밸브 모터

일반적으로 DC 기계는 교류 기계보다 기술 및 경제 지표(특성의 선형성, 고효율, 작은 크기 등)가 더 높습니다. 중요한 단점은 신뢰성을 낮추고 관성 모멘트를 증가 시키며 무선 간섭, 폭발 위험 등을 유발하는 브러시 장치가 있다는 것입니다. 따라서 당연히 비접촉식(브러시리스) DC 모터를 만드는 작업입니다.

이 문제에 대한 해결책은 반도체 장치의 출현으로 가능해졌습니다. 일정한 밸브 전류 모터라고 하는 비접촉식 DC 모터에서 브러시 세트는 반도체 스위치로 대체되고 전기자는 고정되며 회전자는 영구 자석.

밸브 엔진의 작동 원리

밸브 모터는 구조적으로 동기 기계와 유사한 교류 전기 모터, 밸브 컨버터 및 모터 회전자의 위치에 따라 모터 권선 회로의 정류를 제공하는 제어 장치로 구성된 가변 전기 구동 시스템으로 이해됩니다.이러한 의미에서 밸브 모터는 정류 스위치를 통해 계자 극 아래에 있는 전기자 권선의 회전이 연결되는 DC 모터와 유사합니다.

DC 모터는 가장 단순한 전기 기계와 전자 제어 시스템을 결합한 복잡한 전기 기계 장치입니다.

직류 모터는 주로 브러시 컬렉터가 있기 때문에 심각한 단점이 있습니다.

1. 수집기 장치의 불충분한 신뢰성, 주기적인 유지 보수의 필요성.

2. 제한된 값의 전기자 전압 및 그에 따른 DC 모터의 전력으로 인해 고속, 고전력 드라이브에 대한 사용이 제한됩니다.

3. DC 모터의 제한된 과부하 용량으로 매우 역동적인 전기 드라이브에 필수적인 전기자 전류의 변화율을 제한합니다.

밸브 엔진에서는 브러시 컬렉터 스위치가 사이리스터(고출력 드라이브의 경우) 또는 트랜지스터(최대 200kW의 드라이브의 경우)에서 만들어진 비접촉 스위치로 대체되기 때문에 이러한 단점이 나타나지 않습니다. ). 이를 바탕으로 구조적으로 동기식 기계를 기반으로 한 밸브 모터를 비접촉식 DC 모터라고 부르는 경우가 많습니다.

제어 가능성 측면에서 브러시리스 모터는 DC 모터와 유사합니다. 적용되는 DC 전압의 크기를 변경하여 속도를 조정합니다. 우수한 조절 품질로 인해 밸브 모터는 다양한 로봇, 금속 절단기, 산업 기계 및 메커니즘을 구동하는 데 널리 사용됩니다.

전기 드라이브가 있는 영구 자석 트랜지스터 정류자

이 유형의 밸브 모터는 회전자에 영구 자석이 있는 3상 동기 기계를 기반으로 합니다. 3상 고정자 권선에는 2개의 직렬 연결된 위상 권선에 직렬로 공급되는 직류가 공급됩니다. 권선의 스위칭은 3상 브리지 회로에 따라 만들어진 트랜지스터 스위치에 의해 수행되며 트랜지스터 스위치는 모터 로터의 위치에 따라 열리고 닫힙니다. 밸브 모터 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.

무화과. 1. 트랜지스터 스위치가 있는 밸브 모터 다이어그램

모터에 의해 생성되는 토크는 두 스레드의 상호 작용에 의해 결정됩니다.

• 고정자 권선의 전류에 의해 생성된 고정자,

• 고에너지 영구 자석으로 만든 회전자(사마륨-코발트 합금 및 기타 기반).

여기서: θ는 고정자와 회전자 자속 벡터 사이의 입체각입니다. pn은 극 쌍의 수입니다.

고정자 자속은 회전자 자속이 고정자 자속과 방향이 일치하도록 영구 자석 회전자를 회전시키는 경향이 있습니다(자침, 나침반을 잊지 마십시오).

회전자 샤프트에서 생성된 가장 큰 모멘트는 π/2와 같은 자속 벡터 사이의 각도에 있으며 자속 흐름이 접근함에 따라 0으로 감소합니다. 이 종속성은 그림 1에 나와 있습니다. 2.

모터 모드에 해당하는 플럭스 벡터의 공간 다이어그램을 고려해 보겠습니다(폴 쌍의 수 pn = 1). 현재 트랜지스터 VT3 및 VT2가 켜져 있다고 가정합니다(그림 1의 다이어그램 참조). 그런 다음 전류는 위상 B의 권선을 통해 반대 방향으로 위상 A의 권선을 통해 흐릅니다. 결과 벡터 ppm. 고정자는 공간에서 위치 F3을 차지합니다(그림 3 참조).

이제 로터가 그림에 표시된 위치에 있는 경우. 4, 모터는 로터가 시계 방향으로 회전하는 최대 토크 1에 따라 발전합니다. 각도 θ가 감소하면 토크가 감소합니다. 로터가 30 ° 회전하면 그림의 그래프에 따라 필요합니다. 2. 결과 ppm 벡터 고정자가 F4 위치에 있도록 모터 위상의 전류를 전환합니다(그림 3 참조). 이렇게하려면 트랜지스터 VT3을 끄고 트랜지스터 VT5를 켭니다.

위상 전환은 로터 위치 센서 DR에 의해 제어되는 트랜지스터 스위치 VT1-VT6에 의해 수행됩니다. 이 경우 각도 θ는 90°±30° 이내로 유지되며, 이는 리플이 가장 작은 최대 토크 값에 해당합니다. ρn = 1에서 로터 1회전당 6개의 스위치를 만들어야 하므로 ppm입니다. 고정자는 완전히 회전합니다(그림 3 참조). 극 쌍의 수가 1보다 크면 고정자와 회전자의 ppm 벡터 회전은 360/pn도가 됩니다.

무화과. 2. 고정자와 회전자 자속 벡터 사이의 각도에 대한 모터 토크의 의존성(pn = 1에서)

무화과. 3. 밸브 모터의 위상 전환 시 ppm 고정자의 공간 다이어그램

무화과. 4. 모터 모드의 공간 다이어그램

토크 값 조정은 ppm 값을 변경하여 수행됩니다. 고정자, 즉 고정자 권선의 평균 전류 값 변화

여기서 R1은 고정자 권선 저항입니다.

모터 플럭스가 일정하기 때문에 두 개의 직렬 연결된 고정자 권선에 유도된 emf는 회전자 속도에 비례합니다.고정자 회로의 전기 평형 방정식은

스위치가 꺼지면 고정자 권선의 전류가 즉시 사라지지 않고 역방향 다이오드와 필터 커패시터 C를 통해 닫힙니다.

따라서 모터 공급 전압 U1을 조정하여 고정자 전류의 크기와 모터 토크를 조정할 수 있습니다.

결과적으로 이 회로에서 밸브 모터의 기계적 특성이 Φ = const 에서 독립적인 여기를 갖는 DC 모터의 특성과 유사하다는 결론을 얻은 식은 DC 모터에 대한 유사식과 유사하다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.

고려 중인 회로에서 브러시리스 모터의 공급 전압이 변경되었습니다. 펄스 폭 조정 방법으로... 포함 기간 동안 트랜지스터 VT1-VT6 펄스의 듀티 사이클을 변경하면 모터의 고정자 권선에 공급되는 전압의 평균값을 조정할 수 있습니다.

정지 모드를 적용하려면 고정자 ppm 벡터가 회전자 자속 벡터보다 뒤처지도록 트랜지스터 스위치 작동 알고리즘을 변경해야 합니다. 그러면 모터 토크가 음수가 됩니다. 제어되지 않은 정류기가 컨버터 입력에 설치되어 있기 때문에 이 회로에서 제동 에너지 재생이 불가능합니다.

셧다운 중에는 필터 C의 커패시터가 재충전되며 커패시터의 전압 제한은 트랜지스터 VT7을 통해 방전 저항을 연결하여 수행됩니다. 이러한 방식으로 제동 에너지는 부하 저항에서 소산됩니다.