Da bi se riješili problemi upravljanja modernim preciznim sistemima, sve više se koristi motor bez četkica. Ovo karakteriše velika prednost ovakvih uređaja, kao i aktivno formiranje računskih mogućnosti mikroelektronike. Kao što znate, oni mogu pružiti visoku dugu gustinu obrtnog momenta i energetsku efikasnost u poređenju sa drugim vrstama motora.
Šema motora bez četkica
Motor se sastoji od sljedećih dijelova:
1. Zadnja strana.
2. Stator.
3. Ležaj.
4. Magnetski disk (rotor).
5. Ležaj.
6. Namotani stator.7. Prednja strana kućišta.
Motor bez četkica ima odnos između polifaznog namotaja statora i rotora. Imaju trajne magnete i ugrađen senzor položaja. Prebacivanje uređaja se realizuje pomoću ventilskog pretvarača, zbog čega je dobio takvo ime.
Kolo motora bez četkica sastoji se od zadnjeg poklopca i štampane ploče senzora, čahure ležaja, osovine iležaj, magneti rotora, izolacijski prsten, namotaj, Belleville opruga, odstojnik, Hall senzor, izolacija, kućište i žice.
U slučaju spajanja namotaja sa "zvijezdom", uređaj ima velike konstantne momente, pa se ovaj sklop koristi za upravljanje osovinama. U slučaju pričvršćivanja namotaja "trouglom", mogu se koristiti za rad pri velikim brzinama. Najčešće se broj parova polova izračunava prema broju rotorskih magneta, koji pomažu u određivanju omjera električnih i mehaničkih okretaja.
Stator se može napraviti sa jezgrom bez željeza ili jezgrom. Koristeći takve dizajne sa prvom opcijom, moguće je osigurati da se magneti rotora ne privlače, ali se u istom trenutku efikasnost motora smanjuje za 20% zbog smanjenja vrijednosti konstantnog momenta.
Iz dijagrama se vidi da se u namotajima statora stvara struja, au rotoru se stvara uz pomoć visokoenergetskih permanentnih magneta.
Simboli: - VT1-VT7 - tranzistorski komunikatori; - A, B, C – faze namotaja;
- M – obrtni moment motora;
- DR – senzor položaja rotora; - U – regulator napona napajanja motora;
- S (jug), N (sjever) – smjer magneta;
- UZ – frekventni pretvarač;
- BR – brzina senzor;
- VD – zener dioda;
- L je induktor.
Dijagram motora pokazuje da je jedna od glavnih prednosti rotora u koji su ugrađeni trajni magneti smanjenje njegovog prečnikai, posljedično, smanjenje momenta inercije. Takvi uređaji mogu biti ugrađeni u sam uređaj ili smješteni na njegovoj površini. Smanjenje ovog pokazatelja vrlo često dovodi do malih vrijednosti ravnoteže momenta inercije samog motora i opterećenja dovedenog na njegovu osovinu, što otežava rad pogona. Iz tog razloga, proizvođači mogu ponuditi standardni i 2-4 puta veći moment inercije.
Principi rada
Danas postaje veoma popularan motor bez četkica, čiji se princip rada zasniva na činjenici da kontroler uređaja počinje da prebacuje namotaje statora. Zbog toga vektor magnetnog polja uvijek ostaje pomaknut za ugao koji se približava 900 (-900) u odnosu na rotor. Regulator je dizajniran da kontroliše struju koja se kreće kroz namotaje motora, uključujući i veličinu magnetskog polja statora. Stoga je moguće podesiti trenutak koji djeluje na uređaj. Eksponent ugla između vektora može odrediti smjer rotacije koji djeluje na njega.
Treba uzeti u obzir da je riječ o električnim stupnjevima (mnogo su manji od geometrijskih). Na primjer, uzmimo proračun motora bez četkica s rotorom, koji ima 3 para polova. Tada će njegov optimalni ugao biti 900/3=300. Ovi parovi obezbeđuju 6 faza preklopnih namotaja, a onda se ispostavlja da se vektor statora može kretati u skokovima od 600. Iz ovoga se vidi da će stvarni ugao između vektora nužno varirati od 600 do1200 počevši od rotacije rotora.
Motor ventila, čiji se princip rada zasniva na rotaciji uklopnih faza, zbog čega se uzbudni tok održava relativno konstantnim kretanjem armature, nakon njihove interakcije počinje formirati rotirajući momenat. On žuri da okrene rotor na takav način da se svi tokovi pobude i armature poklope zajedno. Ali tokom svog okreta, senzor počinje mijenjati namotaje, a protok prelazi na sljedeći korak. U ovom trenutku, rezultujući vektor će se kretati, ali će ostati potpuno nepomičan u odnosu na fluks rotora, što će na kraju stvoriti obrtni moment osovine.
Pogodnosti
Upotrebom motora bez četkica u radu možemo uočiti njegove prednosti:
- mogućnost korištenja širokog raspona za promjenu brzine;
- visoka dinamika i performanse;
- maksimalna preciznost pozicioniranja;
- niski troškovi održavanja;
- uređaj se može pripisati objektima zaštićenim od eksplozije;
- ima sposobnost da izdrži velika preopterećenja u trenutku rotacije;
- visoka efikasnost, koja je više od 90%;
- postoje klizni elektronski kontakti, koji značajno produžavaju radni vijek i vijek trajanja;
- nema pregrijavanja elektromotora tokom dugotrajnog rada.
Nedostaci
Uprkos ogromnom broju prednosti, motor bez četkica ima i nedostatke u radu:
- prilično komplikovana kontrola motora;- relativnovisoka cijena uređaja zbog upotrebe rotora u njegovom dizajnu koji ima skupe trajne magnete.
Reluktancijski motor
Reluktancijski motor ventila je uređaj u kojem je osiguran prekidački magnetski otpor. U njemu se pretvaranje energije događa zbog promjene induktivnosti namotaja, koji se nalaze na izraženim zupcima statora kada se pomiče zupčasti magnetni rotor. Uređaj prima struju od električnog pretvarača, koji naizmjenično mijenja namote motora u skladu s kretanjem rotora.
Preklopni reluktantni motor je složen složen sistem u kojem komponente različite fizičke prirode rade zajedno. Za uspješno projektovanje ovakvih uređaja potrebno je dubinsko poznavanje mašinskog i mehaničkog dizajna, kao i elektronike, elektromehanike i mikroprocesorske tehnologije.
Moderni uređaj djeluje kao električni motor, djelujući u sprezi sa elektronskim pretvaračem, koji je proizveden integriranom tehnologijom pomoću mikroprocesora. Omogućava vam da izvršite kontrolu motora visokog kvaliteta sa najboljim performansama u obradi energije.
Svojstva motora
Ovakvi uređaji imaju visoku dinamiku, visok kapacitet preopterećenja i precizno pozicioniranje. Pošto nema pokretnih delova,njihova upotreba je moguća u eksplozivno agresivnom okruženju. Takvi motori se još nazivaju i motori bez četkica, njihova glavna prednost u odnosu na kolektorske motore je brzina, koja ovisi o naponu napajanja momenta opterećenja. Takođe, još jedno važno svojstvo je odsustvo abrazivnih i trljajućih elemenata koji menjaju kontakte, što povećava resurse korišćenja uređaja.
BLDC motori
Svi DC motori se mogu nazvati bez četkica. Rade na jednosmernu struju. Sklop četkica je predviđen za električno kombiniranje krugova rotora i statora. Takav dio je najranjiviji i prilično težak za održavanje i popravak.
BLDC motor radi na istom principu kao i svi sinhroni uređaji ovog tipa. To je zatvoreni sistem koji uključuje energetski poluprovodnički pretvarač, senzor položaja rotora i koordinator.
AC AC motori
Ovi uređaji se napajaju iz AC mreže. Brzina rotacije rotora i kretanje prvog harmonika magnetske sile statora potpuno se poklapaju. Ovaj podtip motora može se koristiti pri velikim snagama. Ova grupa uključuje stepenaste i reaktivne ventilske uređaje. Posebna karakteristika koračnih uređaja je diskretni ugaoni pomak rotora tokom njegovog rada. Napajanje namotaja se formira pomoću poluvodičkih komponenti. Motorom ventila upravljasekvencijalno pomicanje rotora, što stvara prebacivanje njegove snage s jednog namotaja u drugi. Ovaj uređaj se može podijeliti na jednofazni, trofazni i višefazni, od kojih prvi može sadržavati startni namotaj ili fazni krug, kao i da se pokreće ručno.
Princip rada sinhronog motora
Sinhroni motor ventila radi na osnovu interakcije magnetnih polja rotora i statora. Šematski se magnetsko polje tokom rotacije može predstaviti plusevima istih magneta, koji se kreću brzinom magnetnog polja statora. Polje rotora se također može prikazati kao trajni magnet koji rotira sinhrono sa poljem statora. U nedostatku vanjskog momenta koji se primjenjuje na osovinu aparata, osi se potpuno poklapaju. Djelujuće sile privlačenja prolaze duž cijele ose polova i mogu se međusobno kompenzirati. Ugao između njih je postavljen na nulu.
Ako se kočioni moment primeni na osovinu mašine, rotor se pomera u stranu sa zakašnjenjem. Zbog toga se privlačne sile dijele na komponente koje su usmjerene duž ose pozitivnih indikatora i okomito na os polova. Ako se primijeni vanjski moment koji stvara ubrzanje, odnosno počinje djelovati u smjeru rotacije osovine, slika interakcije polja će se potpuno promijeniti na suprotnu. Smjer ugaonog pomaka počinje se transformirati u suprotan, a u vezi s tim mijenja se smjer tangencijalnih sila ielektromagnetni moment. U ovom scenariju, motor postaje kočnica, a uređaj radi kao generator, koji pretvara mehaničku energiju dovedenu na osovinu u električnu energiju. Zatim se preusmjerava na mrežu koja napaja stator.
Kada ne postoji eksterni moment istaknutog pola će početi da zauzima poziciju u kojoj će se osa polova magnetskog polja statora poklapati sa uzdužnom. Ovaj položaj će odgovarati minimalnom otporu protoka u statoru.
Ako se kočioni moment primeni na osovinu mašine, rotor će odstupiti, dok će magnetsko polje statora biti deformisano, jer protok teži da se zatvori uz najmanji otpor. Za njegovo određivanje potrebne su linije sila čiji će smjer u svakoj tački odgovarati kretanju sile, pa će promjena polja dovesti do pojave tangencijalne interakcije.
Razmatrajući sve ove procese u sinhronim motorima, možemo identificirati demonstrativni princip reverzibilnosti različitih mašina, odnosno sposobnost bilo kojeg električnog aparata da promijeni smjer pretvorene energije u suprotno.
Motori bez četkica s trajnim magnetom
Motor s permanentnim magnetom koristi se za ozbiljne odbrambene i industrijske primjene, jer takav uređaj ima veliku rezervu snage i efikasnost.
Ovi uređaji se najčešće koriste u industrijama u kojima je relativno niska potrošnja energije imale dimenzije. Mogu imati različite dimenzije, bez tehnoloških ograničenja. Istovremeno, veliki uređaji nisu potpuno novi, najčešće ih proizvode kompanije koje pokušavaju da prebrode ekonomske poteškoće koje ograničavaju domet ovih uređaja. Imaju svoje prednosti, među kojima su visoka efikasnost zbog gubitaka rotora i velika gustina snage. Za upravljanje motorima bez četkica potreban vam je frekventni pogon.
Analiza troškova i koristi pokazuje da su uređaji s trajnim magnetima mnogo poželjniji od drugih alternativnih tehnologija. Najčešće se koriste za industrije sa prilično teškim rasporedom rada brodskih motora, u vojnoj i odbrambenoj industriji i drugim jedinicama čiji se broj stalno povećava.
mlazni motor
Preklopni reluktantni motor radi pomoću dvofaznih namotaja koji su instalirani oko dijametralno suprotnih polova statora. Napajanje se kreće prema rotoru prema polovima. Tako je njegovo protivljenje potpuno svedeno na minimum.
Ručni DC motor pruža visoku efikasnu brzinu pogona sa optimiziranim magnetizmom za rad unazad. Informacije o lokaciji rotora koriste se za kontrolu faza napajanja naponom, jer je to optimalno za postizanje kontinuiranog i glatkog momenta.obrtni moment i visoka efikasnost.
Signali koje proizvodi mlazni motor su superponirani na ugaonu nezasićenu fazu induktivnosti. Minimalni otpor polova u potpunosti odgovara maksimalnoj induktivnosti uređaja.
Pozitivan trenutak se može dobiti samo pod uglovima kada su indikatori pozitivni. Pri malim brzinama, fazna struja mora nužno biti ograničena kako bi se elektronika zaštitila od visokih volt-sekundi. Mehanizam konverzije može biti ilustrovan linijom reaktivne energije. Sfera snage karakteriše snagu koja se pretvara u mehaničku energiju. U slučaju iznenadnog isključivanja, višak ili zaostala sila se vraća na stator. Minimalni pokazatelji uticaja magnetnog polja na performanse uređaja su njegova glavna razlika od sličnih uređaja.
