מנוע שסתום: תכונות עיצוב ועיקרון הפעולה, יתרונות וחסרונות, מספר שלבים

מערכות דיוק דורשות שליטה רבה. לביצוע פונקציות בקרה במערכות כאלה, נהוג להשתמש במנוע שסתום (VD), המאפשר להגדיל את יכולות המחשוב של ציוד מיקרו-אלקטרוני. זה גם משפר את המאפיינים של מנועי DC, ומספק צפיפות גבוהה של מומנט לטווח ארוך.

מאפייני עיצוב

סוג זה של מנוע חשמלי יש עיצוב סטנדרטי. הוא מורכב מרוטור, המופעל על ידי דיסק מגנטי, סטטורים ומסבים. כל החלקים סגורים במארז חזק. הסטטור של HP דומה לזה המשמש בהתקנים אסינכרוניים. האלמנט העיקרי שלו הוא ליבת פלדה, שלאורך ההיקף שלה נמצא מתפתל נחושת. זה תלוי במספר הפיתולים לאיזה סוג ישתייך מנוע השסתום (חד-פאזי, דו-פאזי, תלת-פאזי).

תלוי איך ממוקמים הסיבובים המתפתלים בסטטור, צורת הכוח האלקטרומוטיבי שלו יכולה להיות:

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

לצורת הפיתול יש השפעה ישירה על אופן אספקת המנועים. השינוי בזרם החשמלי יכול להתרחש גם בצורה סינוסואידית או טרפזית.

הרוטור מורכב ממספר מגנטים בשדה קבוע. בעבר שימשו מגנטים של פריט לייצורו. אבל רמת האינדוקציה המגנטית שלהם קטנה מספיק, אז הם הוחלפו במוצרי סגסוגת. יסודות אדמה נדירים, המאפשרים להשיג את רמת האינדוקציה הנדרשת ובו בזמן להפוך את הרוטור ליותר קוֹמפָּקטִי.

חלק בלתי נפרד מכל מנוע ללא מברשות הוא חיישן מיקום הרוטור. עבודתו יכולה להתבסס על:

1. עקרון פוטואלקטרי;
2. עקרון אינדוקטיבי;
3. אפקט הול ותופעות אחרות.

חיישן המיקום הפוטואלקטרי מורכב משלושה גלאי פוטו נייחים, הנסגרים בתורם על ידי תריס מסתובב. התנועה שלו היא סינכרונית עם תנועת הרוטור. הודות לקוד הבינארי מהחיישן, ניתן לנעול את הרוטור בשישה מצבים שונים. בהמרה לשילוב של מתחי בקרה, האותות מווסתים את מתגי הכוח על פי תכנית מיוחדת. כל שלב של פעולת המנוע החשמלי כולל שני מפתחות, ושניים משלושת הפיתולים מחוברים לרשת.

חיישן המיקום מהסוג הפוטואלקטרי שייך לקטגוריה של הנפוצים ביותר, מכיוון שהוא כמעט חסר אינרציה. זה גם מאפשר לך לבטל את העיכוב בערוץ המשוב.

עקרון הפעולה

בהתאם למאפייני העיצוב והמאפיינים הטכניים, מובחן מנוע ללא מברשות אסינכרוני, סינכרוני ואינדוקטיבי. עקרון הפעולה של כל אחד מהם מבוסס על אינדוקציה של קטבים מגנטיים משתנים על הרוטור. כאשר מתח מופעל, הוא מתחיל להסתובב בהתאם לקטבי הסטטור, וכתוצאה מכך התנגדות השדה המגנטי ממוזערת.

מידע סטטוס הרוטור משמש ככלי לשליטה על שלב המתח. האותות מונחים על השלב הבלתי רווי הזוויתי של השראות באופן שהערך המרבי שלו עולה בקנה אחד עם התנגדות הקוטב המינימלית.

כדי שלשניות וולט גבוה אין השפעה שלילית על האלקטרוניקה העובדת, יש לספק הגבלת זרם פאזה במהירויות מנוע נמוכות. תפקיד המגבילים במקרה זה מבוצע על ידי חיישנים. במהירויות גבוהות, אין צורך בהגבלת זרם.

הזווית השווה של מתח בקרת הדופק הבודד מייעלת את ביצועי הציוד. תהליך השינוי שלו מודגם בבירור בצורה של מסלול של אנרגיה תגובתית. הכוח המומר לאנרגיה מכנית אחראי על אזור הכוח. הפסקת חשמל מובילה לכך שאנרגיה עודפת או שיורית מועברת לסטטור. השפעת השדה המגנטי על מנוע חשמלי שעובד ללא מברשות היא מינימלית. זה מבדיל את ה-VD ממכשירים דומים אחרים.

יתרונות וחסרונות

מנועים חשמליים מסוג זה נמצאים בשימוש נרחב בתחומי הייצור והתעשייה. זה נובע מהיתרונות הבאים של VD:

1. מרווח רחב לשינוי מהירות הסיבוב;
2. המיקום המדויק ביותר;
3. ביצועים במהירות גבוהה ודינמיקה גבוהה;
4. תחזוקה חסכונית;
5. הגנה מספקת מפני פיצוצים;
6. התנגדות לעומסים כבדים במהלך סיבוב;
7. העברת הילוכים רכה;
8. יעילות טובה העולה על 90%;
9. משאב עבודה וחיי שירות נהדרים.

במהלך פעולה ארוכת טווח של מנוע השסתום, לא מתרחשת התחממות יתר מסוכנת של האלמנטים העיקריים, מה שהופך את תהליך פעולתו ליעיל ובטוח יותר.

לסוג זה של מנוע חשמלי יש חסרונות מסוימים. הם מתבטאים במערכת בקרה מורכבת ורמת רעש גבוהה במהלך הפעולה. כמו כן, החסרונות הברורים כוללים את המחיר הגבוה הנובע משימוש במגנטים קבועים יקרים המשמשים בייצור הרוטור.

מספר שלבים

מנוע השסתום, כמו סוגים אחרים של מכשירים, יכול לפעול על זרם ישיר וחילופין. ישנם מנועים המיועדים למספר שונה של שלבים.

שלב בודד שייך לקטגוריה של הפשוטים ביותר, בעל המספר המינימלי של חיבורים עם אלקטרוניקה. הוא מאופיין בפעימה, מומנט גבוה. מכשיר חד פאזי לא יכול להתחיל בכל עמדות זוויתיות, הוא משמש במתקנים שבהם מהירות גבוהה חשובה.

מנוע דו פאזי מפעיל את מרווח האוויר, ועם כוונון נוסף נוצרת אסימטריה בעמודי הרוטור. יש מומנט גבוה, אשר יכול לעורר השלכות שליליות במהלך הפעולה.

מכשיר תלת פאזי מראה יעילות בהתנעה וביצירת מומנט מבלי לערב מספר רב של שלבים. עם מספר זוגי של קטבים, זה אופטימלי עבור טכנולוגיה שבה הספק גבוה משחק תפקיד חשוב במהירויות פעולה נמוכות (למשל, עבור משאבות). במהלך הפעולה נוצר מומנט גבוה ורמות רעש גבוהות.

מנוע ארבעה פאזי הוא נטול חסרונות עקב מומנט יתר ונוכחות של פעימות. עם זאת, ההספק והעלות האופייניים לו אינם מאפשרים שימוש נרחב במנוע כזה בציוד שונה.