เพื่อแก้ปัญหาการควบคุมระบบความเที่ยงตรงที่ทันสมัย มีการใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมากขึ้น นี่เป็นข้อได้เปรียบอย่างมากของอุปกรณ์ดังกล่าวรวมถึงความสามารถในการคำนวณของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ดังที่คุณทราบ พวกเขาสามารถให้แรงบิดที่ยาวและประหยัดพลังงานได้สูงเมื่อเทียบกับมอเตอร์ชนิดอื่นๆ
แผนผังของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน
เครื่องยนต์ประกอบด้วยชิ้นส่วนต่อไปนี้:
1. ด้านหลังเคส
2. สเตเตอร์
3. แบริ่ง
4. ดิสก์แม่เหล็ก (โรเตอร์).
5. แบริ่ง
6. สเตเตอร์ขด7. หน้าเคส
มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีความสัมพันธ์ระหว่างขดลวดหลายเฟสของสเตเตอร์และโรเตอร์ มีแม่เหล็กถาวรและเซ็นเซอร์ตำแหน่งในตัว การสลับอุปกรณ์ดำเนินการโดยใช้ตัวแปลงวาล์วซึ่งเป็นผลมาจากชื่อดังกล่าว
วงจรของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านประกอบด้วยฝาครอบด้านหลังและแผงวงจรพิมพ์ของเซนเซอร์ ปลอกแบริ่ง เพลาและแบริ่ง, แม่เหล็กโรเตอร์, วงแหวนฉนวน, ขดลวด, สปริงเบลล์วิลล์, ตัวเว้นวรรค, เซ็นเซอร์ฮอลล์, ฉนวน, ตัวเรือนและสายไฟ
ในกรณีที่เชื่อมต่อขดลวดกับ "ดาว" อุปกรณ์จะมีช่วงเวลาคงที่ขนาดใหญ่ ดังนั้นชุดนี้จึงใช้เพื่อควบคุมแกน ในกรณีที่พันขดลวดด้วย "สามเหลี่ยม" สามารถใช้ทำงานที่ความเร็วสูงได้ ส่วนใหญ่แล้ว จำนวนขั้วคู่คำนวณโดยจำนวนแม่เหล็กของโรเตอร์ ซึ่งช่วยกำหนดอัตราส่วนของการปฏิวัติทางไฟฟ้าและทางกล
สเตเตอร์สามารถทำด้วยเหล็กหรือแกนเหล็กก็ได้ การใช้การออกแบบดังกล่าวกับตัวเลือกแรกทำให้มั่นใจได้ว่าแม่เหล็กของโรเตอร์จะไม่ถูกดึงดูด แต่ในขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ก็ลดลง 20% เนื่องจากค่าแรงบิดคงที่ที่ลดลง
จากแผนภาพจะเห็นได้ว่ากระแสสเตเตอร์ถูกสร้างขึ้นในขดลวด และในโรเตอร์นั้นถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็กถาวรพลังงานสูง
สัญลักษณ์: - VT1-VT7 - ตัวสื่อสารทรานซิสเตอร์ - A, B, C – เฟสที่คดเคี้ยว;
- M – แรงบิดของมอเตอร์;
- DR – เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์; - U – ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์;
- S (ใต้), N (เหนือ) – ทิศทางแม่เหล็ก;
- UZ – ตัวแปลงความถี่;
- BR – ความเร็ว sensor;
- VD – ซีเนอร์ไดโอด;
- L เป็นตัวเหนี่ยวนำ
แผนภาพมอเตอร์แสดงให้เห็นว่าหนึ่งในข้อดีหลักของโรเตอร์ที่ติดตั้งแม่เหล็กถาวรคือการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและส่งผลให้โมเมนต์ความเฉื่อยลดลง อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นในอุปกรณ์เองหรือติดตั้งบนพื้นผิว การลดลงของตัวบ่งชี้นี้มักจะนำไปสู่ค่าเล็กน้อยของความสมดุลของโมเมนต์ความเฉื่อยของมอเตอร์เองและภาระที่นำไปสู่เพลาซึ่งทำให้การทำงานของไดรฟ์ซับซ้อน ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตจึงสามารถเสนอโมเมนต์ความเฉื่อยมาตรฐานและสูงกว่า 2-4 เท่า
หลักการทำงาน
วันนี้ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกำลังเป็นที่นิยมอย่างมาก หลักการทำงานขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าตัวควบคุมอุปกรณ์เริ่มเปลี่ยนขดลวดสเตเตอร์ ด้วยเหตุนี้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กจึงยังคงขยับโดยมุมที่เข้าใกล้ 900 (-900) ที่สัมพันธ์กับโรเตอร์เสมอ ตัวควบคุมถูกออกแบบมาเพื่อควบคุมกระแสที่ไหลผ่านขดลวดของมอเตอร์ รวมถึงขนาดของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ดังนั้นจึงสามารถปรับช่วงเวลาที่ทำงานบนอุปกรณ์ได้ เลขชี้กำลังของมุมระหว่างเวกเตอร์สามารถกำหนดทิศทางการหมุนที่กระทำกับมันได้
ควรคำนึงว่าเรากำลังพูดถึงองศาไฟฟ้า (มันเล็กกว่าเรขาคณิตมาก) ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณมอเตอร์ไร้แปรงที่มีโรเตอร์ซึ่งมีขั้ว 3 คู่ จากนั้นมุมที่เหมาะสมที่สุดจะเป็น 900/3=300 คู่เหล่านี้มีไว้สำหรับ 6 เฟสของขดลวดสวิตชิ่ง จากนั้นปรากฎว่าเวกเตอร์สเตเตอร์สามารถเคลื่อนที่ด้วยการกระโดด 600 จากนี้จะเห็นได้ว่ามุมจริงระหว่างเวกเตอร์จะต้องแปรผันจาก 600 ถึง1200 เริ่มจากการหมุนโรเตอร์
มอเตอร์วาล์ว หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการหมุนของเฟสสวิตชิ่ง เนื่องจากกระแสกระตุ้นถูกรักษาไว้โดยการเคลื่อนที่ที่ค่อนข้างคงที่ของกระดอง หลังจากปฏิสัมพันธ์เริ่มก่อตัวเป็นการหมุน ช่วงเวลา. เขารีบหมุนโรเตอร์ในลักษณะที่แรงกระตุ้นและเกราะทั้งหมดไหลมาพร้อมกัน แต่ในระหว่างการเลี้ยว เซ็นเซอร์จะเริ่มเปลี่ยนขดลวด และกระแสจะเคลื่อนไปยังขั้นตอนถัดไป ณ จุดนี้ เวกเตอร์ที่เป็นผลลัพธ์จะเคลื่อนที่ แต่ยังคงนิ่งสนิทโดยสัมพันธ์กับฟลักซ์ของโรเตอร์ ซึ่งในที่สุดจะสร้างแรงบิดของเพลา
ผลประโยชน์
การใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในการทำงาน เราสามารถสังเกตข้อดีของมันได้:
- ความเป็นไปได้ของการใช้ช่วงกว้างเพื่อปรับเปลี่ยนความเร็ว
- ไดนามิกและประสิทธิภาพสูง
- ความแม่นยำของตำแหน่งสูงสุด
- ค่าบำรุงรักษาต่ำ;
- อุปกรณ์สามารถนำมาประกอบกับวัตถุกันระเบิด
- มีความสามารถในการทนต่อการโอเวอร์โหลดขนาดใหญ่ในขณะที่หมุน
- ประสิทธิภาพสูงซึ่งมากกว่า 90%;
- มีการเลื่อนหน้าสัมผัสอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเพิ่มอายุการใช้งานและอายุการใช้งานอย่างมีนัยสำคัญ
- มอเตอร์ไฟฟ้าไม่ร้อนเกินไปในระหว่างการทำงานระยะยาว
ข้อบกพร่อง
แม้จะมีข้อดีมากมาย แต่มอเตอร์ไร้แปรงถ่านก็มีข้อเสียในการใช้งานเช่นกัน:
- การควบคุมมอเตอร์ที่ค่อนข้างซับซ้อน- ค่อนข้างราคาสูงของอุปกรณ์เนื่องจากการใช้โรเตอร์ในการออกแบบซึ่งมีแม่เหล็กถาวรราคาแพง
มอเตอร์ฝืน
มอเตอร์รีลัคแทนซ์วาล์วเป็นอุปกรณ์ที่มีความต้านทานแม่เหล็กแบบสวิตชิ่ง ในนั้นการแปลงพลังงานเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำของขดลวดซึ่งอยู่บนฟันสเตเตอร์ที่เด่นชัดเมื่อโรเตอร์แม่เหล็กแบบฟันเคลื่อน อุปกรณ์ได้รับพลังงานจากตัวแปลงไฟฟ้า ซึ่งจะสลับขดลวดของมอเตอร์อย่างเข้มงวดตามการเคลื่อนไหวของโรเตอร์
มอเตอร์รีลักแตนซ์แบบสับเปลี่ยนเป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งองค์ประกอบทางกายภาพต่างๆ ทำงานร่วมกัน การออกแบบอุปกรณ์ดังกล่าวที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับการออกแบบเครื่องจักรและกลไก ตลอดจนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีเครื่องกลไฟฟ้า และเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์
อุปกรณ์ที่ทันสมัยทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ไฟฟ้า ทำงานร่วมกับตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งผลิตโดยเทคโนโลยีแบบบูรณาการโดยใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ ช่วยให้คุณทำการควบคุมเครื่องยนต์คุณภาพสูงพร้อมประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในการประมวลผลพลังงาน
คุณสมบัติเครื่องยนต์
อุปกรณ์ดังกล่าวมีไดนามิกสูง ความจุเกินพิกัดสูง และตำแหน่งที่แม่นยำ เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวการใช้งานเป็นไปได้ในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวรุนแรง มอเตอร์ดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่ามอเตอร์ไร้แปรงซึ่งข้อได้เปรียบหลักเมื่อเทียบกับมอเตอร์สะสมคือความเร็วซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของแรงบิดในการโหลด นอกจากนี้ คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการไม่มีองค์ประกอบที่ขัดและถูที่เปลี่ยนหน้าสัมผัส ซึ่งเพิ่มทรัพยากรในการใช้อุปกรณ์
มอเตอร์ BLDC
มอเตอร์กระแสตรงทั้งหมดเรียกว่าไร้แปรงถ่าน พวกเขาทำงานบนกระแสตรง ชุดแปรงมีไว้สำหรับการรวมวงจรโรเตอร์และสเตเตอร์ด้วยไฟฟ้า ส่วนดังกล่าวเป็นส่วนที่เปราะบางที่สุดและค่อนข้างยากที่จะบำรุงรักษาและซ่อมแซม
มอเตอร์ BLDC ทำงานบนหลักการเดียวกันกับอุปกรณ์ซิงโครนัสประเภทนี้ทั้งหมด เป็นระบบปิดรวมถึงตัวแปลงเซมิคอนดักเตอร์กำลัง เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ และผู้ประสานงาน
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ
อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับพลังงานจากไฟ AC ความเร็วของการหมุนของโรเตอร์และการเคลื่อนที่ของฮาร์โมนิกแรกของแรงแม่เหล็กของสเตเตอร์ตรงกันอย่างสมบูรณ์ เครื่องยนต์ประเภทย่อยนี้สามารถใช้กำลังสูงได้ กลุ่มนี้รวมถึงอุปกรณ์วาล์วขั้นตอนและปฏิกิริยา ลักษณะเด่นของอุปกรณ์สเต็ปปิ้งคือการกระจัดเชิงมุมแบบไม่ต่อเนื่องของโรเตอร์ระหว่างการทำงาน แหล่งจ่ายไฟของขดลวดถูกสร้างขึ้นโดยใช้ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ มอเตอร์วาล์วถูกควบคุมโดยการกระจัดตามลำดับของโรเตอร์ซึ่งสร้างการสลับกำลังจากขดลวดอันหนึ่งไปยังอีกอันหนึ่ง อุปกรณ์นี้สามารถแบ่งออกเป็นเฟสเดียว สามเฟส และหลายเฟส โดยเฟสแรกอาจมีขดลวดสตาร์ทหรือวงจรเปลี่ยนเฟส และสามารถสตาร์ทด้วยตนเอง
หลักการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัส
วาล์วซิงโครนัสมอเตอร์ทำงานบนพื้นฐานของการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และสเตเตอร์ ตามแผนผัง สนามแม่เหล็กระหว่างการหมุนสามารถแทนด้วยข้อดีของแม่เหล็กชนิดเดียวกัน ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ สนามโรเตอร์ยังสามารถแสดงเป็นแม่เหล็กถาวรที่หมุนพร้อมกันกับสนามสเตเตอร์ ในกรณีที่ไม่มีแรงบิดภายนอกที่ใช้กับเพลาของอุปกรณ์ แกนจะชิดกันโดยสมบูรณ์ แรงดึงดูดกระทำผ่านแกนทั้งหมดของเสาและสามารถชดเชยซึ่งกันและกันได้ มุมระหว่างพวกเขาถูกกำหนดเป็นศูนย์
หากใช้แรงบิดเบรกกับเพลาเครื่อง โรเตอร์จะเคลื่อนที่ไปด้านข้างอย่างล่าช้า ด้วยเหตุนี้ แรงดึงดูดจึงถูกแบ่งออกเป็นส่วนประกอบที่ชี้ไปตามแกนของตัวบ่งชี้ที่เป็นบวกและตั้งฉากกับแกนของเสา หากใช้โมเมนต์ภายนอกซึ่งทำให้เกิดความเร่ง กล่าวคือ มันเริ่มทำงานในทิศทางของการหมุนของเพลา รูปภาพของการโต้ตอบของฟิลด์จะเปลี่ยนเป็นตรงกันข้ามโดยสิ้นเชิง ทิศทางของการกระจัดเชิงมุมเริ่มเปลี่ยนไปในทางตรงข้าม และในเรื่องนี้ ทิศทางของแรงสัมผัสจะเปลี่ยนและโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า ในสถานการณ์นี้ เครื่องยนต์จะกลายเป็นเบรก และอุปกรณ์ทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะแปลงพลังงานกลที่จ่ายให้กับเพลาเป็นพลังงานไฟฟ้า จากนั้นระบบจะเปลี่ยนเส้นทางไปยังเครือข่ายที่ป้อนสเตเตอร์
เมื่อไม่มีภายนอก โมเมนต์เด่นของขั้วจะเริ่มเข้าสู่ตำแหน่งที่แกนของขั้วของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์จะตรงกับแกนตามยาว ตำแหน่งนี้จะสอดคล้องกับความต้านทานการไหลขั้นต่ำในสเตเตอร์
หากใช้แรงบิดในการเบรกกับเพลาเครื่อง โรเตอร์จะเบี่ยงเบน ในขณะที่สนามแม่เหล็กสเตเตอร์จะเสียรูป เนื่องจากการไหลมีแนวโน้มที่จะปิดอย่างน้อยความต้านทาน ในการพิจารณานั้น จำเป็นต้องใช้เส้นแรง ซึ่งแต่ละจุดจะสอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของแรง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในสนามจะทำให้เกิดปฏิกิริยาสัมผัสกัน
เมื่อพิจารณากระบวนการเหล่านี้ทั้งหมดในมอเตอร์ซิงโครนัสแล้ว เราก็สามารถระบุหลักการสาธิตของการย้อนกลับของเครื่องจักรต่างๆ ได้ กล่าวคือ ความสามารถของอุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ ในการเปลี่ยนทิศทางของพลังงานที่แปลงเป็นตรงกันข้าม
มอเตอร์ไร้แปรงแม่เหล็กถาวร
มอเตอร์แม่เหล็กถาวรใช้สำหรับการป้องกันที่รุนแรงและงานอุตสาหกรรม เนื่องจากอุปกรณ์ดังกล่าวมีพลังงานสำรองและประสิทธิภาพที่มาก
อุปกรณ์เหล่านี้มักใช้ในอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานค่อนข้างต่ำและขนาดเล็ก พวกเขาสามารถมีมิติที่หลากหลายโดยไม่มีข้อจำกัดทางเทคโนโลยี ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์ขนาดใหญ่ก็ไม่ใช่ของใหม่ทั้งหมด โดยส่วนใหญ่มักผลิตโดยบริษัทที่พยายามเอาชนะปัญหาทางเศรษฐกิจที่จำกัดช่วงของอุปกรณ์เหล่านี้ พวกเขามีข้อดีของตัวเองซึ่งมีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากการสูญเสียโรเตอร์และความหนาแน่นของพลังงานสูง ในการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง คุณต้องมีไดรฟ์ความถี่แบบปรับได้
การวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์แสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์แม่เหล็กถาวรเป็นที่นิยมมากกว่าเทคโนโลยีทางเลือกอื่นๆ ส่วนใหญ่มักใช้สำหรับอุตสาหกรรมที่มีกำหนดการค่อนข้างหนักสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ทางทะเล ในอุตสาหกรรมการทหารและการป้องกันประเทศ และหน่วยงานอื่น ๆ ซึ่งมีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
เครื่องเจ็ท
มอเตอร์รีลักแตนซ์แบบสวิตช์ทำงานโดยใช้ขดลวดสองเฟสซึ่งติดตั้งอยู่รอบๆ เสาสเตเตอร์ที่อยู่ตรงข้ามกันในแนวทแยง แหล่งจ่ายไฟเคลื่อนไปทางโรเตอร์ตามขั้ว ดังนั้นการต่อต้านของเขาจึงลดลงจนเหลือน้อยที่สุด
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงทำมือให้ความเร็วของไดรฟ์ที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมแม่เหล็กที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการย้อนกลับ ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์ใช้เพื่อควบคุมเฟสของแหล่งจ่ายแรงดันไฟ เนื่องจากเป็นข้อมูลที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้แรงบิดที่ต่อเนื่องและราบรื่นแรงบิดและประสิทธิภาพสูง
สัญญาณที่ผลิตโดยเครื่องยนต์ไอพ่นถูกซ้อนทับบนเฟสไม่อิ่มตัวเชิงมุมของการเหนี่ยวนำ ความต้านทานของขั้วต่ำสุดสอดคล้องกับค่าความเหนี่ยวนำสูงสุดของอุปกรณ์
ช่วงเวลาบวกสามารถรับได้ที่มุมเมื่อตัวบ่งชี้เป็นบวกเท่านั้น ที่ความเร็วต่ำ กระแสเฟสจะต้องถูกจำกัดเพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากโวลต์-วินาทีสูงกลไกการแปลงสามารถแสดงด้วยเส้นพลังงานปฏิกิริยา ทรงกลมกำลังแสดงลักษณะพลังงานที่แปลงเป็นพลังงานกล ในกรณีที่ปิดเครื่องกะทันหัน แรงส่วนเกินหรือตกค้างจะกลับสู่สเตเตอร์ ตัวชี้วัดขั้นต่ำของอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์คือความแตกต่างหลักจากอุปกรณ์ที่คล้ายกัน