DC-moottorin toimintaperiaate

Tasavirtakoneella (DC-koneella) tarkoitetaan pyörivää moottoria, joka pystyy muuttamaan sähköenergian tasavirrasta mekaaniseksi energiaksi (tasavirtamoottorina) tai muuttamaan mekaanisen energian tasavirtasähköenergiaksi (DC-generaattorina). Se on eräänlainen moottori, joka helpottaa keskinäistä muuntamista sähköisen ja mekaanisen energian välillä. Moottorina toimiessaan se toimii DC-moottorina muuntaen sähköenergian mekaaniseksi energiaksi; generaattorina toimiessaan se toimii DC-generaattorina, joka muuttaa mekaanisen energian sähköenergiaksi.

 

Koostumuksen rakenne

Tasavirtamoottorin rakenteen tulee koostua kahdesta pääosasta: staattorista ja roottorista. Tasavirtamoottorin paikallaan olevaa osaa käytön aikana kutsutaan staattoriksi. Staattorin päätehtävä on tuottaa magneettikenttä, joka koostuu moottorin alustasta, päämagneettinapoista, kääntönapoista, päätykappaleista, laakereista ja harjalaitteista. Käytön aikana pyörivää osaa kutsutaan roottoriksi, joka tuottaa pääasiassa sähkömagneettista vääntömomenttia ja indusoitua sähkömotorista voimaa. Se on DC-moottoreiden energian muuntamisen napa, joten sitä kutsutaan yleensä ankkuriksi, joka koostuu akselista, ankkuriytimestä, ankkurikäämyksestä, kommutaattorista ja tuulettimesta.

 

Päämagneettinen napa

Päämagneettisen navan tehtävänä on luoda ilmaraon magneettikenttä. Magneettinen päänapa koostuu kahdesta osasta: päämagneettisen navan rautasydämestä ja virityskäämistä. Rautasydän on yleensä valmistettu 0,5–1,5 mm paksuisista piiteräslevyistä, jotka puristetaan ja niitataan yhteen. Se on jaettu kahteen osaan: sauvan runkoon ja sauvakenkiin. Herätyskäämin päällä olevaa osaa kutsutaan naparungoksi ja pohjassa olevaa levennettyä osaa napakengiksi. Napakengät ovat leveämmät kuin naparunko, mikä voi säätää magneettikentän jakautumista ilmaraossa ja helpottaa virityskäämin kiinnittämistä. Herätyskäämi on valmistettu eristetystä kuparilangasta ja kiedottu päämagneettisen napaytimen ympärille. Koko magneettinen päänapa on kiinnitetty koneen alustaan ​​ruuveilla,

Peruutustanko

Kääntösauvan tehtävänä on parantaa kommutointia ja vähentää mahdollisia kommutointikipinöitä sähköharjan ja kommutaattorin välillä moottorin käytön aikana. Se asennetaan yleensä kahden vierekkäisen magneettisen päänavan väliin ja koostuu käänteisnapaisesta rautasydämestä ja käänteisnapakäämityksestä. Kääntönapakäämitys on valmistettu eristetyistä langoista, jotka on kierretty käänteisen navan rautasydämen ympärille, ja kääntevien napojen lukumäärä on yhtä suuri kuin päämagneettiset navat.

 

Koneen pohja

Moottorin staattorin ulkokuorta kutsutaan pohjaksi. Koneen alustalla on kaksi tehtävää:

Yhtä käytetään päämagneettisen navan, kääntönavan ja päätykannen kiinnittämiseen sekä koko moottorin tukemiseen ja kiinnittämiseen;

Toiseksi koneen alusta itse on myös osa magneettipiiriä, joka muodostaa magneettisen polun magneettinapojen välillä. Osaa, jonka läpi magneettivuo kulkee, kutsutaan magneettiseksi ikeeksi. Jotta koneen pohjassa olisi riittävä mekaaninen lujuus ja hyvä magneettinen johtavuus, se on yleensä valmistettu valuteräksestä tai hitsattu teräslevyistä.

 

Sähköinen harjalaite

Sähköharjalaitetta käytetään tasajännitteen ja tasavirran syöttämiseen tai poistamiseen. Sähköharjalaite koostuu sähköharjasta, harjanpitimestä, harjatangosta ja harjatangon pidikkeestä. Sähköharja asetetaan harjanpitimeen ja puristetaan jousella varmistaakseen hyvän liukukosketuksen harjan ja kommutaattorin välillä. Harjanpidin on kiinnitetty harjatankoon, joka on asennettu pyöreän harjan varren istukkaan ja on eristettävä toisistaan. Harjatangon istukka asennetaan päätykanteen tai laakerin sisäkanteen, ja sen kehän asentoa voidaan säätää. Säädön jälkeen se on kiinteä.

 

(1) Rautarengas

Ankkurin ydin on päämagneettisen piirin pääosa, ja sitä käytetään ankkurikäämin upottamiseen. Yleinen ankkurirautaydin on valmistettu 0,5 mm paksuista piiteräslevyistä, jotka on lävistetty ja laminoitu vähentämään pyörrevirta- ja hystereesihäviöitä, jotka syntyvät ankkurin rautasydämessä moottorin käytön aikana. Pinottu rautasydän on kiinnitetty akseliin tai roottorin kannattimeen. Rautasydämen ulkokehässä on ankkuriurat, joihin on upotettu ankkurikäämit.

(2) Ankkurin käämitys

Ankkurikäämin tehtävänä on tuottaa sähkömagneettista vääntömomenttia ja indusoitua sähkömoottorivoimaa, ja se on avainkomponentti energian muuntamisessa tasavirtamoottoreissa, joten sitä kutsutaan ankkuriksi. Se koostuu useista keloista (jäljempänä komponentit), jotka on kytketty tiettyjen sääntöjen mukaisesti. Kelat on kääritty lujalla-emaloidulla langalla tai lasikuitukääreellä litteällä kuparilangalla. Eri kelojen kelan reunat on jaettu ylempään ja alempaan kerrokseen ja upotettu ankkuriuraan. Patterin ja rautasydämen välinen eristys sekä kelan ylä- ja alareunojen välinen eristys on pidettävä kunnossa. Jotta keskipakovoima ei työntäisi käämin reunaa ulos urasta, rako kiinnitetään urakiiloilla. Kelan urasta ulos ulottuva päätyliitäntäosa on sidottu lämpökovettuvalla lasikuituteipillä.

 

(3) Kommutaattori

DC-moottorissa kommutaattori on varustettu sähköharjoilla, jotka voivat muuntaa ulkoisen tasavirran ankkurikäämin vaihtovirraksi pitäen sähkömagneettisen vääntömomentin suunnan vakiona; DC-generaattorissa kommutaattori on varustettu sähköharjoilla, jotka voivat muuntaa ankkurikäämiin indusoidun vaihtosähkömoottorivoiman positiivisista ja negatiivisista sähköharjoista vedettäväksi suoraksi sähkömoottorivoimaksi. Kommutaattori on sylinterimäinen runko, joka koostuu useista kommutaattorisegmenteistä, jotka on eristetty niiden välissä olevilla kiillelevyillä.

 

(4) Pyörivä akseli

Akseli tukee roottorin pyörimistä ja vaatii tiettyä mekaanista lujuutta ja jäykkyyttä. Se on yleensä valmistettu pyöreästä teräksestä

Pääkategoriat

 

(5) DC-generaattori

Tasavirtageneraattori on kone, joka muuntaa mekaanisen energian tasavirtasähköenergiaksi. Sitä käytetään pääasiassa viritysvirtalähteenä tasavirtamoottoreissa, elektrolyysissä, galvanoinnissa, sähkösulatuksessa, latauksessa ja vaihtovirtageneraattoreissa. Vaikka tehotasasuuntaajakomponentteja käytetään myös paikoissa, joissa tarvitaan tasavirtaa vaihtovirran muuntamiseen tasavirraksi, vaihtovirtasuuntaajavirtalähteet eivät voi tiettyjen suorituskykynäkökohtien osalta korvata täysin tasavirtageneraattoreita.

(6) DC-moottori

Pyörivä laite, joka muuntaa tasavirran energian mekaaniseksi energiaksi. Sähkömoottorin staattori muodostaa magneettikentän, tasavirtalähde antaa virran roottorin käämitykseen ja kommutaattori pitää roottorin virran suunnan ja magneettikentän synnyttämän vääntömomentin vakiona. Tasavirtamoottorit voidaan jakaa kahteen luokkaan sen mukaan, onko ne varustettu yleisesti käytetyillä harjakommutaattoreilla, mukaan lukien harjatut DC-moottorit ja harjattomat DC-moottorit.

Harjaton DC-moottori on uudentyyppinen tasavirtamoottori, joka on kehitetty viime vuosina mikroprosessoriteknologian kehityksen, uusien korkean kytkentätaajuuden ja alhaisen virrankulutuksen omaavien tehoelektroniikkalaitteiden sekä ohjausmenetelmien optimoinnin ja edullisien, korkean magneettisen energiatason kestomagneettimateriaalien käyttöönoton myötä.

(7) Valvontaperiaate

Harjattoman tasavirtamoottorin ohjausperiaate on, että saadakseen moottorin pyörimään, ohjausyksikön on ensin määritettävä Hall-anturin havaitsema moottorin roottorin asento ja sitten päätettävä vaihtosuuntaajan tehotransistorien käynnistysjärjestys (tai pois päältä) staattorikäämin mukaan. Invertterin AH, BH, CH (näitä kutsutaan ylävarren tehotransistoreiksi) ja AL, BL, CL (näitä kutsutaan alavarren tehotransistoreiksi) saavat virran kulkemaan peräkkäin moottorikelan läpi generoimaan eteenpäin (tai taaksepäin) pyörivän magneettikentän ja ovat vuorovaikutuksessa roottorin magneetin kanssa saadakseen moottorin pyörimään myötäpäivään/vastapäivään. Kun moottorin roottori pyörii asentoon, jossa Hall-anturi havaitsee toisen joukon signaaleja, ohjausyksikkö kytkee päälle seuraavan sarjan tehotransistoreita, jotta syklinen moottori voi jatkaa pyörimistä samaan suuntaan, kunnes ohjausyksikkö päättää pysäyttää moottorin roottorin ja sammuttaa tehotransistorit (tai kytkeä päälle vain alavarren tehotransistorit); Jos moottorin roottori on käännettävä, tehotransistorin aktivointijärjestys on päinvastainen.

 

Pohjimmiltaan tehotransistorien avaustapa voidaan kuvata seuraavasti: AH, BL-ryhmä → AH, CL-ryhmä → BH, CL-ryhmä → BH, AL-ryhmä → CH, AL-ryhmä → CH, BL-ryhmä, mutta sitä ei saa avata muodossa AH, AL tai BH, BL tai CH, CL. Lisäksi, koska elektronisilla komponenteilla on aina kytkimen vasteaika, tehotransistorin vasteaika tulee ottaa huomioon kytkettäessä pois ja päälle. Muussa tapauksessa, kun olkavarsi (tai alavarsi) ei ole täysin sammutettu, alavarsi (tai olkavarsi) kytkeytyy jo päälle, mikä johtaa oikosulkuun olka- ja alavarren välillä ja polttaa tehotransistorin.

 

Kun moottori pyörii, ohjausyksikkö vertaa komentoa, joka koostuu kuljettajan asettamasta nopeudesta ja kiihdytys-/hidastussuhteesta Hall-anturin signaalin muutoksen nopeuteen (tai ohjelmiston laskemaan) määrittääkseen, pitäisikö seuraava kytkinsarja (AH, BL tai AH, CL tai BH, CL tai...) kytkeä päälle ja päällekytkentäajan kesto. Jos nopeus ei riitä, sitä pidennetään; jos nopeus on liian suuri, sitä lyhennetään. Tämän osan työstä suorittaa PWM. PWM on tapa määrittää, onko moottorin nopeus nopea vai hidas, ja kuinka tällainen PWM luodaan, on ydin tarkemman nopeudensäädön saavuttamiseksi.

 

Nopean{0}}säätimen on harkittava, onko järjestelmän KELLO-resoluutio riittävä ymmärtämään ohjelmistokäskyjen käsittelyajan. Lisäksi Hall-anturin signaalimuutosten tietojen käyttötapa vaikuttaa myös prosessorin suorituskykyyn, harkintatarkkuuteen ja reaaliaikaiseen-suorituskykyyn. Mitä tulee alhaisen-nopeuden säätöön, erityisesti matalan On erittäin tärkeää erottaa signaali, käsitellä se oikeaan aikaan ja konfiguroida ohjausparametrien arvot asianmukaisesti moottorin ominaisuuksien mukaan. Vaihtoehtoisesti nopeuden takaisinkytkentää voidaan säätää kooderin muutosten perusteella signaalin resoluution lisäämiseksi paremman ohjauksen saamiseksi. Moottori voi toimia tasaisesti ja reagoida hyvin, eikä PID-säädön asianmukaisuutta voida jättää huomiotta. Kuten aiemmin mainittiin, harjaton DC-moottori on suljetun{13}silmukan ohjaus, joten palautesignaali vastaa ohjausosastolle kertomista, kuinka paljon moottorin nopeus eroaa edelleen tavoitenopeudesta, mikä on virhe. Virheen tietäminen vaatii luonnollisesti kompensointia, joka voidaan saavuttaa perinteisillä teknisillä ohjauksilla, kuten PID-säädöllä. Valvonnan tila ja ympäristö ovat kuitenkin itse asiassa monimutkaisia ​​ja{19}}muuttuvia. Vankan ja kestävän ohjauksen saavuttamiseksi huomioon otettavat tekijät eivät välttämättä ole täysin hallittavissa perinteisellä teknisellä ohjauksella. Siksi sumea ohjaus, asiantuntijajärjestelmät ja neuroverkot sisällytetään myös älykkään PID-ohjauksen tärkeimpiin teorioihin.