Těleso motoru bezkomutátorového stejnosměrného motoru je svou konstrukcí podobné synchronnímu motoru s permanentními magnety, kromě toho, že nemá klecové vinutí a jeho spouštěcí zařízení. Jeho statorové vinutí může být jednoduché jednofázové nebo více než třífázové struktury. Způsoby připojení vinutí kotvy zahrnují především zapojení do hvězdy a trojúhelníku. Elektronické komutační obvody mají obecně můstkové a nemůstkové typy. , mohou být složeny z mnoha variant. Následuje jednoduchá analýza principu činnosti nejběžnějšího dvou-dvou-třífázového hvězdicového šestistavového bezkomutátorového stejnosměrného motoru s permanentním magnetem.
Konstrukce třífázového dvoupólového bezkomutátorového stejnosměrného motoru
A, B a C jsou třífázová statorová vinutí, která jsou jednotlivě spojena s výkonovými spínacími zařízeními V1, V2, V3 v elektronickém spínacím obvodu a sledovací rotor snímače polohy je umístěn na otočné hřídeli motoru. . VP1, VP2 a VP3 jsou rovnoměrně rozmístěny na jednom konci bezkomutátorového stejnosměrného motoru s rozdílem 120 stupňů v prostorovém kvocientu. Působením otočné stínící desky na hřídel motoru se poloha magnetického pólu rotoru určuje podle toho, zda je určité optoelektronické zařízení osvětleno světlem.
Pokud je fáze A statorového vinutí v určitém okamžiku pod napětím, proud interaguje s hlavním magnetickým polem generovaným permanentním magnetem na rotoru a vytváří elektromagnetický točivý moment, takže se rotor otáčí a poloha magnetu rotoru se stává elektrický signál přes snímač polohy. a poté řídit obvod elektronického spínače, takže každé fázové vinutí statoru bude postupně zapnuto a fázový proud statoru bude měnit fáze v určitém pořadí se změnou polohy rotoru. Tímto způsobem může být sled vedení elektronického spínacího obvodu synchronizován s úhlem natočení rotoru pro dosažení efektu mechanické komutace.
Matematický model bezkomutátorového stejnosměrného motoru
Třífázový dvoupólový bezkomutátorový stejnosměrný motor, vnitřní rotorová struktura, hvězdicové zapojení statorových vinutí a tři Hallovy prvky jsou rovnoměrně rozmístěny s rozdílem 120 stupňů v prostoru. Současně se předpokládá, že motor má následující vlastnosti:
(1) Magnetický obvod motoru není nasycený a efekt vířivých proudů, ztráta hystereze a reakce kotvy jsou ignorovány;
(2) Menší než vliv momentu ozubení;
(3) Všechna výkonová zařízení v řídicím obvodu jsou ideální spínací zařízení.
Rovnice točivého momentu
Když je stejnosměrný motor v normálním pracovním stavu, elektromagnetický točivý moment se týká točivého momentu generovaného interakcí mezi vodičem a permanentním magnetem poté, co je nabuzeno vinutí kotvy. Když motor pracuje normálně, jsou současně zapnuty dvě fáze vinutí, takže elektromagnetický výkon Pm je:
Pm=2EpIp
Bez ohledu na vliv komutace proudu je elektromagnetický moment Te motoru:
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
Ve vzorci je Ep špičková hodnota elektromotorické síly bezkomutátorového stejnosměrného motoru;
Ip je aktuální špičková hodnota motoru
Ψp je špičková hodnota vazby elektromagnetického toku motoru
Ze vzorce je vidět, že elektromagnetický moment motoru je úměrný špičkovému proudu
pohybová rovnice
Obecně platí, že pohybová rovnice systému je
Te – TL – Zw=J*dw/dt
Ve vzorci jsou Te a TL elektromagnetický moment a moment zatížení motoru
W je úhlová rychlost motoru;
Z je koeficient viskózního tření
J je moment setrvačnosti rotoru motoru
Analýza charakteristik bezkomutátorového stejnosměrného motoru
Startovací charakteristiky
Na začátku, protože zadní EMF je nula, je proud kotvy:
I=Ud -2△U/2R
Ve vzorci je Ud síťové napětí dvoufázových vinutí zapnutých motorem;
△ U je pokles výkonu v řídicím obvodu;
R je vnitřní odpor vinutí statoru motoru
Díky malému vnitřnímu odporu se při rozběhu rychle zvyšuje proud kotvy, takže je velký rozběhový elektromagnetický moment, který lze rychle spustit, lze jej spustit i přímo pod zátěží. Když se rychlost zvýší, odpuzování kotvy způsobí zvýšení indukované elektromotorické síly, točivý moment motoru se sníží a rychlost zrychlení se také sníží a nakonec se dostane do normálního pracovního stavu a rychlost a proud kotvy jsou v tomto okamžiku stabilní.
Při spouštění motoru bez zátěže je na obrázku křivka rychlosti a proudu kotvy s časem
Mechanické vlastnosti
Mechanické charakteristiky se týkají vztahu mezi rychlostí motoru a kroutícím momentem elektromagnetického, když je stejnosměrné napětí Ud konstantní. Rovnice mechanických charakteristik bezkomutátorového stejnosměrného motoru je:
n=15/ BlπR′Wфčtverec (U-RI-L dl/dt)
Po dokončení můžete získat:
n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt
Ve vzorci je Kt součinitel točivého momentu motoru
Ke je indukovaný koeficient elektromotorické síly motoru
Ud je síťové napětí
Je vidět, že existuje lineární vztah mezi rychlostí otáčení a elektromagnetickým momentem. Avšak ve skutečném provozním procesu, kdy se elektromagnetický moment zvětší, reakce kotvy vyvolá určitý demagnetizační efekt. Současně s uvážením nelinearity výkonového zařízení pohánějícího řídicí obvod se konec mechanické charakteristiky motoru ohne směrem dolů. .
Mechanická charakteristika bezkomutátorového stejnosměrného motoru je znázorněna na obrázku
Seřizovací charakteristiky
Regulační charakteristika se týká měnícího se vztahu mezi rychlostí motoru a přiváděným napětím, když je elektromagnetický moment motoru konstantní. Když je bezkomutátorový stejnosměrný motor ve stabilním stavu a ignoruje ztrátu napájecího zařízení pohánějícího řídicí obvod, existuje následující vztah
Ud=raI plus π/30*Ken
KTI-TL=π/30Zn
Pak je vztah mezi rychlostí a napětím
N=30/30 KTKe plus πraZ*(KT Ud –ra –TL)
Tak lze získat křivku rychlosti bezkomutátorového stejnosměrného motoru měnící se s Ud při různém elektromagnetickém momentu Te, Te1<><><>
Bezkomutátorový stejnosměrný motor má dobrý řídicí výkon, ale když je Ud malý, elektromagnetický moment je také malý, elektromagnetický moment je také malý, zátěžový moment nelze omezit a motor nelze spustit, takže rychlost motoru je nula, a když se Ud zvýší Když překročí napětí hradlové linky, motor se spustí a postupně přejde do ustáleného stavu. Když je Ud větší, je také větší rychlost. Zároveň v důsledku existence tření neprochází seřizovací charakteristika počátkem.
