Beveik pusę pasaulyje suvartojamos elektros energijos suvartoja varikliai, todėl didelis variklių efektyvumas vadinamas efektyviausia priemone pasaulio energetinėms problemoms spręsti.
Paprastai kalbant, tai reiškia jėgos, kurią sukuria magnetiniame lauke tekančią srovę, transformaciją į sukamąjį veiksmą, o plačiąja prasme apima ir tiesinį veikimą.Pagal variklio varomo maitinimo tipą jis gali būti suskirstytas į nuolatinės srovės variklį ir kintamosios srovės variklį.Pagal variklio sukimosi principą jį galima apytiksliai suskirstyti į šias kategorijas.(išskyrus specialius variklius)
Kintamosios srovės kintamosios srovės variklis Šepetys variklis: plačiai naudojamas šepečiu varomas variklis paprastai vadinamas nuolatinės srovės varikliu.Elektrodas, vadinamas "šepečiu" (statoriaus pusė) ir "komutatorius" (armatūros pusė), nuosekliai susisiekia, kad perjungtų srovę ir taip atliktų sukimosi veiksmą.Bešepetėlis nuolatinės srovės variklis: jam nereikia šepečių ir komutatorių, bet naudoja perjungimo funkcijas, tokias kaip tranzistoriai, kad perjungtų srovę ir atliktų sukimąsi.Žingsninis variklis: Šis variklis veikia sinchroniškai su impulsų galia, todėl jis taip pat vadinamas impulsiniu varikliu.Jo savybė yra ta, kad jis gali lengvai atlikti tikslią padėties nustatymo operaciją.Asinchroninis variklis: Kintamoji srovė verčia statorių sukurti besisukantį magnetinį lauką, dėl kurio rotorius sukuria indukuotą srovę ir sukasi sąveikaujant.Kintamosios srovės (kintamosios srovės) variklis Sinchroninis variklis: kintamoji srovė sukuria besisukantį magnetinį lauką, o rotorius su magnetiniais poliais sukasi dėl traukos.Sukimosi greitis sinchronizuojamas su galios dažniu.
Apie srovę, magnetinį lauką ir jėgą Pirmiausia, kad būtų lengviau paaiškinti variklio veikimo principą, apžvelkime pagrindinius srovės, magnetinio lauko ir jėgos dėsnius/taisykles.Nors yra nostalgijos jausmas, šias žinias lengva pamiršti, jei dažnai nenaudojate magnetinių komponentų.
Kaip sukasi variklis?1) variklis sukasi magnetų ir magnetinės jėgos pagalba.Aplink nuolatinį magnetą su besisukančiu velenu, ① pasukite magnetą (siekdami sukurti besisukantį magnetinį lauką), ② pagal principą, kad skirtingi N poliaus ir S polių poliai pritraukia ir to paties lygio atstumia, ③ magnetą su besisukantis velenas suksis.
Srovė, tekanti viela, sukelia aplink jį besisukantį magnetinį lauką (magnetinę jėgą), todėl magnetas sukasi, o tai iš tikrųjų yra tokia pati veikimo būsena.
Be to, suvyniojus laidą į ritę, susintetinama magnetinė jėga, suformuojant didelį magnetinio lauko srautą (magnetinį srautą), todėl susidaro N polius ir S polius.Be to, įkišus geležinę šerdį į ritės formos laidininką, magnetinio lauko linijos tampa lengvai praeinamos ir gali sukurti stipresnę magnetinę jėgą.2) Faktinis besisukantis variklis Čia, kaip praktinis sukimosi elektrinės mašinos metodas, pristatomas besisukančio magnetinio lauko gamybos būdas naudojant trifazę kintamąją srovę ir ritę.(Trijų fazių kintamosios srovės signalas yra kintamosios srovės signalas, kurio fazių intervalas yra 120.) Aplink geležinę šerdį suvyniotos ritės skirstomos į tris fazes, o U fazės ritės, V fazės ritės ir W fazės ritės yra išdėstytos intervalais 120. Ritės su aukšta įtampa generuoja N polių, o ritės su žema įtampa – S polių.Kiekviena fazė kinta pagal sinusinę bangą, todėl pasikeis kiekvienos ritės generuojamas poliškumas (N polius, S polius) ir jos magnetinis laukas (magnetinė jėga).Šiuo metu tiesiog pažiūrėkite į rites, kurios generuoja N polių, ir pakeiskite jas U fazės ritė → V fazės ritė → W fazės ritė → U fazės ritė, taip sukant.Mažo variklio sandara Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta bendroji žingsninio variklio, šepetinio nuolatinės srovės variklio ir bešepetėlio nuolatinės srovės variklio struktūra ir palyginimas.Pagrindiniai šių variklių komponentai daugiausia yra ritės, magnetai ir rotoriai.Be to, dėl skirtingų tipų jie skirstomi į fiksuotą ritės tipą ir magnetinį fiksuotą tipą.
Čia šepečio nuolatinės srovės variklio magnetas pritvirtintas išorėje, o ritė sukasi viduje.Šepetys ir komutatorius yra atsakingi už maitinimo tiekimą į ritę ir srovės krypties keitimą.Čia bešepetėlio variklio ritė yra pritvirtinta išorėje, o magnetas sukasi viduje.Dėl skirtingų variklių tipų jų konstrukcijos skiriasi, net jei pagrindiniai komponentai yra vienodi.Tai bus išsamiai paaiškinta kiekvienoje dalyje.Šepetinis variklis Šepečio variklio konstrukcija Toliau pateikiama modelie dažnai naudojamo nuolatinės srovės variklio su šepečiu išvaizda ir įprasto dviejų polių (du magnetai) trijų lizdų (trijų ritinių) variklio išskleista schema.Galbūt daugelis žmonių turi patirties išardyti variklį ir išimti magnetą.Galima pastebėti, kad nuolatinis šepečio nuolatinės srovės variklio magnetas yra fiksuotas, o šepečio nuolatinės srovės variklio ritė gali suktis aplink vidinį centrą.Fiksuota pusė vadinama „statoriumi“, o besisukanti – „rotoriumi“.
Šepečio variklio sukimosi principas ① Sukite prieš laikrodžio rodyklę nuo pradinės būsenos Ritė A yra viršuje, jungianti maitinimo šaltinį su šepečiu, o kairioji pusė turi būti (+), o dešinė pusė (-).Iš kairiojo šepečio į ritę A per komutatorių teka didelė srovė.Tai konstrukcija, kurioje ritės A viršutinė dalis (išorė) tampa S poliu.Kadangi 1/2 ritės A srovės teka iš kairiojo šepečio į ritę B ir ritę C priešinga kryptimi nei ritė A, išorinės ritės B ir ritės C pusės tampa silpnais N poliais (žymima šiek tiek mažesnėmis raidėmis figūra).Šiose ritėse sukuriamas magnetinis laukas ir magnetų atstūmimas bei pritraukimas verčia rites suktis prieš laikrodžio rodyklę.② tolesnis sukimasis prieš laikrodžio rodyklę.Toliau daroma prielaida, kad dešinysis šepetys liečiasi su dviem komutatoriais, kai ritė A sukasi prieš laikrodžio rodyklę 30 laipsnių.Ritės A srovė nuolat teka iš kairiojo šepečio į dešinįjį šepetį, o išorinė ritės pusė išlaiko S polių.Rite B teka ta pati srovė kaip ir ritė A, o ritės B išorė tampa stipresniu N poliu.Kadangi abu ritės C galai yra trumpai sujungti šepečiais, srovė neteka ir magnetinis laukas nesusidaro.Net ir šiuo atveju jis bus veikiamas sukimosi prieš laikrodžio rodyklę jėga.Nuo ③ iki ④ viršutinė ritė nuolat gauna jėgą, judančią į kairę, o apatinė ritė nuolat gauna jėgą, judančią į dešinę, ir toliau sukasi prieš laikrodžio rodyklę.Kai ritė pasisuka į ③ ir ④ kas 30 laipsnių, kai ritė yra virš centrinės horizontalios ašies, išorinė ritės pusė tampa S poliu;Kai ritė yra žemiau, ji tampa N poliumi ir šis judėjimas kartojamas.Kitaip tariant, viršutinė ritė pakartotinai veikiama jėga, judanti į kairę, o apatinė – į dešinę (abi prieš laikrodžio rodyklę).Dėl to rotorius visada sukasi prieš laikrodžio rodyklę.Jei maitinimo šaltinis yra prijungtas prie priešingo kairiojo šepečio (-) ir dešiniojo šepečio (+), ritėje bus sukurtas priešingų krypčių magnetinis laukas, todėl ritę veikiančios jėgos kryptis taip pat yra priešinga, sukant pagal laikrodžio rodyklę. .Be to, atjungus maitinimą, šepečio variklio rotorius nustos suktis, nes nėra magnetinio lauko, kuris jį suktų.Trifazis pilnos bangos bešepetėlis variklis Trifazio pilnos bangos bešepetėlio variklio išvaizda ir struktūra
Trifazio pilno banginio bešepetėlio variklio vidinės struktūros schema ir lygiavertė ritės prijungimo schema Toliau pateikiama vidinės konstrukcijos schema ir lygiavertė ritės jungties schema.Vidinės struktūros schema yra paprastas 2 polių (2 magnetai) 3 lizdų (3 ritės) variklio pavyzdys.Jis panašus į šepečio variklio struktūrą su tuo pačiu polių ir lizdų skaičiumi, tačiau ritės pusė yra fiksuota ir magnetas gali suktis.Žinoma, šepetėlio nėra.Šiuo atveju ritė naudoja Y jungties metodą, o puslaidininkinis elementas naudojamas srovei tiekti į ritę, o srovės įtekėjimas ir ištekėjimas valdomi pagal besisukančio magneto padėtį.Šiame pavyzdyje magneto padėčiai nustatyti naudojamas Hall elementas.Hall elementas yra išdėstytas tarp ritių ir nustato generuojamą įtampą pagal magnetinio lauko stiprumą ir naudoja ją kaip padėties informaciją.Anksčiau pateiktame FDD veleno variklio paveikslėlyje taip pat galima matyti, kad tarp ritės ir ritės yra Hall elementas (virš ritės), skirtas nustatyti padėtį.Hall elementas yra gerai žinomas magnetinis jutiklis.Magnetinio lauko dydį galima paversti įtampos dydžiu, o magnetinio lauko kryptį galima pavaizduoti teigiama ir neigiama.
Trifazio visos bangos bešepetėlio variklio sukimosi principas Toliau bus paaiškintas bešepetėlio variklio sukimosi principas pagal veiksmus ① ~ ⑥.Kad būtų lengviau suprasti, nuolatinis magnetas čia supaprastintas iš apskrito į stačiakampį.① Trifazėje ritėje leiskite ritę 1 pritvirtinti laikrodžio 12 valandų kryptimi, ritę 2 pritvirtinkite laikrodžio 4 valandų kryptimi, o ritę 3 pritvirtinkite 8 laikrodžio kryptimi. valanda laikrodžio kryptimi.Tegul 2 polių nuolatinio magneto N polius yra kairėje, o S polius yra dešinėje, ir jis gali suktis.Srovė Io teka į ritę 1, kad sukurtų S poliaus magnetinį lauką už ritės ribų.Io/2 srovė teka iš ritės 2 ir ritės 3, kad generuotų N polių magnetinį lauką už ritės ribų.Kai 2 ir 3 ritės magnetiniai laukai yra sintezuojami vektoriniu būdu, žemyn sukuriamas N polių magnetinis laukas, kuris yra 0,5 karto didesnis už magnetinį lauką, susidarantį, kai srovė Io teka per vieną ritę ir pridedama prie magnetinio lauko. 1 ritės laukas, jis tampa 1,5 karto didesnis.Tai sukurs sudėtinį magnetinį lauką, kurio kampas yra 90 laipsnių nuolatinio magneto atžvilgiu, todėl galima sukurti didžiausią sukimo momentą ir nuolatinis magnetas sukasi pagal laikrodžio rodyklę.Sumažinus ritės 2 srovę ir padidinus ritės 3 srovę pagal sukimosi padėtį, gaunamas magnetinis laukas taip pat sukasi pagal laikrodžio rodyklę, o nuolatinis magnetas taip pat toliau sukasi.② Pasukus 30 laipsnių, srovė Io teka į ritę 1, kad srovė ritėje 2 būtų lygi nuliui, o srovė Io išteka iš ritės 3. Išorinė ritės 1 pusė tampa S poliu, o išorinė ritės 3 pusė tampa N poliu.Sujungus vektorius, generuojamas magnetinis laukas yra √3 (≈1,72) karto didesnis nei generuojamas, kai srovė Io teka per ritę.Tai taip pat sukurs gaunamą magnetinį lauką 90 kampu nuolatinio magneto magnetinio lauko atžvilgiu ir suksis pagal laikrodžio rodyklę.Sumažinus ritės 1 įtekėjimo srovę Io pagal sukimosi padėtį, ritės 2 įtekėjimo srovę padidinus nuo nulio, o ritės 3 ištekėjimo srovę padidinus iki Io, susidaręs magnetinis laukas taip pat sukasi pagal laikrodžio rodyklę, ir nuolatinis magnetas toliau sukasi.Darant prielaidą, kad kiekviena fazinė srovė yra sinusoidinė, srovės reikšmė čia yra io × sin (π 3) = io × √ 32. Vykdant magnetinio lauko vektoriaus sintezę, bendras magnetinis laukas yra (√ 32) 2 × 2 = 1,5 karto. ritės sukuriamas magnetinis laukas.※.Kai kiekviena fazinė srovė yra sinusinė banga, nesvarbu, kur yra nuolatinis magnetas, vektoriaus sudėtinio magnetinio lauko dydis yra 1,5 karto didesnis už ritės generuojamą magnetinį lauką, o magnetinis laukas sudaro 90 laipsnių kampą. nuolatinio magneto magnetinis laukas.③ Toliau besisukant 30 laipsnių, srovė Io/2 teka į ritę 1, srovė Io/2 teka į ritę 2, o srovė Io teka iš ritės 3. Išorinė ritės 1 pusė tampa S poliu. , išorinė ritės 2 pusė tampa S poliumi, o išorinė ritės 3 pusė tampa N poliumi.Sujungus vektorius, generuojamas magnetinis laukas yra 1,5 karto didesnis nei generuojamas, kai srovė Io teka per ritę (tas pats kaip ①).Čia taip pat bus sukurtas sintetinis magnetinis laukas su 90 laipsnių kampu nuolatinio magneto magnetinio lauko atžvilgiu ir sukamas pagal laikrodžio rodyklę.④～⑥ Sukite taip pat, kaip ① ~ ③.Tokiu būdu, jei į ritę tekanti srovė yra nuolat perjungiama pagal nuolatinio magneto padėtį, nuolatinis magnetas suksis fiksuota kryptimi.Panašiai, jei srovė teka priešinga kryptimi, o sintetinis magnetinis laukas yra atvirkštinis, jis suksis prieš laikrodžio rodyklę.Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta kiekvienos ritės srovė kiekviename žingsnyje nuo ① iki ⑥.Per pirmiau pateiktą įvadą turėtume suprasti ryšį tarp dabartinių pokyčių ir rotacijos.žingsninis variklis Žingsninis variklis yra tam tikras variklis, galintis sinchroniškai ir tiksliai valdyti sukimosi kampą ir greitį su impulsiniu signalu.Žingsninis variklis taip pat vadinamas „impulsiniu varikliu“.Žingsninis variklis plačiai naudojamas įrangoje, kuriai reikia padėties nustatymo, nes jis gali tiksliai nustatyti padėtį tik per atviros kilpos valdymą, nenaudojant padėties jutiklio.Žingsninio variklio (dviejų fazių dvipolio) sandara Išvaizdos pavyzdžiuose pateikiami HB (hibridiniai) ir PM (nuolatiniai magnetai) žingsninių variklių išvaizdos.Viduryje esančioje struktūros diagramoje taip pat parodyta HB ir PM struktūra.Žingsninis variklis yra konstrukcija su fiksuota rite ir besisukančiu nuolatiniu magnetu.Koncepcinė žingsninio variklio vidinės struktūros schema dešinėje yra PM variklio, kuriame naudojamos dvifazės (dviejų grupių) ritės, pavyzdys.Pagrindiniame žingsninio variklio konstrukcijos pavyzdyje ritė yra išdėstyta išorėje, o nuolatinis magnetas - viduje.Be dviejų fazių, yra daug rūšių ritės su trimis fazėmis ir penkiomis vienodomis fazėmis.Kai kurie žingsniniai varikliai turi kitokias struktūras, tačiau siekiant supažindinti su jų veikimo principais, šiame darbe pateikiama pagrindinė žingsninių variklių struktūra.Per šį straipsnį tikiuosi suprasti, kad žingsninis variklis iš esmės priima ritės fiksavimo ir nuolatinio magneto sukimosi struktūrą.Pagrindinis žingsninio variklio veikimo principas (vienfazis sužadinimas) Toliau pateikiami pagrindiniai žingsninio variklio veikimo principai.① Srovė teka iš kairės ritės 1 pusės ir išeina iš dešinės 1 ritės pusės. Neleiskite srovei tekėti per ritę 2. Šiuo metu kairiosios ritės 1 vidus tampa N, o vidinė pusė dešinė ritė 1 tampa S. Todėl vidurinį nuolatinį magnetą traukia ritės 1 magnetinis laukas ir jis sustoja kairiosios pusės S ir dešinės pusės N būsenoje. ② Sustabdykite srovę 1 ritėje, kad srovė tekėtų iš viršutinės ritės 2 pusės, o ištekėtų iš apatinės ritės 2 pusės. Viršutinės ritės 2 vidinė pusė tampa N, o apatinės ritės 2 vidinė pusė tampa S. Nuolatinis magnetas yra traukiamas savo magnetinio lauko ir nustoja suktis 90 kampu pagal laikrodžio rodyklę.③ Sustabdykite srovę 2 ritėje, kad srovė tekėtų iš dešinės 1 ritės pusės ir ištekėtų iš kairės 1 ritės pusės. Kairiosios ritės 1 vidus tampa S, o dešinės ritės 1 vidus. tampa N.. Nuolatinį magnetą traukia jo magnetinis laukas ir sukasi pagal laikrodžio rodyklę dar 90 laipsnių, kad sustotų.④ Sustabdykite srovę ritėje 1, kad srovė tekėtų iš apatinės ritės 2 pusės, o ištekėtų iš viršutinės ritės 2 pusės. Viršutinės ritės 2 vidus tampa S, o vidinė dalis. apatinė ritė 2 tampa N.. Nuolatinį magnetą traukia jo magnetinis laukas ir sukasi pagal laikrodžio rodyklę dar 90 laipsnių, kad sustotų.Žingsninį variklį galima pasukti perjungiant srovę, tekančią per ritę aukščiau nurodyta tvarka nuo ① iki ④ per elektroninę grandinę.Šiame pavyzdyje kiekvienas jungiklio veiksmas pasuks žingsninį variklį 90 laipsnių. Be to, kai srovė nuolat teka per tam tikrą ritę, ji gali išlaikyti sustabdymo būseną ir priversti žingsninį variklį turėti išlaikymo sukimo momentą.Beje, jei per ritę tekanti srovė yra atvirkštinė, žingsninį variklį galima sukti priešinga kryptimi.
