Kako bi se riješili problemi upravljanja modernim preciznim sustavima, sve se više koristi motor bez četkica. To karakterizira velika prednost takvih uređaja, kao i aktivno formiranje računskih sposobnosti mikroelektronike. Kao što znate, oni mogu pružiti veliku gustoću okretnog momenta i energetsku učinkovitost u usporedbi s drugim vrstama motora.
Shema motora bez četkica
Motor se sastoji od sljedećih dijelova:
1. Stražnja strana kućišta.
2. Stator.
3. Ležaj.
4. Magnetski disk (rotor).
5. Ležaj.
6. Namotani stator.7. Prednja strana kućišta.
Motor bez četkica ima odnos između polifaznog namota statora i rotora. Imaju trajne magnete i ugrađen senzor položaja. Prebacivanje uređaja se provodi pomoću ventilskog pretvarača, zbog čega je dobio takav naziv.
Sklop motora bez četkica sastoji se od stražnjeg poklopca i tiskane ploče senzora, čahure ležaja, osovine iležaj, magneti rotora, izolacijski prsten, namot, Belleville opruga, odstojnik, Hall senzor, izolacija, kućište i žice.
U slučaju spajanja namota sa "zvijezdom", uređaj ima velike konstantne momente, pa se ovaj sklop koristi za upravljanje osi. U slučaju pričvršćivanja namota s "trokutom", mogu se koristiti za rad pri velikim brzinama. Najčešće se broj parova polova izračunava prema broju rotorskih magneta, koji pomažu u određivanju omjera električnih i mehaničkih okretaja.
Stator se može izraditi s jezgrom bez željeza ili željeznom jezgrom. Koristeći takve izvedbe s prvom opcijom, moguće je osigurati da se magneti rotora ne privlače, ali se u istom trenutku učinkovitost motora smanjuje za 20% zbog smanjenja vrijednosti konstantnog momenta.
Iz dijagrama se vidi da se u namotima statora stvara struja, a u rotoru uz pomoć visokoenergetskih permanentnih magneta.
Simboli: - VT1-VT7 - tranzistorski komunikatori; - A, B, C – faze namota;
- M – okretni moment motora;
- DR – senzor položaja rotora; - U – regulator napona motora;
- S (jug), N (sjever) – smjer magneta;
- UZ – frekventni pretvarač;
- BR – brzina senzor;
- VD – zener dioda;
- L je induktor.
Dijagram motora pokazuje da je jedna od glavnih prednosti rotora u koji su ugrađeni trajni magneti smanjenje njegovog promjerai, posljedično, smanjenje momenta tromosti. Takvi uređaji mogu biti ugrađeni u sam uređaj ili smješteni na njegovoj površini. Smanjenje ovog pokazatelja vrlo često dovodi do malih vrijednosti ravnoteže momenta inercije samog motora i opterećenja dovedenog na njegovu osovinu, što otežava rad pogona. Iz tog razloga proizvođači mogu ponuditi standardni i 2-4 puta veći moment inercije.
Načela rada
Danas postaje vrlo popularan motor bez četkica, čiji se princip rada temelji na činjenici da kontroler uređaja počinje mijenjati namote statora. Zbog toga vektor magnetskog polja uvijek ostaje pomaknut za kut koji se približava 900 (-900) u odnosu na rotor. Regulator je dizajniran za upravljanje strujom koja se kreće kroz namote motora, uključujući veličinu magnetskog polja statora. Stoga je moguće podesiti trenutak koji djeluje na uređaj. Eksponent kuta između vektora može odrediti smjer rotacije koji na njega djeluje.
Treba uzeti u obzir da je riječ o električnim stupnjevima (puno su manji od geometrijskih). Na primjer, uzmimo izračun motora bez četkica s rotorom, koji ima 3 para polova. Tada će njegov optimalni kut biti 900/3=300. Ovi parovi osiguravaju 6 faza uklopnih namota, tada se ispostavlja da se vektor statora može kretati u skokovima od 600. Iz ovoga se može vidjeti da će stvarni kut između vektora nužno varirati od 600 do1200 počevši od rotacije rotora.
Motor ventila, čiji se princip rada temelji na rotaciji uklopnih faza, zbog čega se uzbudni tok održava relativno konstantnim kretanjem armature, nakon što njihova interakcija počinje stvarati rotirajući trenutak. Žuri okretati rotor na takav način da se svi tokovi uzbude i armature poklapaju zajedno. Ali tijekom svog zaokreta, senzor počinje mijenjati namote, a protok prelazi na sljedeći korak. U ovom trenutku, rezultirajući vektor će se pomaknuti, ali će ostati potpuno nepomičan u odnosu na tok rotora, što će na kraju stvoriti zakretni moment osovine.
Pogodnosti
Upotrebom motora bez četkica u radu možemo uočiti njegove prednosti:
- mogućnost korištenja širokog raspona za promjenu brzine;
- visoka dinamika i performanse;
- maksimalna točnost pozicioniranja;
- niski troškovi održavanja;
- uređaj se može pripisati objektima otpornim na eksploziju;
- ima sposobnost izdržati velika preopterećenja u trenutku rotacije;
- visoka učinkovitost, koja je više od 90%;
- postoje klizni elektronički kontakti, koji značajno produžuju radni vijek i vijek trajanja;
- nema pregrijavanja elektromotora tijekom dugotrajnog rada.
Nedostaci
Unatoč velikom broju prednosti, motor bez četkica ima i nedostatke u radu:
- prilično komplicirano upravljanje motorom;- relativnovisoka cijena uređaja zbog korištenja rotora u svom dizajnu koji ima skupe trajne magnete.
Reluktantni motor
Reluktantni motor ventila je uređaj u kojem je osiguran prekidački magnetski otpor. U njemu se pretvorba energije događa zbog promjene induktivnosti namota, koji se nalaze na izraženim zupcima statora kada se pomiče zupčasti magnetski rotor. Uređaj dobiva struju iz električnog pretvarača, koji naizmjenično prebacuje namote motora u skladu s kretanjem rotora.
Preklopni reluktantni motor je složen složeni sustav u kojem komponente različite fizičke prirode rade zajedno. Uspješno projektiranje takvih uređaja zahtijeva dubinsko poznavanje strojnog i mehaničkog dizajna, kao i elektronike, elektromehanike i mikroprocesorske tehnologije.
Moderni uređaj djeluje kao električni motor, djelujući u sprezi s elektroničkim pretvaračem, koji je proizveden integriranom tehnologijom pomoću mikroprocesora. Omogućuje vam kvalitetnu kontrolu motora s najboljom izvedbom u obradi energije.
Svojstva motora
Takvi uređaji imaju visoku dinamiku, veliki kapacitet preopterećenja i precizno pozicioniranje. Budući da nema pokretnih dijelova,njihova upotreba je moguća u eksplozivnom agresivnom okruženju. Takvi motori se nazivaju i motori bez četkica, njihova glavna prednost u odnosu na kolektorske motore je brzina, koja ovisi o naponu napajanja momenta opterećenja. Također, još jedno važno svojstvo je odsutnost abrazivnih i trljajućih elemenata koji mijenjaju kontakte, što povećava resurse korištenja uređaja.
BLDC motori
Svi DC motori se mogu nazvati bez četkica. Rade na istosmjernu struju. Sklop četke je predviđen za električno kombiniranje krugova rotora i statora. Takav dio je najranjiviji i prilično težak za održavanje i popravak.
BLDC motor radi na istom principu kao i svi sinkroni uređaji ovog tipa. To je zatvoreni sustav koji uključuje energetski poluvodički pretvarač, senzor položaja rotora i koordinator.
AC AC motori
Ovi uređaji dobivaju napajanje iz AC mreže. Brzina vrtnje rotora i kretanje prvog harmonika magnetske sile statora potpuno se podudaraju. Ova podvrsta motora može se koristiti pri velikim snagama. U ovu skupinu spadaju stepenišni i reaktivni ventilski uređaji. Posebnost koračnih uređaja je diskretni kutni pomak rotora tijekom njegovog rada. Napajanje namota se formira pomoću poluvodičkih komponenti. Motorom ventila upravljasekvencijalni pomak rotora, što stvara prebacivanje njegove snage s jednog namota u drugi. Ovaj uređaj se može podijeliti na jednofazni, trofazni i višefazni, od kojih prvi može sadržavati početni namot ili fazni krug, kao i ručno pokretanje.
Princip rada sinkronog motora
Sinkroni motor ventila radi na temelju interakcije magnetskih polja rotora i statora. Shematski se magnetsko polje tijekom rotacije može prikazati plusevima istih magneta, koji se kreću brzinom magnetskog polja statora. Polje rotora također se može prikazati kao trajni magnet koji rotira sinkrono s poljem statora. U nedostatku vanjskog momenta koji se primjenjuje na osovinu aparata, osi se potpuno poklapaju. Djelujuće sile privlačenja prolaze duž cijele osi polova i mogu se međusobno kompenzirati. Kut između njih postavljen je na nulu.
Ako se kočioni moment primijeni na osovinu stroja, rotor se pomiče u stranu sa zakašnjenjem. Zbog toga se privlačne sile dijele na komponente koje su usmjerene duž osi pozitivnih pokazatelja i okomito na os polova. Ako se primijeni vanjski moment koji stvara ubrzanje, odnosno počinje djelovati u smjeru rotacije osovine, slika interakcije polja će se potpuno promijeniti u suprotnu. Smjer kutnog pomaka počinje se transformirati u suprotan, a u vezi s tim mijenja se smjer tangencijalnih sila ielektromagnetski moment. U ovom scenariju, motor postaje kočnica, a uređaj radi kao generator, koji pretvara mehaničku energiju dovedenu na osovinu u električnu energiju. Zatim se preusmjerava na mrežu koja napaja stator.
Kada nema vanjskog momenta istaknutog pola počet će zauzimati položaj u kojem će se os polova magnetskog polja statora podudarati s uzdužnom. Ovaj položaj će odgovarati minimalnom otporu protoka u statoru.
Ako se kočioni moment primijeni na osovinu stroja, rotor će odstupiti, dok će se magnetsko polje statora deformirati, jer se protok teži zatvaranju uz najmanji otpor. Za njegovo određivanje potrebne su linije sile čiji će smjer u svakoj točki odgovarati kretanju sile, pa će promjena polja dovesti do pojave tangencijalne interakcije.
Razmatrajući sve ove procese u sinkronim motorima, možemo identificirati demonstracijski princip reverzibilnosti različitih strojeva, odnosno sposobnost bilo kojeg električnog aparata da promijeni smjer pretvorene energije u suprotno.
Motori bez četkica s trajnim magnetom
Motor s permanentnim magnetom koristi se za ozbiljne obrambene i industrijske primjene, jer takav uređaj ima veliku rezervu snage i učinkovitost.
Ovi se uređaji najčešće koriste u industrijama gdje je relativno niska potrošnja energije imale dimenzije. Mogu imati različite dimenzije, bez tehnoloških ograničenja. Pritom, veliki uređaji nisu potpuno novi, najčešće ih proizvode tvrtke koje pokušavaju prevladati ekonomske poteškoće koje ograničavaju domet ovih uređaja. Imaju svoje prednosti, među kojima su visoka učinkovitost zbog gubitaka rotora i velika gustoća snage. Za upravljanje motorima bez četkica potreban vam je pogon s promjenjivom frekvencijom.
Analiza troškova i koristi pokazuje da su uređaji s trajnim magnetima mnogo poželjniji od drugih alternativnih tehnologija. Najčešće se koriste za industrije s prilično teškim rasporedom rada brodskih motora, u vojnoj i obrambenoj industriji i drugim postrojbama, čiji se broj stalno povećava.
mlazni motor
Preklopni reluktantni motor radi pomoću dvofaznih namota koji su instalirani oko dijametralno suprotnih polova statora. Napajanje se kreće prema rotoru prema polovima. Tako je njegovo protivljenje potpuno svedeno na minimum.
Ručni DC motor pruža visoku učinkovitu brzinu pogona s optimiziranim magnetizmom za rad unatrag. Informacije o mjestu rotora koriste se za kontrolu faza napajanja naponom, jer je to optimalno za postizanje kontinuiranog i glatkog momenta.okretni moment i visoka učinkovitost.
Signali koje proizvodi mlazni motor su postavljeni na kutnu nezasićenu fazu induktiviteta. Minimalni otpor polova u potpunosti odgovara maksimalnoj induktivnosti uređaja.
Pozitivan trenutak može se dobiti samo pod kutovima kada su pokazatelji pozitivni. Pri malim brzinama, fazna struja mora nužno biti ograničena kako bi se elektronika zaštitila od visokih volt-sekundi. Mehanizam pretvorbe može se ilustrirati linijom jalove energije. Sfera snage karakterizira snagu koja se pretvara u mehaničku energiju. U slučaju iznenadnog isključivanja, višak ili zaostala sila vraća se na stator. Minimalni pokazatelji utjecaja magnetskog polja na performanse uređaja su njegova glavna razlika od sličnih uređaja.
