English English
Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

A modern ipari termelés folyamatában szinte nincs hely elektromos hajtás alkalmazása nélkül. A gyártástechnológia, a termékminőség és a teljesítmény folyamatos fejlesztésével egyre több gyártógépre van szükség az automatikus sebességszabályozás megvalósításához. Az állítható fordulatszámú elektromos hajtásrendszer egyenáramú fordulatszám-szabályozásra és váltóáramú sebességszabályozásra osztható. Az egyenáramú motor kiváló fordulatszám-szabályozási jellemzőkkel, sima és kényelmes fordulatszám-szabályozással, könnyen sima fordulatszám-szabályozással rendelkezik nagy tartományban, nagy túlterhelési kapacitással, ellenáll a gyakori ütközési terheléseknek, gyakori fokozatmentes gyors indítást, fékezést és hátrafordulást, valamint megfelelnek a különböző speciális működési követelményeknek a gyártási folyamat automatizálási rendszerében. Eddig még mindig széles körben használják fémvágó szerszámgépekben, papírgépekben és más olyan területeken, amelyek nagy teljesítményű vezérelhető elektromos hajtást igényelnek, ezért az egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszert továbbra is széles körben használják különféle gyártási osztályokon, amelyek magas követelményeket támasztanak az automatikus vezérléssel. A fordulatszám-szabályozó rendszer eddigi fő formája. Az egyenáramú motorok két kategóriába sorolhatók: kommutátoros és nem kommutátoros. A kefe nélküli egyenáramú motort a Brushless DC motor alapján fejlesztették ki. 1831-ben Faraday felfedezte az elektromágneses indukció jelenségét, amely lefektette a modern motor elméleti alapjait.

Az első egyenáramú motort sikeresen kifejlesztették az 1840-es években. Körülbelül 70 évbe telt, mire az egyenáramú motor kifejlődött. A felhasználás bővülésével egyre magasabbak a követelmények az egyenáramú motorral szemben. Nyilvánvaló, hogy az érintkező-kommutációs eszköz sok esetben korlátozza a kefés egyenáramú motor alkalmazását. A kefe egyenáramú motor kefe kommutátor szerkezetének mechanikus érintkező eszközének cseréje érdekében az emberek hosszú távú kutatást végeztek. Az amerikai langmil már 1915-ben feltalálta a hálózatot vezérlő higany egyenirányítót, és az inverteres eszközt egyenáramról váltakozó áramra készítette el; Az 1930-as években javasolták az ionos berendezés alkalmazását az úgynevezett kommutátormotor megvalósítására, amelyben a motor állórész tekercsét a forgórész helyzetének megfelelően cserélik. Ennek a motortípusnak nincs gyakorlati jelentősége a gyenge megbízhatóság, az alacsony hatásfok és a nehéz és összetett egész készülék miatt. A tudomány és a technika rohamos fejlődése ugrást hozott a félvezető technológiában. A kapcsolótranzisztorok sikeres fejlesztése vitalitást hozott egy új motor - egy kefe nélküli egyenáramú motor - létrehozásához.

Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

1955-ben D. Harrison és mások az Egyesült Államokban először kértek szabadalmat a motorkefe-érintkező tranzisztoros kommutációs vonalra való cseréjére, amely a Brushless DC motor prototípusa. Teljesítményerősítő részből, jelérzékelő részből, mágneses pólustestből és tranzisztoros kapcsolóáramkörből áll. Működési elve az, hogy amikor a rotor forog, a W1 vagy W2 jeltekercsben periodikus jelpotenciál indukálódik. Ez a jel bekapcsolja a BG1 és BG2 tranzisztorokat, ami a W1 és W2 teljesítménytekercseket felváltva táplálja, azaz kommutáció valósul meg. A probléma az, hogy először is, amikor a forgórész nem forog, nincs indukált potenciál a jeltekercsben, a tranzisztor nincs előfeszítve, és a teljesítmény tekercs nem tud táplálni, így ennek a kefe nélküli motornak nincs indítónyomatéka; másodszor, a jelpotenciál kis élmeredeksége miatt a tranzisztor energiafogyasztása nagy. E hátrányok kiküszöbölése érdekében az emberek centrifugális berendezés kommutátorát használják, vagy az állórészen segédmágneses acélt helyeznek el, hogy biztosítsák a motor megbízható indítását, de az előbbi szerkezete bonyolult, míg az utóbbinak még további indító impulzusra van szüksége; Aztán ismételt kísérletek és folyamatos gyakorlás után az emberek végre megtalálták a kefe nélküli egyenáramú motort helyettesítő pozícióérzékelőt és elektronikus kommutációs áramkört használó mechanikus kommutációs eszközt, amely új utat nyitott a Brushless DC motor fejlesztése előtt. Az 1960-as évek elején egymás után jelentek meg a közelítéskapcsolós típusú helyzetérzékelő, az elektromágneses rezonancia típusú helyzetérzékelő és a nagyfrekvenciás csatolásos helyzetérzékelők, amelyek valamihez közelítenek, majd megjelentek a mágneses csatolás és a fotoelektromos helyzetérzékelők. A félvezető technológia rohamos fejlődése az embereket érdekli az amerikai Hall 1879-ben felfedezett Hall-effektusa. Sok erőfeszítés után, 1962-ben sikeresen kipróbálták a kefe nélküli egyenáramú motort Hall-effektus segítségével. A mágneses érzékeny dióda megjelenésével Több ezerszer érzékenyebb, mint a Hall elem, az 1970-es évek elején sikeresen kifejlesztettek egy kefe nélküli egyenáramú motort mágnesérzékeny dióda segítségével.

Különböző típusú helyzetérzékelők fejlesztése során az emberek olyan kefe nélküli egyenáramú motort próbálnak találni, amely nem tartalmaz további helyzetérzékelő szerkezetet. 1968-ban w. Mieslinger a volt Németországi Szövetségi Köztársaságból egy új módszert javasolt a kommutáció kapacitív fáziseltolásos megvalósítására: ennek alapján a volt Németországi Szövetségi Köztársaságból R. hanitsh sikeresen kifejlesztett egy kefe nélküli egyenáramú motort további helyzetérzékelő nélkül, hogy megvalósítsa a kommutációt a digitális gyűrűs elosztó és nulla keresztezésű diszkriminátor kombinációja. Az emberek elkötelezettek a helyzetérzékelő nélküli kutatások iránt. A szinkronmotorok rotor pólushelyzet-azonosítási módszere szerint a kefe nélküli egyenáramú motor forgórészének pólushelyzetét közvetetten az állórész tekercselésének indukált elektromotoros erejével (feszültségével), azaz közvetett detektálási módszerrel kapjuk meg. A közvetlen érzékelési módszerhez képest a helyzetérzékelőt elhagyták, ami leegyszerűsítheti az eredeti motortest szerkezetének összetettségét. Különösen alkalmas kis méretű és kis kapacitású kefe nélküli egyenáramú motorokhoz. Az 1980-as évek óta a mikroszámítógépes technológia rohamos fejlődésével a kefe nélküli, rotor helyzetérzékelő nélküli egyenáramú motor a gyakorlati szakaszba lépett; Ezenkívül a többfunkciós érzékelők megjelenésével a kefe nélküli egyenáramú motor szervohajtási rendszerében egy érzékelőt alkalmaztak a rotor pólushelyzetének, sebességének és szervopozíciójának egyidejű észlelésére.

Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

A félvezető technológia megszületése óta az 1950-es évek végén a fejlesztési sebesség nagyon gyors, és a teljesítmény-félvezető eszközök teljesítménye fokozatosan javult. Ugyanakkor a hozzá tartozó meghajtó áramkör is gyorsan fejlődött. Most egy meghajtó áramkör háromfázisú és hat kapcsolót tud meghajtani, ami nagyban leegyszerűsíti a perifériás áramkört.

Áramkör, különösen a meghajtó áramkör tervezése. Ugyanakkor a nagy teljesítményű állandó mágneses anyagok, mint például a szamáriumi kobalt és a neodímium vasbór megjelenése szilárd alapot teremtett a kefe nélküli egyenáramú motorok széles körű alkalmazásához.

Egyes speciális alkalmazási területeken, amelyek nagy hatékonyságot és nagy teljesítménysűrűséget igényelnek, a kefe nélküli egyenáramú motoros hajtás fényes kilátásait jelzi. Folytatódik a Brushless DC motor és hajtásrendszerének minden szempontból nemzetközi fejlesztési heve. Ennek eredményeként a kefe nélküli egyenáramú motor a jövőben továbbra is a nagy teljesítményű, pozíciómentes szervoberendezés tárgyává válik.

Speciális vezérelhető egyenáramú tápra van szükség az egyenáramú elektromos hajtásrendszerben. Először is, az eredeti egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszer állandó egyenfeszültséget használt az egyenáramú motor armatúrájának tápellátására, és a fordulatszám szabályozást az armatúra áramkör ellenállásának megváltoztatásával valósította meg. Ez a módszer egyszerű, könnyen előállítható és olcsó. A hátránya azonban az alacsony hatásfok, a lágy mechanikai jellemzők és a sebesség zökkenőmentes szabályozása széles tartományban, ezért jelenleg ritkán használják. Másodszor, az 1930-as évek végén megjelent a generátormotor (más néven forgó átalakító csoport). Mágneses erősítő, motorbővítő, tirisztor és egyéb vezérlőeszközök használatával kiváló fordulatszám-szabályozási teljesítmény érhető el, például széles fordulatszám-szabályozási tartomány (10:1-től több tucatig: 1), kis sebességváltozási sebesség és egyenletes fordulatszám-szabályozás, különösen ha a motor le van lassítva, A motor tengelyén lévő lendkerék tehetetlensége a generátoron keresztül könnyen visszavezethető az elektromos hálózatba. Így egyrészt sima fékezési karakterisztikát lehet elérni, másrészt csökkenthető az energiaveszteség, és javítható a hatékonyság. A generátor- és motorfordulatszám-szabályozó rendszer fő hátránya azonban, hogy két, a fordulatszám-szabályozó motorral egyenértékű forgó motort és néhány segédgerjesztő berendezést kell hozzá adni, így nehéz fenntartani a hangerőt.

Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

Az egyenáramú motorok két kategóriába sorolhatók: kommutátoros és nem kommutátoros. Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó rendszere először állandó egyenfeszültséget használt az egyenáramú motor tápellátására, és a sebességszabályozást az armatúra áramkör ellenállásának megváltoztatásával valósította meg. Ez a módszer egyszerű, könnyen gyártható és olcsó; A hátrányok azonban az alacsony hatásfok és a lágy mechanikai jellemzők, amelyek nem biztosítanak széles és egyenletes fordulatszám-szabályozási teljesítményt. Ez a módszer csak néhány alacsony teljesítményű és sebességszabályozási tartomány nélküli mezőre alkalmazható. Az 1930-as évek végén a generátor és a motorrendszer megjelenése széles körben használta a kiváló fordulatszám-szabályozási teljesítményű egyenáramú motorokat. Ezzel a vezérlési módszerrel széles fordulatszám-szabályozási tartományt, kis sebességváltozási sebességet és egyenletes sebességszabályozási teljesítményt lehet elérni. Ennek a módszernek a fő hátrányai azonban a nagy rendszertömeg, a nagy földhasználat, az alacsony hatékonyság és a nehéz karbantartás. Az elmúlt években a teljesítményelektronikai technológia rohamos fejlődésével a tirisztoros átalakítóval hajtott egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó rendszer váltotta fel a generátort és a motorfordulatszám-szabályozó rendszert, és fordulatszám-szabályozási teljesítménye messze meghaladta a generátorét, dinamikus teljesítménye és megbízhatósága . Az IGBT és más nagy teljesítményű eszközök fejlesztése a teljesítményelektronikai technológiában felváltja a tirisztorokat, és egy jobb teljesítményű egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszer jelent meg. A szimuláció területén folytatott kutatások hosszú ideje a szimulációs modell felállítására irányulnak, vagyis a rendszermodell felállítása után olyan algoritmust kell készíteni, amely a rendszermodellt a számítógép által elfogadottá teszi, majd összeállítja számítógépes programot, és futtassa a számítógépen. Ezért egymás után születtek meg a különféle szimulációs algoritmusok és szimulációs szoftverek.

Mivel kevés kutatás folyik a modellalkotásról és a szimulációs kísérletről, a modellezés általában sokáig tart. Ugyanakkor a szimulációs eredmények elemzésekor a releváns szakértőkre is támaszkodni kell, és hiányzik a közvetlen útmutatás a döntéshozók számára, ami nagymértékben hátráltatja a döntéshozatalt A szimulációs technológia népszerűsítését és alkalmazását akadályozza.

A Simulink, a MATLAB által biztosított dinamikus rendszerszimulációs eszköz a legerősebb, legkiválóbb és legkönnyebben használható szimulációs szoftverek közül. Hatékonyan oldja meg a problémákat a fenti szimulációs technológiában. A Simulinkben a rendszer modellezése nagyon egyszerűvé válik, a szimulációs folyamat pedig interaktív, így a szimulációs paraméterek tetszőlegesen változtathatók, a módosított eredmények pedig azonnal megkaphatók. Ezenkívül a szimulációs eredmények elemezhetők és megjeleníthetők a MATLAB különféle elemző eszközeivel.

A Simulink az ideális lineáris modellen túlmenően képes feltárni a nemlineáris problémák reálisabb modelljeit, mint például a súrlódást, a légellenállást, a fogaskerekek összekapcsolódását és más természeti jelenségeket a való világban; Nagy csillagokat és kis molekuláris atomokat képes szimulálni. Az objektumok széles skáláját képes modellezni és szimulálni, amelyek lehetnek mechanikus, elektronikus és egyéb valós entitások, vagy ideális rendszerek. Képes szimulálni a dinamikus rendszer összetettségét, amely lehet folytonos, diszkrét vagy hibrid. A Simulink segítségével az Ön számítógépe olyan laboratóriummá válik, amellyel különféle létező, nem létező, vagy éppen ellenkezőleg működő rendszereket lehet modellezni és szimulálni.

A hagyományos kutatási módszerek főként analitikai módszert, kísérleti módszert és szimulációs kísérletet foglalnak magukban. Az első két módszernek nemcsak megvannak a maga előnyei, hanem különböző korlátai is vannak. A gyártástechnológia fejlődésével egyre magasabb követelményeket támasztanak az elektromos meghajtással az indításban és fékezésben, az előre és hátra forgásban, a sebességszabályozás pontosságában, a sebességszabályozási tartományban, a statikus jellemzőkkel, a dinamikus reakcióval stb. szabályozó rendszer. Az egyenáramú motor jó sebességszabályozási teljesítményének és nyomatékszabályozási teljesítményének köszönhetően az egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszert az 1930-as évek óta használják. Fejlesztési folyamata a következő: a legkorábbi forgó átalakító egység vezérléstől az erősítő és mágneses erősítő vezérlésig. Továbbá az egyenáramú fordulatszám szabályozása statikus tirisztoros átalakítóval és analóg vezérlővel valósul meg. Később a vezérelhető egyenirányítóból és nagy teljesítményű tranzisztorból álló PWM vezérlő áramkört használják a digitális egyenáramú sebességszabályozás megvalósítására, amely folyamatosan javítja a rendszer gyorsaságát, szabályozhatóságát és gazdaságosságát. A fordulatszám-szabályozási teljesítmény folyamatos javítása egyre szélesebb körben teszi lehetővé az egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszer alkalmazását.

Az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramkörének fejlesztési állapota és kilátásai

A gyártástechnológia fejlődésével egyre magasabb követelményeket támasztanak az egyenáramú elektromos meghajtással szemben az indításban és fékezésben, az előre- és hátramenetben, a szabályozási pontosságban, a sebességszabályozási tartományban, a statikus jellemzőkben és a dinamikus válaszadásban, amihez nagyszámú egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszerre van szükség. Ezért az egyenáramú sebességszabályozási rendszerrel kapcsolatos kutatás alaposabb lesz.

Az egyenáramú motor a legkorábbi motor és a legkorábbi motor, amely sebességszabályozást valósít meg. Hosszú ideig az egyenáramú motorok a fordulatszám-szabályozás domináns pozícióját foglalják el. Jó lineáris sebességszabályozási jellemzői, egyszerű vezérlési teljesítménye, nagy hatásfoka és kiváló dinamikus teljesítménye miatt továbbra is a legjobb választás a legtöbb fordulatszám-szabályozó motorhoz. Ezért nagy jelentőséggel bír az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozásának tanulmányozása. Az egyenáramú motor armatúra feszültségét a háromfázisú tirisztoros egyenirányító áramkör táplálja az L simítóreaktoron keresztül, a tirisztor szabályozási szögét pedig az UC trigger fázisváltó vezérlőjel változtatásával állítjuk be úgy, hogy a kimeneti feszültség megváltozzon. az egyenirányítót, és megvalósítsa az egyenáramú motor fordulatszám-szabályozását. Az 1-1. ábra a tirisztoros egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó rendszerének vázlatos diagramja. Az ábrán a VT egy tirisztorral vezérelhető egyenirányító. A trigger eszköz Uc vezérlőfeszültségének a trigger impulzus fázisának mozgatására való beállításával az átlagos UD egyenirányított feszültség megváltoztatható a zökkenőmentes fordulatszám szabályozás érdekében.

 

 

 

 

 

 Hajtóműves motorok és elektromos motorok gyártója

A legjobb szolgáltatás az átviteli meghajtó szakértőjétől közvetlenül a postaládájáig.

Vegye fel a kapcsolatot

Yantai Bonway Gyártó Co.ltd

ANo.160 Changjiang Road, Yantai, Shandong, Kína (264006)

T + 86 535 6330966

W + 86 185 63806647

© 2024 Sogears. Minden jog fenntartva.