kautta.

Siksi säätämällä moottorin syöttöjännitettä U1 on mahdollista säätää staattorin virran suuruutta ja moottorin vääntömomenttia

On helppo nähdä, että saadut lausekkeet ovat samanlaisia ​​kuin DC-moottorin analogiset lausekkeet, minkä seurauksena venttiilimoottorin mekaaniset ominaisuudet tässä piirissä ovat samanlaiset kuin tasavirtamoottorin, jolla on riippumaton heräte, Φ = const .

Harjattoman moottorin syöttöjännitteeseen tehdään muutos tarkasteltavassa piirissä pulssin leveyden säätömenetelmällä… Muuttamalla transistoreiden VT1-VT6 pulssien toimintajaksoa niiden sisällyttämisjaksojen aikana on mahdollista säätää moottorin staattorikäämeihin syötettävän jännitteen keskiarvoa.

Pysäytystilan soveltamiseksi transistorikytkimen toimintaalgoritmia on muutettava siten, että staattorin ppm-vektori on jäljessä roottorin vuovektorista. Silloin moottorin vääntömomentista tulee negatiivinen. Koska muuntimen tuloon on asennettu ohjaamaton tasasuuntaaja, jarrutusenergian regenerointi tässä piirissä on mahdotonta.

Sammutusvaiheessa latautuu suodattimen C kondensaattori C. Kondensaattoreiden jännitteen rajoitus suoritetaan kytkemällä purkausvastus transistorin VT7 kautta. Tällä tavalla jarrutusenergia hajaantuu kuormitusvastukseen.