Valf motoru

DC makineleri, kural olarak, alternatif akım makinelerinden daha yüksek teknik ve ekonomik göstergelere (doğrusal özellikler, yüksek verimlilik, küçük boyutlar vb.) sahiptir. Önemli bir dezavantaj, güvenilirliği azaltan, atalet momentini artıran, radyo paraziti, patlama tehlikesi vb. yaratan bir fırça aparatının varlığıdır. Bu nedenle, doğal olarak, temassız (fırçasız) bir DC motor oluşturma görevi.

Bu sorunun çözümü, yarı iletken cihazların ortaya çıkmasıyla mümkün oldu. Sabit valf akım motoru olarak adlandırılan temassız bir DC motorda, fırça seti yarı iletken bir anahtar ile değiştirilir, armatür sabittir, rotor sabittir. kalıcı mıknatıs.

Valf motorunun çalışma prensibi

Valf motoru, yapısal olarak senkron bir makineye benzeyen bir alternatif akım elektrik motoru, bir valf dönüştürücü ve motor rotorunun konumuna bağlı olarak motor sargı devrelerinin komütasyonunu sağlayan kontrol cihazlarından oluşan değişken bir elektrikli tahrik sistemi olarak anlaşılmaktadır.Bu anlamda, bir valf motoru, bir komütasyon anahtarı vasıtasıyla, alan kutuplarının altında bulunan armatür sargısının o dönüşünün bağlandığı bir DC motora benzer.

Bir DC motor, en basit elektrikli makineyi ve bir elektronik kontrol sistemini birleştiren karmaşık bir elektromekanik cihazdır.

Doğru akım motorları, esas olarak bir fırça toplayıcının varlığından dolayı ciddi dezavantajlara sahiptir:

1. Toplayıcı aparatının yetersiz güvenilirliği, periyodik bakım ihtiyacı.

2. Sınırlı armatür voltajı değerleri ve buna bağlı olarak, yüksek hızlı, yüksek güçlü sürücüler için kullanımlarını sınırlayan DC motorların gücü.

3. Son derece dinamik elektrikli sürücüler için gerekli olan armatür akımının değişim oranını sınırlayan DC motorların sınırlı aşırı yük kapasitesi.

Bir valf motorunda, bu dezavantajlar kendilerini göstermez, çünkü burada fırça toplayıcı anahtarının yerini tristörler (yüksek güçlü sürücüler için) veya transistörler (200 kW'a kadar güce sahip sürücüler için) üzerinde yapılan temassız bir anahtar alır. ). Buna dayanarak, yapısal olarak senkron bir makineye dayanan bir valf motoruna genellikle temassız DC motor denir.

Kontrol edilebilirlik açısından, fırçasız bir motor da bir DC motora benzer; hızı, uygulanan DC voltajının büyüklüğü değiştirilerek ayarlanır. Valf motorları, iyi düzenleme nitelikleri nedeniyle çeşitli robotları, metal kesme makinelerini, endüstriyel makineleri ve mekanizmaları sürmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elektrikli tahrikli sabit mıknatıslı transistör komütatörü

Bu tipteki valf motoru, rotor üzerinde kalıcı mıknatıslara sahip üç fazlı bir senkron makine temelinde yapılır. Üç fazlı stator sargıları, seri bağlı iki faz sargısına seri olarak sağlanan doğru akımla beslenir. Sargıların anahtarlanması, üç fazlı köprü devresine göre yapılmış bir transistör anahtarı ile gerçekleştirilir.Transistör anahtarları, motor rotorunun konumuna bağlı olarak açılıp kapanır. Valf motoru şeması şekil 2'de gösterilmiştir.

İncir. 1. Transistör anahtarlı bir valf motorunun şeması

Motor tarafından oluşturulan tork, iki iş parçacığının etkileşimi ile belirlenir:

• stator sargılarındaki akım tarafından oluşturulan stator,

• yüksek enerjili kalıcı mıknatıslardan oluşturulan rotor (samaryum-kobalt alaşımları ve diğerlerine dayalı).

burada: θ, stator ve rotor akı vektörleri arasındaki katı açıdır; pn, kutup çiftlerinin sayısıdır.

Stator manyetik akısı, kalıcı mıknatıslı rotoru döndürme eğilimindedir, böylece rotor akısı, stator akısı ile aynı yöndedir (manyetik iğneyi, pusulayı unutmayın).

Rotor mili üzerinde oluşturulan en büyük moment, akı vektörleri arasında π / 2'ye eşit bir açıda olacak ve akı akışları yaklaştıkça sıfıra düşecektir. Bu bağımlılık Şekil l'de gösterilmektedir. 2.

Motor moduna karşılık gelen akı vektörlerinin uzamsal diyagramını ele alalım (kutup çifti sayısı pn = 1 ile). Şu anda VT3 ve VT2 transistörlerinin açık olduğunu varsayalım (Şekil 1'deki şemaya bakın). Daha sonra akım, B fazının sargısından ve A fazının sargısından ters yönde akar. Elde edilen vektör ppm. stator boşlukta F3 konumunu işgal edecektir (bkz. şekil 3).

Rotor şimdi şek. 4, ardından motor, rotorun saat yönünde döneceği maksimum torku 1'e göre geliştirecektir. θ açısı küçüldükçe tork azalacaktır. Rotor 30 ° döndürüldüğünde, şekil l'deki grafiğe göre gereklidir. 2. Elde edilen ppm vektör statoru F4 konumunda olacak şekilde motor fazlarındaki akımı değiştirin (bkz. Şekil 3). Bunu yapmak için, transistör VT3'ü kapatın ve transistör VT5'i açın.

Faz değiştirme, rotor konum sensörü DR tarafından kontrol edilen bir transistör anahtarı VT1-VT6 tarafından gerçekleştirilir; bu durumda, θ açısı 90 ° ± 30 ° içinde tutulur, bu da en küçük dalgalanmalara sahip maksimum tork değerine karşılık gelir. ρn = 1'de, rotorun bir devri başına altı anahtar yapılmalıdır, dolayısıyla ppm. stator tam bir devir yapacaktır (bkz. Şekil 3). Kutup çifti sayısı birden fazla olduğunda, stator ve dolayısıyla rotorun ppm vektörünün dönüşü 360/pn derece olacaktır.

İncir. 2. Motor torkunun stator ve rotor akı vektörleri arasındaki açıya bağlılığı (pn = 1'de)

İncir. 3. Valf motorunun fazlarını değiştirirken ppm statorunun uzamsal diyagramı

İncir. 4. Motor modunda uzamsal diyagram

Tork değerinin ayarlanması ppm değeri değiştirilerek yapılır. stator, yani stator sargılarındaki akımın ortalama değerindeki değişiklik

burada: R1 stator sargı direncidir.

Motor akısı sabit olduğundan, seri bağlı iki stator sargısında indüklenen emk, rotor hızıyla orantılı olacaktır.Stator devreleri için elektriksel denge denklemi şu şekilde olacaktır:

Anahtarlar kapalıyken, stator sargılarındaki akım hemen kaybolmaz, ters diyotlar ve filtre kondansatörü C vasıtasıyla kapatılır.

Bu nedenle, U1 motor besleme gerilimini ayarlayarak, stator akımının büyüklüğünü ve motor torkunu ayarlamak mümkündür.

Elde edilen ifadelerin bir DC motor için benzer ifadelere benzer olduğunu görmek kolaydır, bunun sonucunda bu devredeki bir valf motorunun mekanik özellikleri, Φ = const'ta bağımsız uyarımlı bir DC motorun özelliklerine benzer.

İncelenen devrede fırçasız motorun besleme geriliminde bir değişiklik yapılıyor. darbe genişliği ayarlama yöntemiyle... VT1-VT6 transistörlerinin darbelerinin dahil edilme süreleri boyunca görev döngüsünü değiştirerek, motorun stator sargılarına sağlanan voltajın ortalama değerini ayarlamak mümkündür.

Durdurma modunu uygulamak için, transistör anahtarı çalışma algoritması, stator ppm vektörü rotor akı vektöründen geride kalacak şekilde değiştirilmelidir. Ardından motor torku negatif olacaktır. Konvertörün girişine kontrolsüz doğrultucu takıldığı için bu devrede frenleme enerjisinin geri kazanımı mümkün değildir.

Kapatma sırasında, C filtresinin kondansatörü yeniden şarj edilir Kondansatörlerdeki voltaj sınırlaması, deşarj direncinin transistör VT7 üzerinden bağlanmasıyla gerçekleştirilir. Bu şekilde, frenleme enerjisi yük direncinde dağılır.