Klapi mootor

Alalisvoolumasinatel on reeglina kõrgemad tehnilised ja majanduslikud näitajad (omaduste lineaarsus, kõrge efektiivsus, väikesed mõõtmed jne) kui vahelduvvoolumasinatel. Oluliseks puuduseks on harjaaparaadi olemasolu, mis vähendab töökindlust, suurendab inertsimomenti, tekitab raadiohäireid, plahvatusohtu jne. Seetõttu on loomulikult ülesanne luua kontaktivaba (harjadeta) alalisvoolumootor.

Selle probleemi lahendus sai võimalikuks pooljuhtseadmete tulekuga. Kontaktivabas alalisvoolumootoris, mida nimetatakse konstantse klapivoolu mootoriks, asendatakse harjakomplekt pooljuhtlülitiga, armatuur on paigal, rootor on püsimagnet.

Klapimootori tööpõhimõte

Klapimootori all mõistetakse muutuvat elektriajamisüsteemi, mis koosneb sünkroonmasinaga ehituslikult sarnasest vahelduvvoolu elektrimootorist, klapimuundurist ja juhtseadmetest, mis tagavad mootori mähiste ahelate kommutatsiooni sõltuvalt mootori rootori asendist.Selles mõttes on klapimootor sarnane alalisvoolumootoriga, milles on kommutatsioonilüliti abil ühendatud see armatuuri mähise pööre, mis asub väljapooluste all.

Alalisvoolumootor on keerukas elektromehaaniline seade, mis ühendab endas kõige lihtsama elektrimasina ja elektroonilise juhtimissüsteemi.

Alalisvoolumootoritel on tõsiseid puudusi, peamiselt harjakollektori olemasolu tõttu:

1. Kollektoraparaadi ebapiisav töökindlus, vajadus selle perioodiliseks hoolduseks.

2. Armatuuri pinge ja vastavalt alalisvoolumootorite võimsuse piiratud väärtused, mis piirab nende kasutamist kiirete ja suure võimsusega ajamite jaoks.

3. Alalisvoolumootorite piiratud ülekoormusvõime, mis piirab armatuuri voolu muutumise kiirust, mis on ülidünaamiliste elektriajamite jaoks hädavajalik.

Klapimootoris need puudused ei avaldu, kuna siin asendatakse harjakollektori lüliti kontaktivaba lülitiga, mis on valmistatud türistoritel (suure võimsusega ajamite jaoks) või transistoridel (ajamite jaoks võimsusega kuni 200 kW ). Sellest lähtuvalt nimetatakse sünkroonmasinal konstruktsiooniliselt põhinevat klapimootorit sageli kontaktivabaks alalisvoolumootoriks.

Juhitavuse poolest sarnaneb harjadeta mootor ka alalisvoolumootoriga – selle kiirust reguleeritakse rakendatava alalispinge suurust muutes. Tänu headele reguleerimisomadustele kasutatakse ventiilmootoreid laialdaselt erinevate robotite, metallilõikuspinkide, tööstuslike masinate ja mehhanismide juhtimiseks.

Püsimagnetiga transistorkommutaator elektriajamiga

Seda tüüpi klapimootor on valmistatud kolmefaasilise sünkroonmasina baasil, mille rootoril on püsimagnetid. Kolmefaasilised staatorimähised on varustatud alalisvooluga, mis toidetakse järjestikku kahele järjestikku ühendatud faasimähisele. Mähiste lülitamine toimub kolmefaasilise sildahela järgi valmistatud transistorlülitiga Transistorlülitid avatakse ja suletakse sõltuvalt mootori rootori asendist. Klapi mootori skeem on näidatud joonisel fig.

Joonis fig. 1. Transistorlülitiga klapimootori skeem

Mootori tekitatud pöördemomendi määrab kahe keerme koostoime:

• staatori mähistes voolu tekitatud staator,

• suure energiaga püsimagnetitest loodud rootor (samariumi-koobaltisulamite jm baasil).

kus: θ on ruuminurk staatori ja rootori voovektorite vahel; pn on pooluste paaride arv.

Staatori magnetvoog kipub pöörama püsimagnetrootorit nii, et rootori voog langeb kokku staatori vooga (ärge unustage magnetnõela, kompassi).

Suurim rootori võllile tekitatud moment on voovektorite vahelise nurga all, mis on võrdne π / 2-ga, ja väheneb voo voogude lähenedes nullini. See sõltuvus on näidatud joonisel fig. 2.

Vaatleme mootorirežiimile vastavate voovektorite ruumidiagrammi (pooluspaaride arvuga pn = 1). Oletame, et hetkel on transistorid VT3 ja VT2 sisse lülitatud (vt skeemi joonisel 1). Siis voolab vool läbi faasi B mähise ja vastupidises suunas läbi faasi A mähise. Saadud vektor ppm. staator võtab ruumis positsiooni F3 (vt joonis 3).

Kui rootor on nüüd joonisel fig. 4, siis arendab mootor vastavalt punktile 1 maksimaalse pöördemomendi, mille juures rootor päripäeva pöörleb. Nurga θ vähenemisel pöördemoment väheneb. Kui rootor on pööratud 30 °, on see vajalik vastavalt joonisel fig. 2. lülitage vool mootori faasides nii, et saadud ppm vektorstaator oleks asendis F4 (vt joonis 3). Selleks lülitage transistor VT3 välja ja transistor VT5 sisse.

Faasilülitus toimub transistorlüliti VT1-VT6 abil, mida juhib rootori asendiandur DR; sel juhul hoitakse nurka θ vahemikus 90 ° ± 30 °, mis vastab suurimale pöördemomendi väärtusele väikseimate lainetustega. Kui ρn = 1, tuleb ühe rootori pöörde kohta teha kuus lülitit, seega ppm. staator teeb täispöörde (vt joonis 3). Kui pooluste paaride arv on suurem kui ühtsus, on ppm vektori staatori ja seega ka rootori pöörlemine 360/pn kraadi.

Joonis fig. 2. Mootori pöördemomendi sõltuvus staatori ja rootori voovektorite vahelisest nurgast (pn = 1)

Joonis fig. 3. ppm staatori ruumidiagramm klapimootori faaside ümberlülitamisel

Joonis fig. 4. Ruumidiagramm mootorirežiimis

Pöördemomendi väärtust reguleeritakse ppm väärtuse muutmisega. staator, st. staatori mähiste voolu keskmise väärtuse muutus

kus: R1 on staatori mähise takistus.

Kuna mootori voog on konstantne, on kahes järjestikku ühendatud staatorimähises indutseeritud emf võrdeline rootori kiirusega.Staatori ahelate elektrilise tasakaalu võrrand on

Kui lülitid on välja lülitatud, ei kao staatori mähistes vool kohe, vaid suletakse läbi pöörddioodide ja filtrikondensaatori C.

Seetõttu on mootori toitepinge U1 reguleerimisega võimalik reguleerida staatori voolu suurust ja mootori pöördemomenti

On lihtne näha, et saadud avaldised on sarnased alalisvoolumootori analoogiliste avaldistega, mille tulemusena on selles ahelas oleva klapimootori mehaanilised omadused sarnased sõltumatu ergutusega alalisvoolumootori omadustega Φ = const .

Vaadeldavas ahelas tehakse harjadeta mootori toitepinge muudatus impulsi laiuse reguleerimise meetodil… Muutes transistoride VT1-VT6 impulsside töötsüklit nende kaasamise perioodidel, on võimalik reguleerida mootori staatori mähistele antava pinge keskmist väärtust.

Stopprežiimi rakendamiseks tuleb transistori lüliti tööalgoritmi muuta nii, et staatori ppm vektor jääb rootori voovektorist maha. Siis muutub mootori pöördemoment negatiivseks. Kuna muunduri sisendisse on paigaldatud kontrollimatu alaldi, on pidurdusenergia regenereerimine selles ahelas võimatu.

Väljalülitamise ajal laaditakse uuesti filtri C kondensaator C. Kondensaatorite pinge piiramine toimub tühjendustakistuse ühendamisega läbi transistori VT7. Sel viisil hajub pidurdusenergia koormuse takistuses.