Print Shortlink

ВЕНТИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ.

ВЕНТИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ.

            В настоящее время вентильные двигатели принято считать наиболее перспективными электромеханическими преобразователями.

Вентильный двигатель  - по сути, представляет собой синхронный электродвигатель, работа которого основана на принципе частотного регулирования с самосинхронизацией. Суть основополагающего принципа заключается в управлении вектором магнитного поля статора в зависимости от положения ротора.

Принято выделять два основных вида вентильных двигателей:

  1. Бесконтактные ( без щёток ) двигатели постоянного тока,  здесь конструкция синхронного электродвигателя магнитоэлектрического типа возбуждения, иными словами геометрическое расположение витков обмотки якоря на статоре и постоянных магнитов на роторе, обуславливает фазное ЭДС вращения трапецеидальной формы.
  2.  Бесконтактные ( без щёток ) двигатели переменного тока, тут фазные ЭДС вращения имеют форму синусоиды. Системы такого типа чаще всего и называют вентильными двигателями.

Конструктивно принято выделять четыре основных элемента вентильных двигателей:

  1.       Электрическая машина ( электромеханический преобразователь ).
  2. Инвертор.  Здесь он выполняет роль коммутатора, который подключает и отключает фазы электродвигателя от источника питания по заранее определённому алгоритму.
    1.       Датчик положения ротора.
    2. Система управления ключами инвертора.  Она обрабатывает сигналы, которые поступают с различных датчиков.

Принцип работы вентильного двигателя строится на том, что контроллер устройства таким образом коммутирует обмотки статора, что его вектор магнитного поля всегда сдвинут на угол близкий к 900   ( -90) относительно вектора магнитного поля ротора. Контроллер выполняет функции управления током, который протекает через обмотки вентильного двигателя, а следовательно и величиной магнитного поля статора и таким образом регулируется момент действующий на ротор двигателя. Знак у угла между векторами определяет направление момента вращения действующего на ротор.

Следует учитывать, что здесь идёт речь об электрических градусах ( они меньше геометрических  в число пар полюсов ротора ). Для примера возьмём вентильный двигатель с ротором, который имеет 3 пары полюсов, следовательно, оптимальный угол будет 900 /3=300

3 пары полюсов обуславливают 6 фаз обмоток коммутации, следовательно, вектор статора сможет перемещаться скачками по 60, а это ведёт к тому, что реальный угол между векторами будет меняться в пределах от 600 до 1200 при вращении ротора двигателя.

Коммутация фаз производится таким образом, что поток возбуждения ротора поддерживается постоянным относительно потока якоря. По взаимодействию потока якоря и возбуждения формируется вращающий момент, который стремится развернуть ротор таким образом, чтобы потоки якоря и возбуждения совпали, но при повороте ротора датчик положения ротора переключает обмотки и поток якоря поворачивается на следующий шаг. Здесь результирующий вектор тока сдвинется, но останется неподвижным относительно потока ротора, что в конечном итоге и создаёт вращающий момент на валу вентильного двигателя.

Таким образом, в режиме движения МДС статора опережает МДС ротора на угол 90, а в режиме торможения МДС статора отстаёт от МДС ротора на угол 900   , величины углов поддерживаются с помощью датчиков положения ротора.

Вентильный двигатель.Достоинства вентильного двигателя:

- возможность использования широкого диапазона изменения частоты вращения;

- высокое быстродействие и динамика, точность позиционирования;

- минимальные  затраты на техническое обслуживание ( бесколлекторная машина, отсутствие контактов );

- относится к взрывозащищённому оборудованию ( возможность работать в взрывоопасных и агрессивных средах );

- способность выдерживать большие перегрузки по моменту вращения;

- высокий КПД ( более 90 % );

- отсутствие скользящих электрических контактов существенно увеличивает срок службы и рабочий ресурс;

- отсутствие нагрева электродвигателя при перегрузках.

Так же специалисты отмечают следующие основные недостатки вентильных двигателей:

- довольно сложная система управления электродвигателем;

- относительно высокая стоимость устройства из-за использования в конструкции ротора дорогостоящих постоянных магнитов ( в современных конструкциях с этим борются путём получения магнитов из редкоземельных элементов, что позволяет получать высокий уровень магнитной индукции и уменьшить размеры ротора ).

Таким образом, вентильные двигатели с электронными системами управления, вобравшие в себя лучшие качества бесконтактных электродвигателей и двигателей постоянного тока, в последнее время становятся всё более востребованными и популярными, проникая во многие отрасли промышленности. Они успешно работают в различных областях хозяйства: от бытовых приборов до рельсового транспорта.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Leave a Reply

Spam Protection by WP-SpamFree

мой твиттер