Вентильний двигун

Вентильні двигуни є різної конструкції. Найбільше поширеною є конструкція на базі трифазного синхронного двигуна зі збудженням від постійних магнітів в (рис.13.1.). У цьому двигуні обмотка стато-ра живиться від регульованого джерела постійного струму через трифазний мостовий комутатор, який складається із шести керова-них транзисторних ключів К1-К6. Ключі пронумеровані у порядку їх комутації з кутовим інтервалом 60 електричних градусів. Для наведеної на рис.13.1 конструкції електричні градуси співпадають з геометричними.

Керування ключами інвертора струму (ІС) здійснює давач поло-ження ротора (ДПР), ротор якого має вид сегмента, жорстко зв’яза-ного з ротором двигуна (рис.13.1,а). На нерухомій частині давача розташовано шість чутливих елементів, які пронумеровані цифрами 1-6 як і ключі інвертора.

	а

	б

Рис.13.1. Вентильний двигун: а – структура двигуна, б – алгоритм включення ключів інвертора і фазні струми

Коли сегмент перекриває чутливий елемент, він активізується і через систему керування інвертором (СКІ) переводить ключ комута-тора у замкнений стан, в якому ключ буде знаходитись доти, доки чутливий елемент перекривається сегментом. За такого алгоритму в любий момент часу замкненими будуть один ключ із групи 1-3-5 і один із групи 4-6-2 і струм буде протікати через дві фазні обмотки статора, зміщені у просторі на кут . На такий же кут будуть зміщенні і магнітні потоки фаз.

При ДПР займає положення, яке відповідає замкненим ключам 1 і 6. Тоді вектор магнітного потоку ротора буде напра-вленим по осі системи координат , яка рухається разом з ротором (рис. 13.1,а). На рис.13.2 показано струми в обмотках стато-ра і положення векторів магнітних потоків для трьох моментів часу, які пояснюють процес обертаних ротора.

в

б

а

Рис.13.2. Положення векторів магнітних потоків: а – ;

б – і в –

Нехай ротор обертається проти годинникової стрілки. Тоді в момент часу розмикається ключ 6 та замикається ключ 2 і струм буде протікати від початку до кінця фази і від кінця до початку фази С. Цим напрямам струмів відповідають положення векторів магнітних потоків , і результуючого потоку статора , як показано на рис.13.2,а. У цей же момент ротор знаходиться в положенні, зображеному на рис.13.1,а, і його магнітний потік співпадає з віссю . За такого розташування векторів магнітних потоків двигун розвиває електромагнітний момент

, (13.3)

де – кут між векторами і , рівний .

Під дією цього електромагнітного моменту ротор повертається проти годинникової стрілки і кут зменшується. Коли він змен-шиться до , момент згідно (13.3) досягне максимального значення і в подальшому буде зменшуватись. Коли кут стане рівним , момент двигуна зменшиться до значення, яке він мав при , а вектор повернеться у просторі разом з ротором двигуна на кут і займе положення, показане на рис. 13.2,б. Якщо стан ключів комутатора не змінити, то ротор буде рухатись далі доти, доки кут не стане рівним нулю. При згідно (13.2) і ротор зупиниться.

Щоби цього не сталося, при ДПР через СКІ зумовлює розмикання ключа 1 і замикання ключа3. В результаті струм проті-катиме по фазах В і С, вектор при нехтуванні перехідним про-цесом стрибком повернеться на кут (рис.13.2,в), кут стане рівним і ротор буде далі обертатися. Описаний цикл повторюється. Напрям руху задається знаком керуючого впливу , який подається на СКІ.

За такого керування момент двигуна на кожному такті буде змінюватися за синусоїдним законом від початкового значення , досягаючи максимального значення при і до кінцевого . При такій змінні моменту зміна швидко-сті буде тим менша, чим більший момент інерції привода, що є основним недоліком такого способу керуванню. Цей недолік можна усунути, якщо за допомогою відповідної модуляції забезпечити синусоїдну форму струму в обмотках статора. Але і при цьому зміна навантаження буде впливати на швидкість двигуна. Тому таку систему доповнюють контуром регулювання швидкості.

Дата добавления: 2014-01-05