Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Bldc двигатель принцип работы

Основные технические особенности вентильных двигателей

Для решения задач контролируемого движения в современных прецизионных системах все чаще применяются вентильные (бесколлекторные) двигатели. Такая тенденция обусловлена преимуществами вентильных двигателей и бурным развитием вычислительных возможностей микроэлектроники. Как известно, вентильные (синхронные) двигатели обеспечивают наиболее высокие плотность длительного момента (момент в единице объема) и энергетическую эффективность по сравнению с любым другим типом двигателя.

Современный вентильный привод объединяет электрическую, механическую и электронную подсистемы в единое цельное мехатронное устройство. В рамках такого подхода удается значительно сократить габариты, избавиться от лишних преобразователей и промежуточных элементов, а значит, повысить надежность всего привода в целом.

В рамках данной статьи рассматривается принцип работы и устройство современных вентильных машин, описываются принципы управления вентильным преобразователем для коммутации с применением датчиков положения ротора, а также перечисляются особенности интегрированного исполнения вентильных двигателей.

Трёхфазный асинхронный

Этот двигатель был изобретён в 1889 году русским инженером Доливо-Добровольским, и нашёл широкое применение в промышленности, где используют трёхфазное напряжение 380 вольт. В стиральных машинах он начал использоваться после развития и широкого распространения электронных систем управления.

  • Преимуществом этих двигателей является бесшумность — он применяется в тихих стиралках.
  • Главный недостаток — сложное управление через инвертор.

Работаю в сфере ремонта бытовой техники. Большой опыт в восстановлении стиральных и посудомоечных машин.

Управление

Так как в домах используется однофазный ток 220 вольт, то для работы такого двигателя нужен преобразователь с регулировкой скорости и направления вращения. Это довольно сложное электронное устройство, схема которого приведена ниже на рисунке.

Схема управления инвертора

Как видно, что сначала переменный ток преобразуется в постоянный в выпрямителе. Для этого используется мост на диодах. Катушка индуктивности L, ёмкость C и термистор (на схеме слева), служат для защиты модуля от перегрузок, а также предохраняет домашнюю электросеть от колебаний при работе машины.

Затем постоянное напряжение поступает в силовую часть, где преобразуется в трёхфазное импульсное, у которого меняется амплитуда и частота. Именно за счёт этого осуществляется изменение скорости и направления вращения двигателя. Тахометрический генератор (обозначен T) выполняет обратную связь с системой управления. С его помощью модуль понимает скорость барабана.

Работаю в сфере ремонта бытовой техники. Большой опыт в восстановлении стиральных и посудомоечных машин.

Основной поломкой таких моторов, является повреждение платы управления. Сам двигатель сгорает редко. Отметим, что диагностировать поломку крайне тяжело. На моторе реально проверить только целостность обмоток с помощью мультиметра . Полноценно диагностировать исправность двигателя можно через модуль управления.

Инверторы бывают следующего исполнения:

  • в виде отдельной платы;
  • интегрированы с мотором;
  • находятся на общем электронном модуле.

Модуль управления инверторным мотором

Виды двигателей и их устройство

Электрические двигатели переменного тока имеют различное устройство, благодаря которому можно создавать машины с одинаковой частотой вращения ротора относительно магнитного поля статора, и такие машины, где ротор «отстает» от вращающегося поля. По данному принципу эти двигатели разделяют на соответствующие типы: синхронные и асинхронные.

Асинхронные

Основу конструкции асинхронного электродвигателя составляет пара важнейших функциональных частей:

  1. Статор – блок цилиндрической формы, сделанный из листов стали с пазанми для укладки токопроводящих обмоток, оси которых располагаются под углом 120˚ относительно друг друга. Полюса обмоток уходят на клеммную коробку, где подключаются разными способами, в зависимости от необходимых параметров работы электродвигателя.
  2. Ротор. В конструкции асинхронных электродвигателей используются роторы двух видов:
    • Короткозамкнутый. Называется так, потому что изготавливается из нескольких алюминиевых или медных стержней, накоротко замкнутых с помощью торцевых колец. Эта конструкция, представляющая собой токоповодящую обмотку ротора, называется в электромеханике «беличьей клеткой».
    • Фазный. На роторах данного типа устанавливается трехфазная обмотка, похожая на обмотку статора. Чаще всего концы её проводников идут в клеммную площадку, где соединяются «звездой», а свободные концы подключаются к контактным кольцам. Фазный ротор позволяет с помощью щеток добавить в цепь обмотки добавочный резистор, позволяющий изменять сопротивление для уменьшения пусковых токов.
Читать еще:  Что такое прогазовка двигателя


Помимо описанных ключевых элементов асинхронного электродвигателя, в его конструкцию также входит вентилятор для охлаждения обмоток, клеммная коробка и вал, передающий генерируемое вращение на рабочие механизмы оборудования, работа которого обеспечивается данным двигателем.

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на законе электромагнитной индукции, утверждающем, что электродвижущая сила может возникнуть лишь в условиях разности скоростей вращения ротора и магнитного поля статора. Таким образом, если бы эти скорости были равны, ЭДС не могла бы появиться, но воздействие на вал таких «тормозящих» факторов, как нагрузка и трение подшипников, всегда создает достаточные для работы условия.

Синхронные

Конструкция синхронных электродвигателей переменного тока несколько отлична от устройства асинхронных аналогов. В этих машинах ротор крутится вокруг своей оси со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля статора. Ротор или якорь этих устройств тоже оснащается обмотками, которые одними концами подключены друг к другу, а другими – к вращающемуся коллектору. Контактные площадки на коллекторе смонтированы так, что в определенный момент времени возможна подача питания через графитовые щетки лишь на два противоположных контакта.

Принцип работы синхронных электродвигателей:

  1. При взаимодействии магнитного потока в обмотке статора с током ротора возникает вращающий момент.
  2. Направление движения магнитного потока изменяется одновременно с направлением переменного тока, благодаря чему сохраняется вращение выходного вала в одну сторону.
  3. Настройка нужной частоты вращения осуществляется регулировкой входящего напряжения. Чаще всего, в быстроходном оборудовании, например, перфораторах и пылесосах, эту функцию выполняет реостат.

Чаще всего причинами выхода синхронных электродвигателей из строя является:

  • износ графитовых щеток или ослабление прижимной пружины;
  • износ подшипников вала;
  • загрязнение коллектора (чистится наждачной бумагой или спиртом).

Технология GreenTech

Сердце GreenTech бьется в энергосберегающей электронно-коммутируемой технологии ebm-papst (GreenTech ЕС technology). Чем меньше расходуется энергии, тем ниже затраты на электричество. Но это — только начало, электронно-коммутируемая GreenTech технология (GreenTech ЕС technology) означает также, что двигателями и вентиляторами можно управлять, они отрегулированы таким образом, что всегда соответствуют необходимым эксплуатационным требованиям. И это имеет огромное значение, поскольку нет ничего более экономичного, чем, к примеру, изделие, которое имеет функцию самоотключения, когда в этом есть необходимость.

Следующее преимущество электроники – бесщёточное коммутирование. Это позволяет электронно-коммутируемым GreenTech двигателям и вентиляторам работать абсолютно без износа, практически бесшумно, не теряя в производительности и имея более долгий срок службы.

Таким образом, благодаря технологии GreenTech день за днем уменьшаются расходы на электроэнергию, и в то же самое время, длительный срок службы позволяет снижать издержки на материалы и обслуживание.

Инновационная технология электродвигателей

Наши двигатели с внешним ротором давно известны среди специалистов – тихие, мощные и постоянно совершенствуемые, они сделали нас лидером мирового рынка. Благодаря замечательному интеграционному потенциалу они идеально подходят для самых разнообразных сфер применения. Дополнив эти решения электродвигателями с внутренним ротором для динамичных сфер применения и особо агрессивных химических сред, мы смогли получить самую широкую номенклатуру вентиляторов и двигателей в мире.

Интеллектуальная электроника

— «мозг» любого современного системного решения. Использование электроники в качестве управляющего элемента позволяет получить идеальное сочетание приводных систем и аэродинамики, идеально приспосабливая каждое решение к конкретной области применения – с ручным управлением или в составе автоматической системы. В результате получается высококачественная конечная продукция из единого источника для любой области: от узкоспециализированных систем охлаждения электроники до энергосберегающих отопительных комплексов.

Читать еще:  Гидравлические двигатели основные характеристики

Аэродинамика, которая «думает» вместе с вами

Оптимальная форма имеет важное значение, для осевых вентиляторов, центробежных вентиляторов в корпусе и без корпуса, компактных и тангенциальных вентиляторов. Поэтому мы всегда проектируем лопасти, крыльчатки и канальные корпуса вентиляторов с учетом особенностей конкретного применения в определенной среде. Только так нам удается достичь максимально возможной эффективности при минимально возможном уровне шума. Для этого мы в совершенстве изучили аэродинамику.

Принцип работы

ЕС-двигателя основан на том, что в поле, создаваемом встроенными в ротор постоянными магнитами, осуществляется управление вектором магнитного поля путем изменения направления тока в обмотке статора. В каждый момент времени контроллер вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима для того, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора с заданной скоростью.

EC-двигатели возможно подключать к постоянному источнику напряжения согласно параметрам или через встроенный коммутационный модуль непосредственно к сети переменного тока (220 В, 380 В). С использованием стандартного приборного интерфейса RS 485 или специальной шины ebm BUS обеспечена возможность управления вентилятором (либо группой вентиляторов до 31 шт. в каждой) при помощи ПК или КПК. Количество групп вентиляторов в интегрированной системе управления может достигать 256. Возможно также использование технологии Bluetooth. Предусмотрена выдача тревожных и аварийных сигналов, а также обеспечение мониторинга работы системы.

Запуск электродвигателя 132 кВт

Приехал к нам новый (для нас) компрессор. Думали «ну всё, пиздес, еще одно чудовище, которое будет при старте просаживать секцию на ТП до 200В. Есть у нас насосы с движками по 132 кВт, на старте грузят под 1200А. А когда распаковали — приятно удивились. Пуск с переходом звезда/треугольник. В пике потребление примерно 500А. Дует максимум 8 бар (потом аварийная остановка), но 23 куба в минуту.

Какую стиральную машину выбрать

Наступил момент покупки. Вот теперь отрывайтесь на полную, ведь после определения «мотора мечты» открывается весь горизонт критериев. Каждая модель имеет так называемый паспорт технических характеристик (наклейка на корпусе и инструкция). Там указана основная информация. В статье Стиральные машины: расшифровка функций и программ мы как раз рассказываем подробнее об интересностях стиральных режимов. Рекомендуем почитать.

Знаете, автоматическая стиралка – это упрощение домашних забот, независимо от того, какой мотор заставляет ее «плясать». Однако здорово, что теперь Вы выбираете себе помощницу с пониманием ее внутреннего мира и знанием, чего ожидать в период эксплуатации. Желаем Вам только правильных покупок и взвешенных решений!

Устройство и работа

В целом вентильные двигатели включают в себя три подсистемы:

  1. Электронную.
  2. Механическую.
  3. Электрическую.

В результате получается мехатронное устройство, которое позволяет сделать корпус более компактным, избавиться от дополнительных деталей, лишних преобразователей, а соответственно сделать весь привод механизма более надежным.

Вентильный электродвигатель представляет собой измененный вариант коллекторного мотора постоянного тока. Мотор имеет индуктор, расположенный на роторе, обмотка якоря находится на статоре. Электричество подается управляющими командами на статорные обмотки, в зависимости от угла поворота ротора, который определяется встроенными датчиками Холла.

Ротор

Основу этого элемента составляет многополюсный постоянный магнит, который может иметь разное количество пар полюсов (от 2 до 8), с чередованием полюсов. Поначалу для производства роторов применяли ферритовые магниты невысокой стоимости. Однако ферритовые магниты имеют недостаток в том, что у них низкое значение магнитной индукции.

Современные конструкции роторов оснащают магнитами, изготовленными из редкоземельных элементов. Они дают возможность получить большую магнитную индукцию, а также сделать ротор более компактным.

Читать еще:  Газель неустойчиво работает двигатель 402
Статор

Вентильный электродвигатель обычно имеет статор, состоящий из 3-х обмоток, соединенных «звездой» без отвода от средней точки, и внешне похожий на статор асинхронного мотора. Существуют вентильные двигатели со статором с большим количеством обмоток, а кроме схемы «звезды» их могут соединять «треугольником». Трехфазная структура обмоток считается наиболее эффективной при наименьшем количестве обмоток.

Если сравнивать две рассмотренные схемы соединения, то схема «звезды» предполагает больший момент вращения и меньшие показатели противо-ЭДС, в отличие от схемы «треугольника». Поэтому «звезду» чаще всего применяют для получения больших крутящих моментов, а «треугольник» — больших скоростей вращения.

Датчики положения и термодатчик

Этот чувствительный элемент создает обратную связь, и определяет положение ротора. Такие датчики могут работать по разным принципам – эффекта Холла, фотоэлектрическому и т.д. Большое распространение получили фотоэлектрические и датчики Холла. Они не имеют инерционности и дают возможность работы без запаздывания при определении положения ротора.

Фотоэлектрический датчик в его стандартном виде имеет три стационарных фотоприемника. Они по очереди закрываются шторкой, которая крутится синхронно ротору. Двоичный код, поступающий от датчиков, фиксирует шесть разных положений ротора. Управляющее устройство преобразует сигналы датчиков в управляющие импульсы напряжений, которые в свою очередь управляют полупроводниковыми ключами.

В каждый рабочий такт мотора включены два силовых ключа, и к электроэнергии подключены две обмотки из трех. Якорные обмотки расположены со сдвигом 120 градусов, и соединены между собой так, что при управлении силовыми ключами образуется вращающееся магнитное поле.

Дополнительно в вентильном двигателе могут иметься термодатчик, тормозной механизм. Тахогенератор используется в случае работы мотора в режиме стабилизации скорости с большой точностью.

Термодатчик служит для предохранения обмоток от перегрева, и включает в себя несколько позисторов, соединенных друг с другом между собой последовательно. Позисторы – резисторы, сопротивление которых зависит от температуры, чем больше температура, тем выше их сопротивление.

Принцип действия

Контроллер вентильного двигателя подключает обмотки статора так, что направление магнитного поля статора всегда перпендикулярно направлению поля ротора. Благодаря широтно-импульсной модуляции контроллер управляет током, который проходит по обмоткам. В результате создается момент вращения ротора, который регулируется.

Виды
Вентильные двигатели бывают постоянного и переменного тока. Кроме того, их разделяют на виды по числу фаз:
  • Однофазные . Это наиболее простая конструкция вентильных двигателей с минимальным числом связей между электронной системой и мотором. К недостаткам однофазных двигателей относятся большие пульсации, невозможность пуска при некоторых положениях ротора. Однофазные моторы широко используются в механизмах, где необходима высокая скорость работы.
  • Двухфазные . Такие вентильные двигатели работают в механизмах, где обязательно наличие связи обмотки и статора. К недостаткам можно отнести большой момент вращения и сильные пульсации, способные привести к отрицательным последствиям.
  • Трехфазные . Эта дисковая конструкция мотора применяется для создания момента вращения, не применяя для этого большое число фаз. Этот вид моторов используется во многих отраслях промышленности, а также в бытовых условиях. Это наиболее распространенная конструкция, по сравнению с другими. Трехфазные двигатели вентильного типа, имеющие четное количество полюсов, стали хорошим вариантом для устройств, где требуется сочетание небольшой скорости и высокой мощности. Недостатками 3-фазных вентильных моторов является высокий уровень шума.
  • 4-фазные . У таких двигателей значительно уменьшен момент вращения и пульсаций. Используются они достаточно редко, так как они имеют высокую стоимость.

Вентильные двигатели применяются во многих областях производства, например, на буровых установках, в системах охлаждения на химических заводах, на нефтяных скважинах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector