Двигател на клапана: устройство и принцип на работа. Синхронен и асинхронен двигател

Прехвърлянето на електрически двигатели от контролера на колектора към устройствата за управление на полупроводници направи възможно оптимизирането на силовите агрегати. Модернизацията е повлияла както на енергийните параметри, така и на структурните характеристики. Най-силно изразената разлика е в намаляването на размерите, което позволява използването на такива устройства в малки по размер устройства и инсталации. Типичен пример за безчетково задвижване е моторът на вентила, работещ при условия постоянен ток Тя осигурява значителни технически и икономически предимства в процеса на експлоатация, но не е без недостатъци.

Проектиране и изграждане на двигатели

Техническата инфраструктура се формира от два сегмента - директно от механиката и управителя на комплекса. От гледна точка на конструктивното устройство, уредът по много начини е подобен на традиционното пълнене на електромеханични ротационни двигатели. Съответно роторът, статорът и намотката са част от електродвигателя. Освен това статорът е комплект от отделни изолирани листове, изработени от стоманена сплав. В процеса те допринасят за намаляване на вихровите токове. Това е само навиването, което може да има различен брой фази. Запълването на елемента се формира от стоманена сърцевина, а намотката е медно влакно. За защита се използва калъф, на повърхността на който са предвидени и средства за физическо закрепване.

Що се отнася до ротора, той е оформен от постоянни магнити. В зависимост от модификацията може да има до шестнадесет двойки променливи полюси. Преди това за производство на ротори бяха използвани феритни магнити, което се дължи на тяхната достъпност. Днес характеристиките на клапанния двигател излизат на преден план - по-специално въртящ момент, който варира от 1 до 70 Nm. Пропускателната честота е средно между 2-4 хиляди оборота. За постигането на тези показатели е необходим магнит с висока степен на индукция, така че производителите са преминали към използването на редкоземни сплави. Такива магнити не само осигуряват по-висока производителност, но и имат по-малки размери. Отчасти този преход също допринесе за оптимизиране на размерите на двигателя на клапана. Трябва да вземем под внимание и компонентите на контролния сегмент.

Система за управление

Ако електромеханичната част се състои главно от три компонента, включително ротора, статора и носещата конструкция под формата на корпус, тогава инфраструктурата за управление е по-сегментирана - броят на елементите може да достигне няколко десетки. Друго нещо е, че те могат да бъдат разделени на типове. В единствено число ще бъде представен само инверторът. Той е отговорен за превключване на функциите, свързване и превключване на фазите. Основните контролни задачи със сигнализация се изпълняват от сензори. Основният е детекторът на положението на ротора. В допълнение към това в системата за управление се въвежда система за регулиране на сигнала. Това е възел с ключове, чрез който се осъществява връзката на сензорите и електромеханичното пълнене.

Информация за положението на ротора обработва микропроцесорът. Външно интерфейсът на това устройство е контролен панел. При приемане, той работи с импулсно-модулирани сигнали (PWM сигнал). Ако се предвижда подаване на нисковолтови сигнали, в управляващия блок се монтира транзисторен мост. Той преобразува сигнала в силовото напрежение, което впоследствие се подава към електродвигателя. Наличието на сензори със система за импулсна обработка отличава управлението на клапанния двигател от средствата за управление на блоковете с четкови колектори. Друго нещо е, че възможността за въвеждане на електронно оборудване със сензори е позволена в колекторни машини заедно с механични контролни системи.

Принцип на действие

Двигателят на клапата по време на работа създава индукция на магнитните полюси през ротора. На фона на генерирането на електромагнитни ефекти се формира съпротива. С други думи, функцията на ротора се активира, след което тя предава въртящ момент към целевия агрегат. При променливи скорости магнетизмът може да бъде оптимизиран за по-продуктивна работа на заден ход. Отново, сензорът за положението на ротора съобщава данните за регулиране в съответствие с фазите на напрежението. Гъвкавостта и ефективността на настройване на параметрите на ротора и броя на фазите позволяват по-ефективно регулиране на работата на механизма. Целият цикъл демонстрира процеса на превръщане на електричеството във физическа сила. (механична енергия), който произвежда генератор. Освен това, ако уредът е изключен от мрежата, тогава енергията, която се преобразува в момента, ще бъде върната в статора.

Важно условие за поддържане на достатъчна производителност е стабилността на двигателя. Критерият за оценка на тази характеристика е неговата гладкост, постигната чрез понижаване на пулсациите. За да направите това, трябва да знаете вектора на въртене на потока на статора, така че той да е синхронен с функцията на ротора. Координацията на различните потоци на въртене се постига чрез взаимодействието на датчици и превключвател, който контролира вентилните двигатели. Принципът на действие на този пакет ви позволява да определите с висока точност коя фаза трябва да свържете към ротора, както и да определите осите. В желаната последователност, контролният панел през микропроцесора последователно свързва и изключва различни фази.

Характеристики на синхронните модели

Горният принцип на работа просто илюстрира работата на синхронния двигател. Това означава, че той осъществява взаимодействието на полюсите на индуктора и магнитното поле на статора. Но в такива системи може да има различия. Например, синхронно и асинхронен двигател могат да бъдат оборудвани с електромагнити. В случай на синхронни устройства от този тип, токът ще бъде насочен към ротора, заобикаляйки контакта с четка-пръстен. Постоянни магнити се използват в двигатели, базирани на твърди дискове. Има и обратен дизайн. В тях, анкерните потоци са върху ротора, а индукцията е върху статора.

За да се даде възможност на синхронен двигател, е необходимо ускорение с висока честота, за да се даде възможност за регулиране на въртенето на двата функционални компонента. При конструкции, където индукторът е разположен на статора, роторното поле остава неподвижно спрямо арматурата. Обратно, ако устройството поеме обратната конструкция, тогава "въвеждане в синхронизация" ще се извърши чрез изчакване на статора. Времето на изчакване зависи от натоварването, с което работи моторът на клапана и каква честота е оптимална за активиране на индуктора.

Характеристики на асинхронни единици

При асинхронни двигатели роторът не се върти в обратна посока. Тя не може да се нарече обратна на синхронната единица по отношение на взаимодействието на магнитните потоци на ротора и статора. И синхронните, и асинхронните двигатели приемат следването на едно поле след друго. Друго нещо е, че във втория случай роторът например може да наваксва. Той следва генерирането на индукционен въртящ момент.

В стандартната конструкция статорът генерира електромагнитно поле, което принуждава ротора да се върти след определено време. Основната разлика между двата типа двигатели е, че индукторът не е генератор на възбуждане на магнитното поле на ротора. Следователно, клапан асинхронен двигател Типът може самостоятелно да принуди ротора да се върти с определена честота от статорната намотка. Това не означава, че двата механизма работят поотделно, но функциите им не са толкова тясно свързани, както при синхронните двигатели. Същото важи и за скоростта. Например, ако в синхронния модул има скорост на въртене от 3000 об / мин за индуктора и ротора, асинхронният принцип на работа на един и същ ротор може да намали тази стойност до 2910 об / мин.

Двигател на вентилатора

Може да се каже, че всички вентилни електромотори са индукторни двигатели. В различна степен принципът на индукцията се полага в синхронни и асинхронни единици. Но има и модели, при които индукцията насърчава само-намагнитването. В противен случай, тази кола може да се нарече самовъзбудена. В традиционната версия вентил-индукторният двигател от този тип има проста конструкция, захранва се от еднополюсни токови импулси и работи със същите роторни сензори. Въпреки това, поради нюансите на захранването, той не може да бъде свързан директно към мрежата. В резултат на това е необходимо въвеждане на инфраструктурата на специални преобразуватели.

От друга страна, в този дизайн има почти всички предимства на синхронните устройства. Най-очевидната от тях е широкият диапазон на честотите на въртене. Например вентил-реактивен двигател с възможност за самовъзбуждане може да издаде около 100 хиляди революции. Това са високоскоростни електродвигатели, за които се използват компоненти с висока степен на якост.

Разнообразие от агрегати по брой фази

Най-простият вариант на такъв електрически мотор е еднофазен блок, който осигурява минимален брой контакти между електронното оборудване и механиката. Следователно от това произтичат слабите места на конструкцията, включително ограниченията в положението на ротора и силните пулсации. Двуфазните модели могат да образуват въздушна междина, а също и при определени условия, за да осигурят асиметрията на полюсите. Отново, такива машини грешат с висока степен на пулсация, но могат да се използват и в случаите, когато пакет от статори с намотка е задължителен. Двигателят на трифазен вентил се характеризира с комбинация от ниска скорост, но с добра изходна мощност. Ето защо, тя често се използва в сглобяването на домакински уреди, както и в производството на промишлено оборудване. Има и четири- и шестфазни модели на вентилни електродвигатели, но това вече са сегменти от специализирани инсталации, които са скъпи и имат големи размери.

Предимства на електрическите двигатели

Благодарение на конструктивната си оптимизация, вентилното силово оборудване осигурява много оперативни предимства. Сред тях е да се отбележи скоростта, гъвкавостта при настройване, точността на определяне на положението на ротора (използвайки датчик), широките възможности за техническа настройка и др. С умерената консумация на енергия можете да получите висока мощност. Какво друго е важно, електромоторът на вентила използва малък ресурс от механично действие и това има положителен ефект върху неговия експлоатационен живот. Ниското ниво на топлинни ефекти върху елементарната основа причинява липса на прегряване, така че частите само в редки случаи изискват подмяна поради износване.

Недостатъци на електродвигателя

Експерти отбелязват два основни минуса на такива електродвигатели. Първата е сложността на дизайна. Не механичната част, а именно електронната основа, която осигурява управление на двигателя. Използването на микропроцесори, сензори, инвертори и свързаните с тях електрически аксесоари изисква подходящ подход, за да се гарантира надеждността на компонентите на системата. По този начин разходите за поддръжка на оборудването се увеличават. В същото време се отбелязва високата цена на магнитите, на които се основава моторът на вентила, дори при прости еднофазни версии. На практика потребителите се опитват да заменят скъпи предмети и консумативи, като същевременно опростят системата за управление. Но такива мерки сами по себе си изискват определени ресурси, да не говорим за факта, че ефективността на двигателя намалява.

заключение

Концепцията за използване на електроника като част от традиционните ротационни двигатели не винаги е оправдана в процеса на експлоатация. Това се дължи на обхвата на такова оборудване. Най-често това са традиционни области на производство, където не е необходимо да се свързват електронни системи за управление. Иновативни сили за пълнене за преразглеждане на производствените цикли, модерно модернизиране на технологичните процеси. В допълнение, цената на двигателя, който варира от 15 до 20 хиляди рубли, не добавя към привлекателността на този продукт. Конвенционалните аналози на контролерите с електромеханични релета са по-евтини, да не говорим за факта, че те са по-лесни за интегриране в процеса на сглобяване на продукти.

И все пак има области, в които е високо ценен полупроводниковия контрол с роторни сензори. Като правило, това е високотехнологично оборудване, освобождаването на които са ангажирани в големи компании. И на изхода те осигуряват продукти на различни нива, включително за домашна употреба.