Ventilmotor: Konstruktionsmerkmale und Funktionsprinzip, Vor- und Nachteile, Anzahl der Phasen

Präzisionssysteme erfordern viel Kontrolle. Zur Durchführung von Steuerfunktionen in solchen Systemen ist es üblich, einen Ventilmotor (VD) zu verwenden, der es ermöglicht, die Rechenleistung von mikroelektronischen Geräten zu erhöhen. Es verbessert auch die Eigenschaften von Gleichstrommotoren und bietet eine hohe Dichte an Langzeitdrehmoment.

Design-Merkmale

Diese Art von Elektromotor hat eine Standardausführung. Es besteht aus einem Rotor, der von einer Magnetscheibe, Statoren und Lagern gespielt wird. Alle Teile sind in einem robusten Koffer verpackt. Der HP-Stator ähnelt dem in asynchronen Geräten verwendeten. Sein Hauptelement ist ein Stahlkern, an dessen Umfang sich eine Kupferwicklung befindet. Es hängt von der Anzahl der Wicklungen ab, zu welchem ​​Typ der Ventilmotor gehört (einphasig, zweiphasig, dreiphasig).

Je nachdem, wie die Wicklungswindungen im Stator liegen, die Form seiner elektromotorischen Kraft kann sein:

1. Keystone (BLDC).
2. Sinusförmig (PMSM).

Die Form der Wicklung hat direkten Einfluss auf die Versorgung der Motoren. Die Stromänderung kann auch sinusförmig oder trapezförmig erfolgen.

Der Rotor besteht aus mehreren Permanentfeldmagneten. Zu seiner Herstellung wurden früher Ferritmagnete verwendet. Aber das Niveau ihrer magnetischen Induktion ist klein genug, so dass sie durch Legierungsprodukte ersetzt wurden. Seltenerdelemente, die es ermöglichen, das erforderliche Induktionsniveau zu erreichen und gleichzeitig den Rotor mehr zu machen kompakt.

Ein wesentlicher Bestandteil jedes bürstenlosen Motors ist der Rotorpositionssensor. Seine Arbeit kann sich stützen auf:

1. photoelektrisches Prinzip;
2. induktives Prinzip;
3. Hall-Effekt und andere Phänomene.

Der optische Positionssensor besteht aus drei stationären Fotodetektoren, die wiederum durch einen rotierenden Verschluss geschlossen werden. Seine Bewegung ist synchron mit der Bewegung des Rotors. Dank des Binärcodes des Sensors kann der Rotor in sechs verschiedenen Positionen arretiert werden. In eine Kombination von Steuerspannungen umgewandelt, regeln die Signale die Leistungsschalter nach einem speziellen Schema. Jede Phase des Betriebs des Elektromotors umfasst zwei Schlüssel, und zwei der drei Wicklungen sind an das Netz angeschlossen.

Der Positionssensor vom photoelektrischen Typ gehört zu den gebräuchlichsten, da er praktisch trägheitslos ist. Es ermöglicht Ihnen auch, die Verzögerung im Rückkopplungskanal zu eliminieren.

Funktionsprinzip

Je nach Konstruktionsmerkmalen und technischen Merkmalen unterscheidet man einen asynchronen, synchronen und induktiven bürstenlosen Motor. Das Funktionsprinzip jedes von ihnen basiert auf der Induktion variabler Magnetpole am Rotor. Beim Anlegen einer Spannung beginnt er sich entsprechend den Statorpolen zu drehen, wodurch der Magnetfeldwiderstand minimiert wird.

Die Rotorstatusinformationen werden als Werkzeug zur Steuerung der Spannungsphase verwendet. Die Signale werden der ungesättigten Winkelphase der Induktivität so überlagert, dass ihr Maximalwert mit dem minimalen Polwiderstand übereinstimmt.

Damit sich hohe Voltsekunden nicht negativ auf die funktionierende Elektronik auswirken, Bei niedrigen Motordrehzahlen sollte eine Phasenstrombegrenzung vorgesehen werden. Die Rolle der Begrenzer übernehmen in diesem Fall Sensoren. Bei hohen Geschwindigkeiten ist keine Strombegrenzung erforderlich.

Der ausgeglichene Winkel der Einzelimpuls-Steuerspannung optimiert die Geräteleistung. Der Prozess seiner Umwandlung wird in Form einer Bahn der Blindenergie anschaulich demonstriert. Für den Leistungsbereich ist die in mechanische Energie umgewandelte Leistung zuständig. Ein Stromausfall führt dazu, dass überschüssige oder Restenergie auf den Stator übertragen wird. Der Einfluss des Magnetfeldes auf einen funktionierenden bürstenlosen Elektromotor ist minimal. Dies unterscheidet das VD von anderen ähnlichen Geräten.

Vorteile und Nachteile

Elektromotoren dieses Typs werden in großem Umfang auf dem Gebiet der Herstellung und der Industrie verwendet. Dies liegt an den folgenden Vorteilen von VD:

1. ein breites Intervall zum Modifizieren der Drehzahl;
2. die genaueste Positionierung;
3. High-Speed-Performance und hohe Dynamik;
4. kostengünstige Wartung;
5. ausreichender Explosionsschutz;
6. Widerstand gegen schwere Lasten während der Drehung;
7. weiche Gangschaltung;
8. guter Wirkungsgrad von über 90%;
9. große Arbeitsressource und Lebensdauer.

Während des Langzeitbetriebs des Ventilmotors tritt keine gefährliche Überhitzung der Hauptelemente auf, was den Betrieb effizienter und sicherer macht.

Diese Art von Elektromotor hat bestimmte Nachteile. Sie äußern sich in einer komplexen Steuerung und einem hohen Geräuschpegel im Betrieb. Zu den offensichtlichen Nachteilen gehört auch der hohe Preis aufgrund der Verwendung von teuren Permanentmagneten, die bei der Herstellung des Rotors verwendet werden.

Anzahl der Phasen

Der Ventilmotor kann wie andere Gerätetypen mit Gleich- und Wechselstrom betrieben werden. Es gibt Motoren, die für eine unterschiedliche Anzahl von Phasen ausgelegt sind.

Einzelphase gehört zur Kategorie der einfachsten und hat die minimale Anzahl von Verbindungen mit der Elektronik. Es zeichnet sich durch Pulsation, hohes Drehmoment aus. Ein einphasiges Gerät kann nicht bei allen Winkelpositionen starten, es wird in Installationen verwendet, bei denen es auf hohe Geschwindigkeiten ankommt.

Zweiphasenmotor aktiviert den Luftspalt und mit zusätzlicher Abstimmung wird eine Asymmetrie in den Rotorpolen erzeugt. Hat ein hohes Drehmoment, das während des Betriebs negative Folgen haben kann.

Drehstromgerät zeigt Effizienz beim Anfahren und bei der Drehmomenterzeugung ohne viele Phasen zu involvieren. Mit gerader Polzahl optimal für Technologien, bei denen hohe Leistungen bei niedrigen Drehzahlen eine wichtige Rolle spielen (z. B. bei Pumpen). Im Betrieb werden hohe Drehmomente und hohe Geräuschpegel erzeugt.

Vierphasenmotor ohne Nachteile durch zu hohes Drehmoment und das Vorhandensein von Pulsationen. Seine charakteristische hohe Leistung und Kosten erlauben jedoch keine weit verbreitete Verwendung eines solchen Motors in verschiedenen Geräten.