Um die Probleme der Steuerung moderner Präzisionssysteme zu lösen, wird zunehmend der bürstenlose Motor eingesetzt. Dies zeichnet sich durch den großen Vorteil solcher Geräte sowie die aktive Gest altung der Rechenfähigkeiten der Mikroelektronik aus. Wie Sie wissen, können sie im Vergleich zu anderen Arten von Motoren eine hohe lange Drehmomentdichte und Energieeffizienz bieten.
Schema des bürstenlosen Motors
Der Motor besteht aus folgenden Teilen:
1. Gehäuserückseite.
2. Stator.
3. Lager.
4. Magnetplatte (Rotor).
5. Lager.
6. Gewickelter Stator.7. Gehäusevorderseite.
Ein bürstenloser Motor hat eine Beziehung zwischen der mehrphasigen Wicklung des Stators und des Rotors. Sie haben Permanentmagnete und einen eingebauten Positionssensor. Die Umsch altung des Geräts erfolgt über einen Ventilwandler, wodurch es einen solchen Namen erhielt.
Die Sch altung eines bürstenlosen Motors besteht aus einer hinteren Abdeckung und einer Leiterplatte mit Sensoren, einer Lagerhülse, einer Welle und demLager, Rotormagnete, Isolierring, Wicklung, Tellerfeder, Distanzstück, Hallsensor, Isolierung, Gehäuse und Leitungen.
Wenn die Wicklungen mit einem "Stern" verbunden werden, hat das Gerät große konstante Momente, daher wird diese Baugruppe zur Steuerung der Achsen verwendet. Wenn die Wicklungen mit einem "Dreieck" befestigt werden, können sie zum Arbeiten mit hohen Geschwindigkeiten verwendet werden. Meistens wird die Anzahl der Polpaare anhand der Anzahl der Rotormagnete berechnet, die helfen, das Verhältnis von elektrischer und mechanischer Umdrehung zu bestimmen.
Der Stator kann mit eisenfreiem oder Eisenkern hergestellt werden. Durch die Verwendung solcher Konstruktionen mit der ersten Option kann sichergestellt werden, dass die Rotormagnete nicht angezogen werden, aber gleichzeitig der Wirkungsgrad des Motors aufgrund einer Verringerung des Werts des konstanten Drehmoments um 20% verringert wird.
Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass im Stator Strom in den Wicklungen und im Rotor mit Hilfe von hochenergetischen Permanentmagneten erzeugt wird.
Symbole: - VT1-VT7 - Transistorkommunikatoren; - A, B, C – Wicklungsphasen;
- M – Motordrehmoment;
- DR – Rotorpositionssensor; - U – Spannungsregler der Motorversorgung;
- S (Süden), N (Norden) – Magnetrichtung;
- UZ – Frequenzumrichter;
- BR – Geschwindigkeit Sensor;
- VD – Zenerdiode;
- L ist eine Induktivität.
Das Motordiagramm zeigt, dass einer der Hauptvorteile eines Rotors, in dem Permanentmagnete eingebaut sind, die Verringerung seines Durchmessers istund folglich eine Verringerung des Trägheitsmoments. Solche Geräte können in das Gerät selbst eingebaut oder auf seiner Oberfläche angeordnet sein. Eine Abnahme dieses Indikators führt sehr oft zu kleinen Werten des Gleichgewichts des Trägheitsmoments des Motors selbst und der auf seine Welle aufgebrachten Last, was den Betrieb des Antriebs erschwert. Aus diesem Grund können Hersteller standardmäßige und 2-4 mal höhere Trägheitsmomente anbieten.
Arbeitsprinzipien
Heute wird der bürstenlose Motor immer beliebter, dessen Funktionsprinzip darauf beruht, dass die Gerätesteuerung beginnt, die Statorwicklungen zu sch alten. Dadurch bleibt der Magnetfeldvektor gegenüber dem Rotor immer um einen Winkel nahe 90° (-90°) verschoben. Der Controller ist dafür ausgelegt, den Strom zu steuern, der durch die Motorwicklungen fließt, einschließlich der Größe des Statormagnetfelds. Daher ist es möglich, das Moment einzustellen, das auf das Gerät wirkt. Ein Exponent des Winkels zwischen Vektoren kann die Drehrichtung bestimmen, die darauf wirkt.
Es sollte berücksichtigt werden, dass es sich um elektrische Grade handelt (sie sind viel kleiner als geometrische). Nehmen wir zum Beispiel eine Berechnung eines bürstenlosen Motors mit einem Rotor, der 3 Polpaare hat. Dann ist sein optimaler Winkel 900/3=300. Diese Paare sorgen für 6 Phasen der Sch altwicklungen, dann stellt sich heraus, dass sich der Statorvektor in Sprüngen von 600 bewegen kann. Daraus ist ersichtlich, dass der tatsächliche Winkel zwischen den Vektoren zwangsläufig von 600 bis variieren wird1200 ab Rotordrehung.
Der Ventilmotor, dessen Funktionsprinzip auf der Rotation der Sch altphasen basiert, wodurch der Erregerfluss durch eine relativ konstante Bewegung des Ankers aufrechterh alten wird, beginnt nach ihrer Wechselwirkung eine Rotation zu bilden Moment. Er beeilt sich, den Rotor so zu drehen, dass alle Erregungs- und Ankerströme zusammenfallen. Aber während seiner Umdrehung beginnt der Sensor, die Wicklungen umzusch alten, und der Fluss bewegt sich zum nächsten Schritt. An diesem Punkt bewegt sich der resultierende Vektor, bleibt jedoch relativ zum Rotorfluss vollständig stationär, was schließlich ein Wellendrehmoment erzeugt.
Vorteile
Bei der Arbeit mit einem bürstenlosen Motor können wir seine Vorteile feststellen:
- Möglichkeit, einen breiten Bereich zu verwenden, um die Geschwindigkeit zu ändern;
- hohe Dynamik und Leistung;
- maximale Positioniergenauigkeit;
- geringe Wartungskosten;
- das Gerät kann explosionsgeschützten Objekten zugeordnet werden;
- hat die Fähigkeit, große Überlastungen im Moment der Rotation auszuh alten;
- hoher Wirkungsgrad, der mehr als 90 % beträgt;
- es gibt elektronische Schleifkontakte, die die Lebensdauer und Lebensdauer deutlich erhöhen;
- keine Überhitzung des Elektromotors im Dauerbetrieb.
Fehler
Trotz der Vielzahl an Vorteilen hat der bürstenlose Motor auch Nachteile im Betrieb:
- ziemlich komplizierte Motorsteuerung;- relativder hohe Preis des Geräts aufgrund der Verwendung eines Rotors in seiner Konstruktion, der teure Permanentmagnete hat.
Reluktanzmotor
Der Ventilreluktanzmotor ist ein Gerät, in dem ein magnetischer Sch altwiderstand vorgesehen ist. Darin erfolgt die Energieumwandlung aufgrund einer Änderung der Induktivität der Wicklungen, die sich bei Bewegung des gezahnten Magnetrotors auf den ausgeprägten Statorzähnen befinden. Das Gerät wird von einem elektrischen Konverter mit Strom versorgt, der die Motorwicklungen streng entsprechend der Bewegung des Rotors abwechselnd sch altet.
Der gesch altete Reluktanzmotor ist ein komplexes komplexes System, in dem Komponenten unterschiedlicher physikalischer Natur zusammenarbeiten. Die erfolgreiche Konstruktion solcher Geräte erfordert fundierte Kenntnisse in Maschinen- und Mechanikkonstruktion sowie in Elektronik, Elektromechanik und Mikroprozessortechnik.
Modernes Gerät fungiert als Elektromotor und wirkt in Verbindung mit einem elektronischen Konverter, der durch integrierte Technologie unter Verwendung eines Mikroprozessors hergestellt wird. Es ermöglicht Ihnen eine hochwertige Motorsteuerung mit der besten Leistung bei der Energieverarbeitung.
Engine-Eigenschaften
Solche Geräte haben eine hohe Dynamik, hohe Überlastfähigkeit und präzise Positionierung. Da es keine beweglichen Teile gibt,ihr Einsatz ist in einer explosiven aggressiven Umgebung möglich. Solche Motoren werden auch bürstenlose Motoren genannt, ihr Hauptvorteil gegenüber Kollektormotoren ist die Drehzahl, die von der Versorgungsspannung des Belastungsmoments abhängt. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist das Fehlen von abreibbaren und reibenden Elementen, die Kontakte sch alten, was die Ressourcen für die Verwendung des Geräts erhöht.
BLDC-Motoren
Alle Gleichstrommotoren können als bürstenlos bezeichnet werden. Sie arbeiten mit Gleichstrom. Die Bürstenanordnung ist zum elektrischen Kombinieren der Rotor- und Statorsch altungen vorgesehen. Ein solches Teil ist am anfälligsten und ziemlich schwierig zu warten und zu reparieren.
Der BLDC-Motor arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie alle Synchrongeräte dieser Art. Es ist ein geschlossenes System bestehend aus einem Leistungshalbleiterumrichter, einem Rotorlagesensor und einem Koordinator.
AC Wechselstrommotoren
Diese Geräte werden über das Wechselstromnetz mit Strom versorgt. Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und die Bewegung der ersten Harmonischen der Magnetkraft des Stators fallen vollständig zusammen. Dieser Untertyp von Motoren kann bei hohen Leistungen eingesetzt werden. Diese Gruppe umfasst Stufen- und Reaktionsventilgeräte. Ein charakteristisches Merkmal von Schrittsch altgeräten ist die diskrete Winkelverschiebung des Rotors während seines Betriebs. Die Stromversorgung der Wicklungen wird durch Halbleiterbauelemente gebildet. Der Ventilmotor wird durch gesteuertsequentielle Verschiebung des Rotors, wodurch seine Leistung von einer Wicklung zur anderen umgesch altet wird. Dieses Gerät kann in einphasige, dreiphasige und mehrphasige Geräte unterteilt werden, von denen die erste eine Startwicklung oder eine Phasenverschiebungssch altung enth alten kann, sowie manuell gestartet werden kann.
Das Funktionsprinzip eines Synchronmotors
Der Ventilsynchronmotor arbeitet auf Basis der Wechselwirkung der Magnetfelder von Rotor und Stator. Schematisch lässt sich das Magnetfeld während der Rotation durch die Pluspunkte der gleichen Magnete darstellen, die sich mit der Geschwindigkeit des Statormagnetfeldes bewegen. Das Rotorfeld kann auch als Permanentmagnet dargestellt werden, der sich synchron mit dem Statorfeld dreht. In Abwesenheit eines externen Drehmoments, das auf die Welle der Vorrichtung ausgeübt wird, fallen die Achsen vollständig zusammen. Die wirkenden Anziehungskräfte verlaufen entlang der gesamten Achse der Pole und können sich gegenseitig kompensieren. Der Winkel zwischen ihnen wird auf Null gesetzt.
Wird das Bremsmoment auf die Maschinenwelle aufgebracht, bewegt sich der Rotor verzögert zur Seite. Aus diesem Grund werden die Anziehungskräfte in Komponenten unterteilt, die entlang der Achse positiver Indikatoren und senkrecht zur Achse der Pole gerichtet sind. Wenn ein äußeres Moment aufgebracht wird, das eine Beschleunigung erzeugt, dh in Drehrichtung der Welle zu wirken beginnt, ändert sich das Bild der Wechselwirkung von Feldern vollständig ins Gegenteil. Die Richtung der Winkelverschiebung beginnt sich in das Gegenteil umzuwandeln, und in Verbindung damit ändert sich die Richtung der Tangentialkräfte undelektromagnetisches Moment. In diesem Szenario wird der Motor zur Bremse und das Gerät arbeitet als Generator, der die der Welle zugeführte mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Dann wird es zu dem Netz umgeleitet, das den Stator speist.
Wenn es keine äußeren Einflüsse gibt, beginnt das Moment der ausgeprägten Pole eine Position einzunehmen, in der die Achse der Pole des Statormagnetfelds mit der Längsachse zusammenfällt. Diese Platzierung entspricht dem minimalen Strömungswiderstand im Stator.
Wenn das Bremsmoment auf die Maschinenwelle aufgebracht wird, weicht der Rotor aus, während das Magnetfeld des Stators deformiert wird, da die Strömung dazu neigt, sich beim geringsten Widerstand zu schließen. Um es zu bestimmen, werden Kraftlinien benötigt, deren Richtung an jedem der Punkte der Bewegung der Kraft entspricht, sodass eine Änderung des Felds zum Auftreten einer tangentialen Wechselwirkung führt.
Nachdem wir all diese Prozesse in Synchronmotoren betrachtet haben, können wir das demonstrative Prinzip der Umkehrbarkeit verschiedener Maschinen identifizieren, dh die Fähigkeit jedes elektrischen Geräts, die Richtung der umgewandelten Energie in die entgegengesetzte Richtung zu ändern.
Bürstenlose Permanentmagnetmotoren
Der Permanentmagnetmotor wird für ernsthafte Verteidigungs- und Industrieanwendungen verwendet, da ein solches Gerät über eine große Leistungsreserve und Effizienz verfügt.
Diese Geräte werden am häufigsten in Branchen eingesetzt, in denen ein relativ geringer Stromverbrauch undkleine Abmessungen. Sie können ohne technologische Einschränkungen eine Vielzahl von Abmessungen haben. Gleichzeitig sind große Geräte nicht völlig neu, sie werden meistens von Unternehmen hergestellt, die versuchen, die wirtschaftlichen Schwierigkeiten zu überwinden, die die Reichweite dieser Geräte einschränken. Sie haben ihre eigenen Vorteile, darunter ein hoher Wirkungsgrad aufgrund von Rotorverlusten und eine hohe Leistungsdichte. Um bürstenlose Motoren zu steuern, benötigen Sie einen Frequenzumrichter.
Eine Kosten-Nutzen-Analyse zeigt, dass Permanentmagnet-Geräte viel besser sind als andere alternative Technologien. Am häufigsten werden sie in Branchen mit einem ziemlich hohen Zeitplan für den Betrieb von Schiffsmotoren, in der Militär- und Verteidigungsindustrie und in anderen Einheiten eingesetzt, deren Anzahl ständig zunimmt.
Düsentriebwerk
Der gesch altete Reluktanzmotor arbeitet mit zweiphasigen Wicklungen, die um diametral gegenüberliegende Statorpole installiert sind. Die Stromversorgung bewegt sich entsprechend den Polen zum Rotor. Dadurch wird sein Widerstand auf ein Minimum reduziert.
Handgefertigter Gleichstrommotor bietet eine hocheffiziente Antriebsgeschwindigkeit mit optimiertem Magnetismus für den Umkehrbetrieb. Informationen über die Position des Rotors werden verwendet, um die Phasen der Spannungsversorgung zu steuern, da dies optimal ist, um ein kontinuierliches und gleichmäßiges Drehmoment zu erreichen. Drehmoment und hoher Wirkungsgrad.
Die vom Strahltriebwerk erzeugten Signale werden der ungesättigten Winkelphase der Induktivität überlagert. Der minimale Polwiderstand entspricht vollständig der maximalen Induktivität des Gerätes.
Ein positives Moment kann nur bei Winkeln erzielt werden, wenn die Indikatoren positiv sind. Bei niedrigen Drehzahlen muss der Phasenstrom unbedingt begrenzt werden, um die Elektronik vor hohen Voltsekunden zu schützen. Der Wandlungsmechanismus lässt sich durch eine Blindenergielinie veranschaulichen. Die Kraftsphäre charakterisiert die Kraft, die in mechanische Energie umgewandelt wird. Im Falle einer plötzlichen Absch altung kehrt überschüssige oder verbleibende Kraft zum Stator zurück. Die Mindestindikatoren für den Einfluss des Magnetfelds auf die Leistung des Geräts sind der Hauptunterschied zu ähnlichen Geräten.
