מבנה ומאפיינים של מנוע DC ללא מברשות.

גוף המנוע של מנוע DC נטול מברשות דומה במבנה למנוע הסינכרוני של מגנט קבוע, אלא שאין פיתול כלוב והתקן ההתנעה שלו. סלילה הסטטור שלו יכול להיות חד פאזי פשוט או יותר מתלת פאזי. שיטות החיבור של פיתולי האבזור כוללים בעיקר חיבור כוכב ודלתא. למעגלי תיווך אלקטרוניים יש בדרך כלל סוגי גשרים ולא גשרים. , הם יכולים להיות מורכבים מהרבה וריאציות. להלן ניתוח פשוט של עיקרון העבודה של מנוע DC ללא מברשות דו-שניים-תלת-פאזיים הנפוץ ביותר בכוכב שישה מצבים מגנט קבוע.

מבנה המנוע התלת פאזי דו-קוטבי ללא מברשות DC

A, B ו-C הם פיתולי סטטור תלת פאזיים, המחוברים בהתאמה להתקני מיתוג הכוח V1, V2, V3 במעגל המתג האלקטרוני, ורוטור המעקב של חיישן המיקום ממוקם על הציר המסתובב של המנוע . VP1, VP2 ו- VP3 מפוזרים באופן שווה בקצה אחד של מנוע DC ללא מברשות בהפרש של 120 מעלות במנה המרחבית. באמצעות פעולת לוחית ההצללה המסתובבת על ציר המנוע, מיקום הקוטב המגנטי של הרוטור נקבע על פי האם מכשיר אופטו-אלקטרוני מסוים מואר באור.

אם שלב A של פיתול הסטטור מופעל ברגע מסוים, הזרם מקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי הראשי שנוצר על ידי המגנט הקבוע על הרוטור כדי ליצור מומנט אלקטרומגנטי, כך שהרוטור מסתובב, ומיקום המגנט הרוטור הופך אות חשמלי דרך חיישן המיקום. , ולאחר מכן לשלוט במעגל המתג האלקטרוני, כך שכל פיתול פאזה של הסטטור יופעל בתורו, וזרם הפאזה של הסטטור ישנה שלבים בסדר מסוים עם שינוי מיקום הרוטור. בדרך זו, ניתן לסנכרן את רצף ההולכה של מעגל המתג האלקטרוני עם זווית הסיבוב של הרוטור כדי להשיג את ההשפעה של תנועה מכנית.

דגם מתמטי של מנוע DC ללא מברשות

מנוע DC דו-קוטבי תלת-פאזי ללא מברשות, מבנה רוטור פנימי, חיבור בצורת כוכב של פיתולי סטטור ושלושה אלמנטים של הול מפוזרים באופן שווה בהפרש של 120 מעלות בחלל. יחד עם זאת, ההנחה היא שלמנוע יש את המאפיינים הבאים:

(1) המעגל המגנטי של המנוע אינו רווי, ומתעלמים מהשפעת זרם המערבולת, אובדן ההיסטרזיס ותגובת האבזור;

(2) פחות מהשפעת מומנט גלגל השיניים;

(3) התקני הכוח במעגל הבקרה הם כולם התקני מיתוג אידיאליים.

משוואת מומנט

כאשר מנוע ה-DC נמצא במצב עבודה רגיל, המומנט האלקטרומגנטי מתייחס למומנט הנוצר מהאינטראקציה בין המוליך והמגנט הקבוע לאחר הפעלת פיתול האבזור. כאשר המנוע פועל כרגיל, שני שלבים של הפיתול נשמרים בו זמנית, כך שההספק האלקטרומגנטי Pm הוא:

Pm=2EpIp

ללא התחשבות בהשפעת העברת הזרם, המומנט האלקטרומגנטי Te של המנוע הוא:

Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip

בנוסחה, Ep הוא ערך השיא של הכוח האלקטרו-מוטורי של מנוע DC ללא מברשות;

Ip הוא ערך השיא הנוכחי של המנוע

Ψp הוא ערך השיא של קישור השטף האלקטרומגנטי של המנוע

ניתן לראות מהנוסחה שהמומנט האלקטרומגנטי של המנוע הוא פרופורציונלי לשיא הזרם

משוואת תנועה

באופן כללי, משוואת התנועה של המערכת היא

Te – TL – Zw=J*dw/dt

בנוסחה, Te ו-TL הם המומנט האלקטרומגנטי ומומנט העומס של המנוע

W היא המהירות הזוויתית של המנוע;

Z הוא מקדם החיכוך הצמיג

J הוא מומנט האינרציה של רוטור המנוע

ניתוח מאפיין של מנוע DC ללא מברשות

מאפייני התחלה

בהתחלה, מכיוון שה-EMF האחורי הוא אפס, זרם האבזור הוא:

I=Ud -2△U/2R

בנוסחה, Ud הוא מתח הקו של הפיתולים הדו-פאזיים המופעלים על ידי המנוע;

△ U הוא ירידת הכוח במעגל הבקרה;

R היא ההתנגדות הפנימית של מתפתל סטאטור המנוע

בשל ההתנגדות הפנימית הקטנה, זרם האבזור גדל במהירות בעת ההתנעה, כך שהמומנט האלקטרומגנטי ההתחלתי גדול, אותו ניתן להפעיל במהירות, וניתן להפעיל אותו ישירות בעומס. כאשר המהירות עולה, דחיית האבזור גורמת לכוח האלקטרו-מוטיב המושרה לעלות, המומנט של המנוע יורד, ומהירות התאוצה גם יורדת, ולבסוף נכנסת למצב העבודה הרגיל, והמהירות וזרם האבזור יציבים בשלב זה.

כאשר המנוע מופעל ללא עומס, עקומת המהירות וזרם האבזור עם הזמן מוצגת באיור

תכונות מכאניות

המאפיינים המכניים מתייחסים ליחס בין מהירות המנוע למומנט האלקטרומגנטי כאשר מתח DC Ud הוא קבוע. משוואת המאפיינים המכניים של מנוע DC ללא מברשות היא:

n=15/ BlπR′Wфsquare(U-RI-L dI/dt)

לאחר סיום, אתה יכול לקבל:

n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt

בנוסחה, Kt הוא מקדם המומנט של המנוע

Ke הוא מקדם הכוח החשמלי המושרה של המנוע

Ud הוא מתח הקו

ניתן לראות שיש קשר ליניארי בין מהירות סיבוב ומומנט אלקטרומגנטי. עם זאת, בתהליך הפעולה בפועל, כאשר המומנט האלקטרומגנטי הופך גדול יותר, תגובת האבזור תיצור אפקט דה-מגנטיזציה מסוים. יחד עם זאת, בהתחשב באי-ליניאריות של התקן הכוח המניע את מעגל הבקרה, קצה העקומה המאפיין המכאני של המנוע יתכופף כלפי מטה. .

עקומת המאפיין המכנית של מנוע DC ללא מברשות מוצגת באיור

מאפייני התאמה

מאפיין הוויסות מתייחס ליחס המשתנה בין מהירות המנוע למתח המופעל כאשר המומנט האלקטרומגנטי של המנוע קבוע. כאשר מנוע DC ללא מברשות נמצא במצב יציב, תוך התעלמות מאובדן התקן הכוח המניע את מעגל הבקרה, יש את הקשר הבא

Ud=raI פלוס π/30*Ken

KTI-TL=π/30Zn

אז הקשר בין מהירות למתח הוא

N=30/30 KTKe פלוס πraZ*(KT Ud –ra –TL)

לפיכך, ניתן לקבל את עקומת המהירות של מנוע DC ללא מברשות המשתנה עם Ud תחת מומנט אלקטרומגנטי שונה Te, Te1<><><>

למנוע DC נטול מברשות יש ביצועי שליטה טובים, אך כאשר Ud קטן, המומנט האלקטרומגנטי קטן גם הוא, המומנט האלקטרומגנטי גם הוא קטן, לא ניתן לרסן את מומנט העומס ולא ניתן להפעיל את המנוע, כך שמהירות המנוע היא אפס, וכאשר Ud עולה כאשר הוא חורג ממתח קו השער, המנוע מתחיל להתניע ובהדרגה פועל למצב יציב. כאשר ה-Ud גדול יותר, גם המהירות גדולה יותר. יחד עם זאת, עקב קיומו של חיכוך, מאפיין ההתאמה אינו עובר דרך המוצא.