يتشابه جسم المحرك لمحرك DC بدون فرش في الهيكل مع محرك المغناطيس الدائم المتزامن ، باستثناء أنه لا يوجد لف قفص وجهاز بدء التشغيل الخاص به. يمكن أن يكون لفه الثابت أحادي الطور أو أكثر من هيكل ثلاثي الطور. تتضمن طرق توصيل ملفات المحرك بشكل أساسي اتصال النجم والدلتا. تحتوي دوائر التبديل الإلكترونية بشكل عام على أنواع جسر وغير جسر. ، يمكن أن تتكون من العديد من الاختلافات. ما يلي هو تحليل بسيط لمبدأ العمل لمحرك DC ذو المغناطيس الدائم بدون فرشاة ذي النجمتين الأكثر شيوعًا.
هيكل محرك DC بدون فرشات ثلاثي الأطوار ثنائي القطب
A و B و C هي لفات الجزء الثابت ثلاثية الطور ، والتي ترتبط على التوالي بأجهزة تبديل الطاقة V1 و V2 و V3 في دائرة التبديل الإلكترونية ، ويتم وضع دوار التتبع لمستشعر الموضع على عمود دوران المحرك . يتم توزيع VP1 و VP2 و VP3 بالتساوي في أحد طرفي محرك التيار المستمر بدون فرش بفارق 120 درجة في الحاصل المكاني. من خلال عمل لوحة التظليل الدوارة على عمود المحرك ، يتم تحديد موضع القطب المغناطيسي الدوار وفقًا لما إذا كان جهاز إلكتروني ضوئي معين مضاءً بالضوء.
إذا تم تنشيط المرحلة A من لف الجزء الثابت في لحظة معينة ، يتفاعل التيار مع المجال المغناطيسي الرئيسي الناتج عن المغناطيس الدائم على الدوار لتوليد عزم كهرومغناطيسي ، بحيث يدور الجزء المتحرك ، ويصبح موضع مغناطيس الدوار إشارة كهربائية عبر مستشعر الموضع. ، ثم التحكم في دائرة التبديل الإلكترونية ، بحيث يتم تشغيل كل لف طور للجزء الثابت بدوره ، وسيغير تيار طور الجزء الثابت المراحل بترتيب معين مع تغيير موضع الدوار. بهذه الطريقة ، يمكن مزامنة تسلسل التوصيل لدائرة التبديل الإلكترونية مع زاوية دوران الدوار لتحقيق تأثير التبديل الميكانيكي.
نموذج رياضي لمحرك DC بدون فرشات
محرك DC بدون فرشات ثنائي الأقطاب ثلاثي الأطوار ، هيكل دوار داخلي ، اتصال على شكل نجمة لملفات الجزء الثابت ، وثلاثة عناصر هول موزعة بالتساوي مع اختلاف 120 درجة في الفضاء. في الوقت نفسه ، من المفترض أن يكون للمحرك الخصائص التالية:
(1) الدائرة المغناطيسية للمحرك غير مشبعة ، ويتم تجاهل تأثير التيار الدوامي وفقدان التباطؤ وتفاعل المحرك ؛
(2) أقل من تأثير عزم الدوران المسنن ؛
(3) أجهزة الطاقة في دائرة التحكم كلها أجهزة تحويل مثالية.
معادلة عزم الدوران
عندما يكون محرك التيار المستمر في حالة عمل عادية ، يشير عزم الدوران الكهرومغناطيسي إلى عزم الدوران الناتج عن التفاعل بين الموصل والمغناطيس الدائم بعد تنشيط ملف المحرك. عندما يعمل المحرك بشكل طبيعي ، يتم الاحتفاظ بمرحلتين من اللف في نفس الوقت ، وبالتالي فإن الطاقة الكهرومغناطيسية Pm هي:
مساءا =2 EpIp
بغض النظر عن تأثير التبديل الحالي ، فإن العزم الكهرومغناطيسي للمحرك هو:
تي=Pm / Wi / Np =2 npEpIp / W 1=2 npψp Ip
في الصيغة ، Ep هي القيمة القصوى للقوة الدافعة الكهربائية لمحرك DC بدون فرش ؛
IP هي قيمة الذروة الحالية للمحرك
Ψp هي القيمة القصوى لوصلة التدفق الكهرومغناطيسي للمحرك
يمكن أن نرى من الصيغة أن عزم الدوران الكهرومغناطيسي للمحرك يتناسب مع تيار الذروة
معادلة الحركة
بشكل عام ، معادلة حركة النظام هي
Te - TL - Zw=J * dw / dt
في الصيغة ، Te و TL هما عزم الدوران الكهرومغناطيسي وعزم دوران الحمل للمحرك
W هي السرعة الزاوية للمحرك ؛
Z هو معامل الاحتكاك اللزج
J هي لحظة القصور الذاتي للدوار الحركي
التحليل المميز لمحرك DC بدون فرشات
خصائص البداية
في البداية ، نظرًا لأن EMF الخلفي هو صفر ، فإن تيار المحرك هو:
= Ud {1}} △ U / 2R
في الصيغة ، Ud هو جهد خط اللفات ثنائية الطور التي يتم تشغيلها بواسطة المحرك ؛
△ U هو انخفاض الطاقة في دائرة التحكم ؛
R هي المقاومة الداخلية لفائف الجزء الثابت للمحرك
نظرًا للمقاومة الداخلية الصغيرة ، يزداد تيار المحرك بسرعة عند بدء التشغيل ، وبالتالي فإن عزم الدوران الكهرومغناطيسي البادئ كبير ، والذي يمكن بدء تشغيله بسرعة ، ويمكن أيضًا أن يبدأ مباشرة تحت الحمل. عندما تزيد السرعة ، يؤدي تنافر المحرك إلى زيادة القوة الدافعة الكهربائية المستحثة ، ويقل عزم دوران المحرك ، كما تنخفض سرعة التسارع ، ويدخل أخيرًا في حالة العمل العادية ، وتكون السرعة وتيار المحرك مستقرين في هذا الوقت.
عندما يتم تشغيل المحرك بدون حمل ، يظهر في الشكل منحنى السرعة وتيار المحرك مع الوقت
الخواص الميكانيكية
تشير الخصائص الميكانيكية إلى العلاقة بين سرعة المحرك وعزم الدوران الكهرومغناطيسي عندما يكون جهد التيار المستمر Ud ثابتًا. معادلة الخصائص الميكانيكية لمحرك DC بدون فرش هي:
n {0}} / BlπR′Wфsquare (U-RI-L dI / dt)
بعد الانتهاء يمكنك الحصول على:
n =30 / π * Kt Ud - 2RTe / Ke Kt
في الصيغة ، Kt هو معامل عزم الدوران للمحرك
Ke هو معامل القوة الدافعة الكهربائية للمحرك
Ud هو جهد الخط
يمكن ملاحظة أن هناك علاقة خطية بين سرعة الدوران وعزم الدوران الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، في عملية التشغيل الفعلية ، عندما يصبح عزم الدوران الكهرومغناطيسي أكبر ، ينتج عن تفاعل المحرك تأثير معين لإزالة المغناطيسية. في الوقت نفسه ، مع الأخذ في الاعتبار عدم خطية جهاز الطاقة الذي يقود دائرة التحكم ، فإن نهاية منحنى الخصائص الميكانيكية للمحرك سوف تنحني إلى أسفل. .
يظهر منحنى الخصائص الميكانيكية لمحرك DC بدون فرش في الشكل
خصائص التعديل
تشير خاصية التنظيم إلى العلاقة المتغيرة بين سرعة المحرك والجهد المطبق عندما يكون عزم الدوران الكهرومغناطيسي للمحرك ثابتًا. عندما يكون محرك التيار المستمر بدون فرش في حالة مستقرة ، متجاهلاً فقد جهاز الطاقة الذي يقود دائرة التحكم ، فهناك العلاقة التالية
Ud=raI plus π / 30 * كين
KTI-TL=/ 30Zn
ثم العلاقة بين السرعة والجهد
N =30 / 30 KTKe بالإضافة إلى πraZ * (KT Ud –ra –TL)
وبالتالي ، يمكن الحصول على منحنى سرعة محرك التيار المستمر عديم الفرشاة المتغير مع Ud تحت عزم كهرومغناطيسي مختلف Te ، Te1<><><>
يتمتع محرك DC بدون فرش بأداء تحكم جيد ، ولكن عندما يكون Ud صغيرًا ، يكون عزم الدوران الكهرومغناطيسي صغيرًا أيضًا ، كما أن عزم الدوران الكهرومغناطيسي صغير أيضًا ، ولا يمكن تقييد عزم الحمل ، ولا يمكن بدء تشغيل المحرك ، وبالتالي فإن سرعة المحرك صفر ، وعندما يزيد Ud عندما يتجاوز جهد خط البوابة ، يبدأ المحرك في البدء ويعمل تدريجياً إلى حالة ثابتة. عندما يكون Ud أكبر ، تكون السرعة أكبر أيضًا. في الوقت نفسه ، نظرًا لوجود الاحتكاك ، فإن خاصية الضبط لا تمر عبر الأصل.
