Princip rada istosmjernog motora

.Stroj za istosmjernu struju (istosmjerni stroj) odnosi se na rotirajući motor koji može pretvarati električnu energiju iz istosmjerne struje u mehaničku energiju (kao istosmjerni motor) ili pretvarati mehaničku energiju u istosmjernu električnu energiju (kao istosmjerni generator). To je vrsta motora koji omogućuje međusobnu pretvorbu između električne i mehaničke energije. Kada radi kao motor, funkcionira kao istosmjerni motor, pretvarajući električnu energiju u mehaničku; kada radi kao generator, funkcionira kao istosmjerni generator, pretvarajući mehaničku energiju u električnu.

 

Struktura sastava

Struktura istosmjernog motora trebala bi se sastojati od dva glavna dijela: statora i rotora. Stacionarni dio istosmjernog motora tijekom rada naziva se stator. Glavna funkcija statora je stvaranje magnetskog polja, koje se sastoji od baze motora, glavnih magnetskih polova, polova za okretanje, završnih kapica, ležajeva i uređaja s četkama. Dio koji se okreće tijekom rada naziva se rotor, koji uglavnom stvara elektromagnetski moment i induciranu elektromotornu silu. To je čvorište za pretvorbu energije u istosmjernim motorima, pa se obično naziva armatura, a sastoji se od osovine, jezgre armature, namota armature, komutatora i ventilatora.

 

Glavni magnetski pol

Funkcija glavnog magnetskog pola je stvaranje magnetskog polja zračnog raspora. Glavni magnetski pol sastoji se od dva dijela: željezne jezgre glavnog magnetskog pola i pobudnog namota. Željezna jezgra općenito je izrađena od silikonskih čeličnih ploča debljine 0,5 mm do 1,5 mm, koje su prešane i spojene zakovicama. Podijeljen je na dva dijela: tijelo motke i cipele motke. Dio na vrhu uzbudnog namota naziva se tijelo pola, a dio na dnu koji je proširen zove se obuća pola. Stubne papuče su šire od tijela pola, što može prilagoditi raspodjelu magnetskog polja u zračnom rasporu i olakšati fiksiranje pobudnog namota. Uzbudni namot izrađen je od izolirane bakrene žice i omotan oko jezgre glavnog magnetskog pola. Cijeli glavni magnetski pol pričvršćen je na bazu stroja vijcima,

Okretni stup

Funkcija prekretnog pola je poboljšati komutaciju i smanjiti moguće komutacijske iskre između električne četke i komutatora tijekom rada motora. Obično se postavlja između dva susjedna glavna magnetska pola i sastoji se od željezne jezgre za okretni pol i namota za zaokretni pol. Namotaj polova za okretanje izrađen je od izoliranih žica omotanih oko željezne jezgre polova za okretanje, a broj polova za okretanje jednak je glavnim magnetskim polovima.

 

Baza stroja

Vanjski omotač statora motora naziva se baza. Funkcija baze stroja je dvojaka:

Jedan se koristi za pričvršćivanje glavnog magnetskog pola, okretnog pola i završnog poklopca, te za podupiranje i učvršćivanje cijelog motora;

Drugo, sama baza stroja također je dio magnetskog kruga, koji tvori magnetski put između magnetskih polova. Dio kroz koji prolazi magnetski tok naziva se magnetski jaram. Kako bi se osiguralo da postolje stroja ima dovoljnu mehaničku čvrstoću i dobru magnetsku vodljivost, općenito je izrađeno od lijevanog čelika ili zavareno od čeličnih ploča.

 

Uređaj s električnom četkom

Uređaj s električnom četkom služi za uvođenje ili izdvajanje istosmjernog napona i istosmjerne struje. Uređaj s električnom četkom sastoji se od električne četke, držača četke, šipke četke i držača šipke četke. Električna četkica se postavlja u držač četkica i stisne oprugom kako bi se osigurao dobar klizni kontakt između četkice i komutatora. Držač četke pričvršćen je na šipku četke, koja je postavljena na kružno sjedište šipke četke i mora biti izolirana jedna od druge. Sjedište šipke četke ugrađeno je na krajnji poklopac ili unutarnji poklopac ležaja, a položaj po obodu se može podesiti. Nakon podešavanja se popravlja.

 

(1) Armaturna željezna jezgra

Jezgra armature je glavni dio glavnog magnetskog kruga i koristi se za ugradnju namota armature. Opća željezna jezgra armature izrađena je od 0,5 mm debelih silikonskih čeličnih limova izbušenih i laminiranih kako bi se smanjili gubici vrtložne struje i histereze koji se stvaraju u željeznoj jezgri armature tijekom rada motora. Naslagana željezna jezgra pričvršćena je na osovinu ili nosač rotora. Vanjski krug željezne jezgre ima armaturne utore, u koje su ugrađeni armaturni namoti.

(2) Namotaj armature

Funkcija namota armature je stvaranje elektromagnetskog momenta i inducirane elektromotorne sile, a ključna je komponenta za pretvorbu energije u istosmjernim motorima, pa se naziva armatura. Sastoji se od mnogo zavojnica (u daljnjem tekstu komponente) povezanih prema određenim pravilima. Zavojnice su namotane-emajliranom žicom visoke čvrstoće ili ravnom bakrenom žicom omotanom staklenim vlaknima. Rubovi zavojnica različitih zavojnica podijeljeni su u gornji i donji sloj i ugrađeni u utor armature. Izolacija između zavojnice i željezne jezgre, kao i između gornjeg i donjeg ruba zavojnice, mora se pravilno održavati. Kako centrifugalna sila ne bi izbacila rub zavojnice iz utora, utor je fiksiran klinovima utora. Krajnji spojni dio svitka koji izlazi iz utora vezan je termoreaktivnom ne-tkanom staklenom trakom.

 

(3) Komutator

U istosmjernom motoru, komutator je opremljen električnim četkicama, koje mogu pretvoriti vanjsku istosmjernu snagu u izmjeničnu struju u armaturnom svitku, održavajući konstantan smjer elektromagnetskog momenta; U istosmjernom generatoru, komutator je opremljen električnim četkicama, koje mogu pretvoriti izmjeničnu elektromotornu silu induciranu u armaturnom svitku u izravnu elektromotornu silu izvučenu iz pozitivnih i negativnih električnih četkica. Komutator je cilindrično tijelo sastavljeno od mnogo segmenata komutatora, koji su izolirani pločama tinjca između sebe.

 

(4) Rotirajuća osovina

Osovina ima pomoćnu ulogu u rotaciji rotora i zahtijeva određeni stupanj mehaničke čvrstoće i krutosti. Obično se izrađuje od okruglog čelika

Glavne kategorije

 

(5) Generator istosmjerne struje

DC generator je stroj koji mehaničku energiju pretvara u istosmjernu električnu energiju. Uglavnom se koristi kao izvor pobude za istosmjerne motore, elektrolizu, galvanizaciju, električno taljenje, punjenje i generatore izmjenične struje. Iako se komponente ispravljača također koriste na mjestima gdje je istosmjerna struja potrebna za pretvaranje izmjenične u istosmjernu struju, u smislu određenih aspekata izvedbe, izvori ispravljača izmjenične struje ne mogu u potpunosti zamijeniti generatore istosmjerne struje.

(6)DC motor

Rotacijski uređaj koji pretvara energiju istosmjerne struje u mehaničku energiju. Stator elektromotora osigurava magnetsko polje, istosmjerno napajanje daje struju namotaju rotora, a komutator održava konstantnim smjer struje rotora i moment generiran magnetskim poljem. Istosmjerni motori mogu se podijeliti u dvije kategorije ovisno o tome jesu li opremljeni uobičajenim komutatorima s četkicama, uključujući brušene istosmjerne motore i istosmjerne motore bez četkica.

Istosmjerni motor bez četkica novi je tip istosmjernog motora koji je razvijen posljednjih godina s razvojem mikroprocesorske tehnologije, primjenom novih energetskih elektroničkih uređaja s visokom frekvencijom prebacivanja i malom potrošnjom energije, kao i optimizacijom metoda upravljanja i pojavom nisko-cijenovnih materijala s trajnim magnetima visoke razine magnetske energije.

(7) Načelo kontrole

Načelo upravljanja istosmjernim motorom bez četkica je da, kako bi se motor okretao, upravljačka jedinica mora prvo odrediti položaj rotora motora koji osjeti Hallov senzor, a zatim odlučiti o redoslijedu uključivanja (ili isključivanja) tranzistora snage u pretvaraču prema namotu statora. AH, BH, CH (oni se nazivaju tranzistori snage gornjeg kraka) i AL, BL, CL (oni se nazivaju tranzistori snage donjeg kraka) u pretvaraču čine da struja teče kroz zavojnicu motora u slijedu kako bi se stvorilo naprijed (ili nazad) rotirajuće magnetsko polje, i međusobno djeluju s magnetom rotora, tako da se motor okreće u smjeru kazaljke na satu/suprotno. Kada se rotor motora okrene do položaja u kojem Hallov senzor osjeti drugi skup signala, upravljačka jedinica uključuje sljedeći skup tranzistora snage, tako da se ciklički motor može nastaviti okretati u istom smjeru sve dok upravljačka jedinica ne odluči zaustaviti rotor motora i isključiti tranzistore snage (ili uključiti samo tranzistore snage donjeg kraka); Ako se rotor motora treba okrenuti, redoslijed aktivacije tranzistora snage je obrnut.

 

U osnovi, način otvaranja tranzistora snage može se prikazati na sljedeći način: AH, BL grupa → AH, CL grupa → BH, CL grupa → BH, AL grupa → CH, AL grupa → CH, BL grupa, ali se ne smije otvarati kao AH, AL ili BH, BL ili CH, CL. Osim toga, budući da elektroničke komponente uvijek imaju vrijeme odziva prekidača, potrebno je uzeti u obzir vrijeme odziva tranzistora snage prilikom isključivanja i uključivanja. U suprotnom, kada gornji krak (ili donji krak) nije potpuno isključen, donji krak (ili gornji krak) će već biti uključen, što će rezultirati kratkim spojem između gornjeg i donjeg kraka i pregorjeti tranzistor snage.

 

Kada se motor okrene, upravljačka jedinica će usporediti naredbu sastavljenu od brzine i stope ubrzanja/usporenja koju je postavio vozač s brzinom promjene signala Hall senzora (ili izračunatom softverom) kako bi odredila treba li uključiti sljedeći set prekidača (AH, BL ili AH, CL ili BH, CL ili...) i trajanje vremena uključivanja. Ako brzina nije dovoljna, bit će produžena; ako je brzina prevelika, skratit će se. Ovaj dio posla dovršava PWM. PWM je način da se odredi je li brzina motora velika ili spora, a kako generirati takav PWM je srž za postizanje preciznije kontrole brzine.

 

Kontrola velike -brzine mora uzeti u obzir je li razlučivost SATA sustava dovoljna da se uhvati vrijeme obrade softverskih uputa. Osim toga, metoda pristupa podacima za promjene signala Hallovog senzora također utječe na performanse procesora, točnost prosudbe i-izvedbe u stvarnom vremenu. Što se tiče regulacije-brzine pri niskoj-brzini, posebno kod-pokretanja pri maloj{5}}brzini, promjene u povratnom signalu Hall senzora postaju sporije. Vrlo je važno izdvojiti signal, obraditi ga u pravo vrijeme i konfigurirati vrijednosti upravljačkih parametara na odgovarajući način prema karakteristikama motora. Alternativno, povratna informacija o brzini može se prilagoditi na temelju promjena kodera kako bi se povećala razlučivost signala za bolju kontrolu. Motor može glatko raditi i dobro reagirati, a prikladnost PID kontrole ne može se zanemariti. Kao što je ranije spomenuto, istosmjerni motor bez četkica je kontrola zatvorene -petlje, pa je povratni signal ekvivalentan priopćavanju kontrolnom odjelu koliko se brzina motora još uvijek razlikuje od ciljane brzine, što je pogreška. Poznavanje greške prirodno zahtijeva kompenzaciju, što se može postići tradicionalnim inženjerskim kontrolama kao što je PID kontrola. Međutim, stanje i okruženje kontrole zapravo su složeni i-promjenjivi. Kako bi se postigla robusna i trajna kontrola, čimbenici koje je potrebno uzeti u obzir možda neće biti u potpunosti savladani tradicionalnom inženjerskom kontrolom. Stoga će neizrazito upravljanje, ekspertni sustavi i neuronske mreže također biti uključeni kao važne teorije za inteligentno PID upravljanje.