Вентыльны рухавік: прынцып працы і схема

Для таго каб вырашаць задачы па кантролі сучасных прэцызійных сістэм, усё часцей выкарыстоўваецца вентыльны рухавік. Гэта характарызуецца вялікім перавагай такіх прыбораў, а таксама актыўным фарміраваннем вылічальных магчымасцяў мікраэлектронікі. Як вядома, яны могуць забяспечыць высокую шчыльнасць доўгага моманту і энергаэфектыўнасці ў параўнанні з іншымі відамі рухавікоў.

Схема вентыльнага рухавіка

Рухавік складаецца з наступных дэталяў:

1. Задняя частка корпуса.
2. Статар.
3. Падшыпнік.
4. Магнітны дыск (ротар).
5. Падшыпнік.
6. Статор з абмоткай.
7. Пярэдняя частка корпуса.

У вентыльнага рухавіка маецца ўзаемасувязь паміж шматфазнай абмоткай статара і ротара. У іх прысутнічаюць пастаянныя магніты і ўбудаваны датчык становішча. Камутацыя прыбора рэалізоўваецца пры дапамозе вентыльнага пераўтваральніка, з прычыны чаго ён і атрымаў такую назву.

Схема вентыльнага рухавіка складаецца з задняга вечка і друкаванай платы датчыкаў, ўтулкі падшыпніка, вала і самога падшыпніка, магнітаў ротара, ізалявальнага кольцы, абмоткі, трельчатой спружыны, прамежкавай ўтулкі, датчыка Хола, ізаляцыі, корпуса і правадоў.

У выпадку злучэння абмотак «зоркай» прылада мае вялікія пастаянныя моманты, таму такую зборку ўжываюць для кіравання восямі. У выпадку змацавання абмотак «трохвугольнікам» іх можна выкарыстаць для працы з вялікімі хуткасцямі. Часцей за ўсё колькасць пар палюсоў вылічаецца колькасцю магнітаў ротара, якія дапамагаюць вызначыць суадносіны электрычных і механічных абаротаў.

Статар можа быць выраблены з безжелезным або жалезным стрыжнем. Выкарыстоўваючы такія канструкцыі з першым варыянтам, можна забяспечыць адсутнасць прыцягнення магнітаў ротара, але і ў гэты ж імгненне зніжаецца на 20% эфектыўнасць рухавіка з-за змяншэння значэння пастаяннага моманту.

Са схемы відаць, што ў статары ток утвараецца ў абмотках, а ў ротары ствараецца пры дапамозе высокаэнергетычных сталых магнітаў.
Ўмоўныя абазначэнні:
- VT1-VT7 - транзістарны камунікатары;
- A, B, C - фазы абмотак;
- M - момант рухавіка;
- DR - датчык становішча ротара;
- U - рэгулятар напружання харчавання рухавіка;
- S (south), N (north) - кірунак магніта;
- UZ - частотны пераўтваральнік;
- BR - датчык частаты кручэння;
- VD - стабилитрон;
- L - шпулька індуктыўнасці.

Схема рухавіка паказвае, што адным з асноўных пераваг ротара, у якім устаноўлены пастаянныя магніты, з'яўляецца памяншэнне яго дыяметра і, як вынік, скарачэнне моманту інэрцыі. Такія прыстасаванні могуць быць убудаванымі ў сам прыбор ці размешчанымі на яго паверхні. Паніжэнне гэтага паказчыка вельмі часта прыводзіць да невялікіх значэнняў балансу моманту інэрцыі самага рухавіка і прыведзенага да яго вале нагрузкі, які і ўскладняе працу прывада. Па гэтай прычыне вытворцы могуць прапанаваць стандартны і павышаны ў 2-4 разы момант інэрцыі.

прынцыпы працы

На сённяшні дзень становіцца вельмі папулярным вентыльны рухавік, прынцып працы якога заснаваны на тым, што кантралёр прылады пачынае коммутировать абмоткі статара. Дзякуючы гэтаму вектар магнітнага поля застаецца заўсёды ссунутым на кут, хто набліжаецца да 900 (-900) адносна ротара. Кантралёр разлічаны на кіраванне токам, які рухаецца праз абмоткі рухавіка, у тым ліку і велічынёй магнітнага поля статара. Такім чынам, можна рэгуляваць момант, які ўздзейнічае на прыбор. Паказчык кута паміж вектарамі можа вызначыць кірунак кручэння, якое дзейнічае на яго.

Трэба ўлічваць, што гаворка ідзе аб электрычных градусах (яны значна менш геаметрычных). Для прыкладу прывядзем разлік вентыльнага рухавіка з ротарам, які ў сабе мае 3 пары палюсоў. Тады аптымальным яго вуглом будзе 900 / п 3 = 300. Гэтыя пары прадугледжваюць 6 фаз абмотак камутацыі, тады атрымліваецца, што вектар статара можа перамяшчацца скокамі па 600. З гэтага відаць, што сапраўдны кут паміж вектарамі абавязкова будзе вар'іравацца ў межах ад 600 да 1200, пачынаючы з кручэння ротара.

Вентыльны рухавік, прынцып працы якога грунтуецца на абароце фаз камутацыі, з-за якіх паток ўзбуджэння падтрымліваецца адносна пастаянным рухам якара, пасля іх узаемадзеяння пачынае фармаваць верціцца момант. Ён накіроўваецца павярнуць ротар такім спосабам, каб усе патокі ўзбуджэння і якара супалі ў адно. Але падчас яго развароту датчык пачынае перамыкаць абмоткі, і струмень перамяшчаецца на наступны крок. У гэты момант выніковы вектар зрушыцца, але застанецца цалкам нерухомым параўнальна з патокам ротара, што ў выніку і створыць які круціць момант вала.

перавагі

Ужываючы вентыльны рухавік у працы, можна адзначыць такія яго добрыя якасці:

- магчымасць прымянення шырокага дыяпазону для мадыфікавання частоты кручэння;

- высокая дынаміка і хуткадзейнасць;

- максімальная дакладнасць пазіцыянавання;

- невялікія затраты на тэхнічнае абслугоўванне;

- прылада можна аднесці да выбухаабароненых аб'ектах;

- мае здольнасць пераносіць вялікія перагрузкі ў момант кручэння;

- высокі ККД, які складае больш за 90%;

- маюцца слізгальныя электронныя кантакты, якія істотна павялічваюць працоўны рэсурс і тэрмін службы;

- пры працяглай працы няма перагрэву электрарухавіка.

недахопы

Нягледзячы на велізарную колькасць добрых якасцяў, вентыльны рухавік таксама мае і недахопы ў эксплуатацыі:
- даволі складанае кіраванне электрарухавіком;
- адносна высокі кошт прылады з-за прымянення ў яго канструкцыі ротара, які мае дарагія пастаянныя магніты.

Вентыльны индукторный рухавік

Вентыльных-индукторный рухавік - гэта прылада, у якім прадугледжана пераключалых магнітнае супраціў. У ім пераўтварэнне энергіі адбываецца за кошт змянення індуктыўнасці абмотак, якія размяшчаюцца на яўна выражаных зубцах статара пры перамяшчэнні зубчастага магнітнага ротара. Харчаванне прылада атрымлівае ад электрычнага пераўтваральніка, па чарзе пераключалай абмоткі рухавіка ў строгасці па перамяшчэнню ротара.

Вентыльных-индукторный рухавік ўяўляе сабой комплексную складаную сістэму, у якой працуюць сумесна разнастайныя па сваёй фізічнай прыродзе кампаненты. Для ўдалага праектавання такіх прылад неабходныя паглыбленыя веды ў галіне канструявання машын і механікі, а таксама электронікі, электрамеханікі і мікрапрацэсарнай тэхнікі.

Сучаснае прылада выступае як электрарухавік, дзеючы сумесна з электронным пераўтваральнікам, які вырабляецца па інтэгральнай тэхналогіі з выкарыстаннем мікрапрацэсара. Ён дазваляе ажыццявіць якаснае кіраванне рухавіком з найлепшымі паказчыкамі перапрацоўкі энергіі.

ўласцівасці рухавіка

Такія прылады валодаюць высокай дынамікай, вялікі перагрузачнай здольнасцю і дакладным пазіцыянаваннем. Дзякуючы таму што ў іх адсутнічаюць рухаючыя часткі, іх выкарыстанне магчыма у выбухованебясьпечным агрэсіўнай асяроддзі. Такія маторы таксама называюць і бескалектарнымі, іх асноўным перавагай, у параўнанні з Калектарнай, з'яўляецца хуткасць, якая залежыць ад напружання харчавання нагружаюць моманту. Таксама яшчэ адным немалаважным уласцівасцю лічыцца адсутнасць сцірацца і труцца элементаў, якія перамыкаюць кантакты, дзякуючы чаму вырастае рэсурс карыстання апаратам.

Вентыльныя рухавікі пастаяннага току

Усе рухавікі пастаяннага току можна назваць бескалектарнымі. Яны працуюць ад сеткі з пастаянным токам. Щеточный вузел прадугледжаны для электрычнага аб'яднання ланцугоў ротара і статара. Такая дэталь з'яўляецца самай уразлівай і досыць складанай ў абслугоўванні і рамонце.

Вентыльны рухавік пастаяннага току працуе па тым жа прынцыпе, што і ўсе сінхронныя прылады такога тыпу. Ён уяўляе сабой замкнёную сістэму, якая ўключае сілавы паўправадніковы пераўтваральнік, датчык становішча ротара і каардынатар.

Вентыльныя рухавікі пераменнага току

Такія прылады атрымліваюць сваё харчаванне ад сетак пераменнага току. Хуткасць кручэння ротара і руху першай гармонікі магнітнай сілы статара цалкам супадаюць. Дадзены падтып рухавікоў можна выкарыстоўваць пры высокіх магутнасцях. Да гэтай групы ставяцца крокавыя і рэактыўныя вентыльныя апараты. Адметнай асаблівасцю крокавых прыладаў з'яўляецца дыскрэтнае кутняе зрушэнне ротара пры яго працы. Харчаванне абмотак фармуецца пры дапамозе паўправадніковых кампанентаў. Кіраванне вентыльных рухавіком ажыццяўляецца пры паслядоўным зняцці ротара, якое і стварае пераключэнне яго харчавання з адных абмотак на іншыя. Гэта прылада можна падзяліць на адна-, трох-і многофазных, першыя з якіх могуць утрымліваць пускавую абмотку або фазосдвигающую ланцуг, а таксама запускацца ўручную.

Прынцып працы сінхроннага рухавіка

Вентыльны сінхронны рухавік працуе на аснове ўзаемадзеяння магнітных палёў ротара і статара. Схематычна магнітнае поле пры кручэнні можна адлюстраваць плюсамі гэтых жа магнітаў, якія рухаюцца з хуткасцю магнітнага поля статара. Поле ротара таксама магчыма адлюстраваць як пастаянны магніт, які робіць абароты сінхронна з полем статара. У выпадку адсутнасці вонкавага круціць моманту, які прыкладваецца да вале апарата, восі цалкам супадаюць. Ўздзейнічаюць сілы прыцягнення праходзяць ўздоўж усёй восі палюсоў і могуць кампенсаваць адзін аднаго. Кут паміж імі прыраўноўваецца да нуля.

У выпадку, калі на вал машыны будзе ўздзейнічаць тармазны момант, то ротар перамяшчаецца ў бок з запазненнем. Дзякуючы гэтаму сілы прыцягнення разбіваюцца на складнікі, якія накіроўваюцца ўздоўж восі плюсавых паказчыкаў і перпендыкулярна да восі палюсоў. Калі будзе прыкладвацца знешні момант, які стварае паскарэнне, гэта значыць пачынае дзейнічаць па кірунку кручэння вала, малюнак па ўзаемадзеянні палёў цалкам зменіцца на адваротны. Накіраванасць вуглавога зрушэння пачынае трансфармавацца на супрацьлеглае, і ў сувязі з гэтым мяняецца напрамак тангенцыйных сіл і ўздзеянне электрамагнітнага моманту. Пры такім раскладзе рухавік становіцца тармазным, а апарат працуе як генератар, які падводзіцца да вале механічную энергію пераўтворыць у электрычную. Далей яна перанакіроўваецца ў сетку, сілкавальную статар.

Калі будзе адсутнічаць знешні, явнополюсный момант пачне прымаць становішча, пры якім вось палюсоў магнітнага поля статара будзе супадаць з падоўжнай. Гэта размяшчэнне стане адпавядаць мінімальным супраціву патоку ў статары.

У выпадку ўздзеяння на вал машыны тармазнога моманту ротар адхіліцца, пры гэтым магнітнае поле статара будзе дэфармаваным, так як паток імкнецца замкнуцца па найменшай супраціву. Для яго вызначэння неабходныя сілавыя лініі, накіраванасць якіх у кожнай з кропак будзе адпавядаць руху дзеяння сілы, таму змяненне поля прывядзе да з'яўлення тангенцыйнага ўзаемадзеяння.

Разгледзеўшы ўсе гэтыя працэсы ў сінхронных рухавіках, можна выявіць дэманстратыўны прынцып зварачальнасці разнастайных машын, то ёсць магчымасць любога электрычнага апарата змяніць накіраванасць ператворанай энергіі на процілеглы.

Бескалектарнымі рухавікі з пастаяннымі магнітамі

Вентыльны рухавік з пастаяннымі магнітамі выкарыстоўваецца для вырашэння сур'ёзных абаронных і прамысловых задач, так як такая прылада мае вялікі запас магутнасці і эфектыўнасці.

Гэтыя прыборы часцей за ўсё ўжываюцца ў галінах, дзе неабходныя параўнальна нізкія спажываюць магутнасці і невялікія габарыты. Яны могуць мець самыя розныя габарыты, без тэхналагічных абмежаванняў. У той жа час вялікія апараты не з'яўляюцца цалкам новымі, іх часцей за ўсё вырабляюць кампаніі, якія імкнуцца пераадолець эканамічныя цяжкасці, якія абмяжоўваюць асартымент гэтых прыбораў. У іх ёсць свае перавагі, сярод якіх можна адзначыць высокую эфектыўнасць з-за страт у ротары і вялікую шчыльнасць магутнасці. Для кіравання бескалектарнымі рухавікамі патрэбен частотна-рэгуляваны прывад.

Аналіз па выдатках і выніках паказвае, што прылады з пастаяннымі магнітамі нашмат пераважней, у параўнанні з іншымі, альтэрнатыўнымі тэхналогіямі. Часцей за ўсё яны выкарыстоўваюцца для галін прамысловасці з дастаткова цяжкім распарадкам працы суднавых рухавікоў, у ваеннай і абароннай галіны і іншых падраздзяленнях, колькасць якіх няспынна ўзрастае.

рэактыўны рухавік

Вентыльных-рэактыўны рухавік працуе з выкарыстаннем двухфазны абмотак, якія ўстаноўлены вакол дыяметральна процілеглых палюсоў статара. Падача харчавання прасоўваецца да ротара ў адпаведнасці з полюсамі. Такім чынам, яго супрацьдзеянне цалкам зводзіцца да мінімуму.

Вентыльны рухавік, сваімі рукамі створаны, забяспечвае высокаэфектыўную хуткасць прывада пры аптымізаваным магнетызме для працы з рэверсам. Інфармацыя пра месцазнаходжанне ротара выкарыстоўваецца для таго, каб кіраваць фазамі падачы напружання, так як гэта з'яўляецца аптымальным для дасягнення бесперапыннага і плыўнага крутоўнага моманту і высокай эфектыўнасці.

Сігналы, якія выдае рэактыўны рухавік, накладваюцца на кутнюю ненасычаныя фазу індуктыўнасці. Мінімальны супраціў полюса цалкам адпавядае максімальнай індуктыўнасці прылады.

Станоўчы момант можна атрымаць толькі пры кутах, калі паказчыкі пазітыўныя. На невялікіх хуткасцях фазны ток абавязкова павінен быць абмежаваным, каб вырабіць абарону электронікі ад высокіх вольт-секунд.
Механізм пераўтварэння можна ілюстраваць лініяй рэактыўнай энергіі. Магутнаснага сфера характарызуе сабой харчаванне, якое пераўтвараецца ў механічную энергію. У выпадку яго рэзкага адключэння залішняя або рэшткавы сіла вяртаецца да статара. Мінімальныя паказчыкі ўплыву магнітнага поля на прадукцыйнасць прылады з'яўляюцца асноўным яго адрозненнем ад падобных прылад.