Alaldi juhtimine

Sõna «klapp» mootori nimes tuleneb sõnast «klapp», mis tähendab pooljuhtlülitit. Seega võib ajamit põhimõtteliselt nimetada klapiajamiks, kui selle töörežiimi juhib spetsiaalne juhitavate pooljuhtlülitite muundur.

Klapiajam ise on elektromehaaniline süsteem, mis koosneb sünkroonmasinast, mille rootoril on püsimagnetid, ja elektroonilisest kommutaatorist (mis toidab staatori mähiseid) koos automaatse anduripõhise juhtimissüsteemiga.

Neis paljudes tehnikavaldkondades, kuhu on traditsiooniliselt paigaldatud asünkroonmootoreid või alalisvoolumasinaid, leidub tänapäeval sageli just klapimootoreid, kuna magnetmaterjalid odavnevad ning pooljuhtelektroonika ja juhtimissüsteemide baas areneb väga kiiresti.

Püsimagnetrootori sünkroonmootoritel on mitmeid eeliseid:

• harjade kogumiseks pole seadet, seetõttu on mootori ressurss pikem ja töökindlus suurem kui liugkontaktidega masinatel, lisaks on tööpöörete ulatus suurem;

• lai valik mähiste toitepingeid; lubatud on märkimisväärne pöördemomendi ülekoormus - rohkem kui 5 korda;

• hetke kõrge dünaamika;

• kiirust on võimalik reguleerida pöördemomendi säilimisega madalatel pööretel või võimsuse säilimisega suurtel pööretel;

• Kasutegur üle 90%;

• minimaalsed tühikäigukaod;

• väikesed kaalu ja suuruse omadused.

Neodüüm-raud-boormagnetid on täielikult võimelised tekitama induktsiooni suurusjärgus 0,8 T, see tähendab asünkroonsete masinate tasemel, ja peamised elektromagnetkaod sellises rootoris puuduvad. See tähendab, et rootori liinikoormust saab suurendada ilma kogukadusid suurendamata.

See on suurema elektromehaanilise efektiivsuse põhjus. klapimootorid võrreldes teiste harjadeta masinatega nagu asünkroonmootorid. Samal põhjusel hõivavad klapimootorid nüüd juhtivate välis- ja kodumaiste tootjate kataloogides väärilise koha.

Püsimagnetmootori inverterlülitite juhtimine toimub traditsiooniliselt selle rootori asendi funktsioonina. Sel viisil saavutatud kõrge jõudlusomadused muudavad ventiilide käitamise väga paljutõotavaks väikese ja keskmise võimsusega automaatikasüsteemide, tööpinkide, robotite, manipulaatorite, koordinaatseadmete, töötlemis- ja koosteliinide, juhtimis- ja jälgimissüsteemide, lennunduse, meditsiini, transpordi jne jaoks. . .g.

Eelkõige toodetakse linna elektritranspordi jaoks veojõu ketasventiilmootoreid võimsusega üle 100 kW. Siin kasutatakse neodüüm-raud-boormagneteid koos legeerivate lisanditega, mis suurendavad sundjõudu ja tõstavad magnetite töötemperatuuri 170 ° C-ni, nii et mootor talub kergesti lühiajalist viiekordset voolu ja pöördemomendi ülekoormust.

Allveelaevade, maa- ja õhusõidukite rooliajamid, rataste mootorid, pesumasinad – klapimootorid leiavad tänapäeval paljudes kohtades kasulikku rakendust.

Klapimootoreid on kahte tüüpi: alalisvool (BLDC — harjadeta alalisvool) ja vahelduvvool (PMAC — püsimagnet AC). Alalisvoolumootorites on pöörlemise trapetsikujuline EMF mähistes tingitud rootori magnetite ja staatori mähiste paigutusest.Vahelduvvoolumootorites on pöörlemisjõu elektromotoorjõud siinuskujuline. Selles artiklis räägime väga levinud harjadeta mootori tüübi - BLDC (alalisvool) juhtimisest.

Alalisvooluklapi mootor ja selle juhtimispõhimõte BLDC mootorid eristuvad pooljuhtlüliti olemasolu poolest, mis toimib harjade kogumisploki asemel, mis on iseloomulik. DC masinad staatorimähise ja magnetrootoriga.

Klapi mootori kommutaatori lülitamine toimub sõltuvalt rootori hetkeasendist (olenevalt rootori asendist). Kõige sagedamini on staatori mähis kolmefaasiline, sama mis tähega ühendatud asünkroonmootoril, ja püsimagnetrootori ehitus võib olla erinev.

Sõidumoment BLDC-s tekib staatori ja rootori magnetvoogude vastasmõju tulemusena: staatori magnetvoog kipub kogu aeg rootorit sellisesse asendisse pöörama, et püsimagnetite magnetvoog. sellele paigaldatud suund langeb kokku staatori magnetvooga.

Samamoodi orienteerib Maa magnetväli kompassi nõela – see voldib selle "mööda välja". Rootori asendiandur võimaldab hoida voolude vahelist nurka konstantsena 90 ± 30 ° tasemel, selles asendis on pöördemoment maksimaalne.

BLDC staatorimähise toiteallika pooljuhtlüliti on juhitav pooljuhtmuundur, millel on kõva 120 ° algoritm kolme tööfaasi pingete või voolude lülitamiseks.

Regeneratiivpidurduse võimalusega muunduri võimsusosa funktsionaalse skeemi näide on näidatud ülaltoodud joonisel. Siin on kaasas väljundi amplituud-impulssmodulatsiooniga inverter IGBT transistorid, ja amplituudi reguleeritakse tänu impulsi laiuse modulatsioon alalisvoolu vahelülil.

Põhimõtteliselt kasutatakse selleks võimsuse reguleerimisega autonoomse pinge- või vooluinverteriga türistori sagedusmuundureid ja PWM-režiimis või väljundvoolu releeregulatsiooniga autonoomse pingeinverteriga transistor-sagedusmuundureid.

Selle tulemusel on mootori elektromehaanilised omadused sarnased traditsiooniliste magnetoelektrilise või sõltumatu ergutusega alalisvoolumasinatega, mistõttu BLDC juhtimissüsteemid on ehitatud vastavalt rootori pöörete ja vooluahelatega alalisvooluajami alamkoordinaatide juhtimise klassikalisele põhimõttele. staatorit.

Kommutaatori õigeks tööks saab anduri või süsteemina kasutada polumootoriga ühendatud mahtuvuslikku või induktiivset diskreetandurit põhinevad püsimagnetitega Halli efekti anduritel.

Anduri olemasolu muudab aga sageli masina kui terviku konstruktsiooni keeruliseks ning mõnes rakenduses ei saa rootori asendiandurit üldse paigaldada. Seetõttu kasutavad nad praktikas sageli "anduriteta" juhtimissüsteeme. Anduriteta juhtimisalgoritm põhineb otse inverteri klemmidelt tulevate andmete ja rootori või toiteallika voolusageduse analüüsil.

Kõige populaarsem anduriteta algoritm põhineb EMF-i arvutamisel mootori ühe faasi jaoks, mis on hetkel toiteallikast lahti ühendatud. Väljalülitatud faasi EMF-i üleminek nullist on fikseeritud, määratakse nihe 90 °, arvutatakse ajahetk, mil järgmise vooluimpulsi keskpunkt peaks langema. Selle meetodi eeliseks on selle lihtsus, kuid on ka puudusi: madalatel kiirustel on nulli ületamise hetke kindlaksmääramine üsna keeruline; aeglustus on täpne ainult püsiva pöörlemiskiiruse korral.

Samal ajal kasutatakse täpsema juhtimise jaoks rootori asukoha hindamiseks keerukaid meetodeid: vastavalt faaside voo ühendusele, vastavalt mähiste EMF-i kolmandale harmoonikule, vastavalt induktiivsuse muutustele. faasimähised.

Vaatleme voogesituse ühenduste jälgimise näidet. BLDC pöördemomendi pulsatsioon, kui mootorit varustatakse ristkülikukujuliste pingeimpulssidega, ulatub teadaolevalt 25% -ni, mille tulemuseks on ebaühtlane pöörlemine, mis loob kiiruse reguleerimise piirangu allapoole. Seetõttu moodustuvad staatori faasides suletud juhtimisahelate abil ruudukujulised voolud.