Дүние жүзінде тұтынылатын электр энергиясының жартысына жуығы қозғалтқыштарға жұмсалады, сондықтан қозғалтқыштардың жоғары ПӘК әлемдік энергетикалық мәселелерді шешудің ең тиімді шарасы деп аталады.
Жалпы айтқанда, бұл магнит өрісінде ағып жатқан ток тудыратын күштің айналмалы әрекетке айналуын білдіреді және кең мағынада сызықтық әрекетті де қамтиды.Қозғалтқышпен басқарылатын қуат көзінің түріне сәйкес оны тұрақты ток қозғалтқышы және айнымалы ток қозғалтқышы деп бөлуге болады.Қозғалтқыштың айналу принципі бойынша оны шамамен келесі санаттарға бөлуге болады.(арнайы қозғалтқыштардан басқа)
Айнымалы ток қозғалтқышы Қылшықты қозғалтқыш: Кеңінен қолданылатын щеткалы қозғалтқыш әдетте тұрақты ток қозғалтқышы деп аталады.Токты ауыстыру үшін «щетка» (статор жағы) және «коммутатор» (зәкір жағы) деп аталатын электрод дәйекті түрде байланысады, осылайша айналмалы әрекетті орындайды.Қылқаламсыз тұрақты ток қозғалтқышы: оған щеткалар мен коммутаторлар қажет емес, токты ауыстыру және айналуды орындау үшін транзисторлар сияқты коммутациялық функцияларды пайдаланады.Қадамдық қозғалтқыш: Бұл қозғалтқыш импульстік қуатпен синхронды түрде жұмыс істейді, сондықтан оны импульстік қозғалтқыш деп те атайды.Оның ерекшелігі дәл позициялау операциясын оңай жүзеге асыра алады.Асинхронды қозғалтқыш: Айнымалы ток статорды айналмалы магнит өрісін тудырады, бұл роторды индукцияланған ток шығарады және оның өзара әрекеттесуі кезінде айналады.Айнымалы ток (айнымалы ток) қозғалтқышы Синхронды қозғалтқыш: айнымалы ток айналмалы магнит өрісін жасайды, ал магнит полюстері бар ротор тартылыс әсерінен айналады.Айналу жылдамдығы қуат жиілігімен синхрондалады.
Ток, магнит өрісі және күш туралы Ең алдымен, қозғалтқыш принципін келесі түсіндіруді жеңілдету үшін ток, магнит өрісі және күш туралы негізгі заңдарды/ережелерді қарастырайық.Сағыныш сезімі болғанымен, магниттік компоненттерді жиі қолданбасаңыз, бұл білімді ұмыту оңай.
Мотор қалай айналады?1) қозғалтқыш магниттер мен магниттік күштің көмегімен айналады.Айналмалы білігі бар тұрақты магниттің айналасында ① магнитті айналдырыңыз (айналмалы магнит өрісін тудыру үшін), ② N полюсінің және S полюсінің әртүрлі полюстері тартатын және бірдей деңгейдің тебетін принципі бойынша, ③ магнитті айналмалы білік айналады.
Сымда ағып жатқан ток оның айналасында айналатын магнит өрісін (магниттік күш) тудырады, осылайша магнит айналады, бұл шын мәнінде осымен бірдей әрекет күйі.
Сонымен қатар, сым катушкаға оралған кезде магниттік күш синтезделеді, үлкен магнит өрісі ағыны (магниттік ағын) пайда болады, нәтижесінде N-полюс және S-полюс пайда болады.Сонымен қатар, темір өзегін катушка тәрізді өткізгішке енгізу арқылы магнит өрісінің сызықтары оңай өтеді және күшті магниттік күш тудыруы мүмкін.2) Нақты айналмалы қозғалтқыш Мұнда айналмалы электр машинасының практикалық әдісі ретінде үш фазалы айнымалы ток пен катушканы қолдану арқылы айналмалы магнит өрісін өндіру әдісі енгізілген.(Үш фазалы айнымалы ток – фазалық интервалы 120 болатын айнымалы ток сигналы.) Темір өзекке оралған катушкалар үш фазаға бөлінеді, ал U-фазалық катушкалар, V-фазалық катушкалар және W-фазалық катушкалар аралықта орналасады. 120. Жоғары кернеулі катушкалар N полюстерді, ал төмен кернеулі катушкалар S полюстерін тудырады.Әрбір фаза синустық толқынға сәйкес өзгереді, сондықтан әрбір катушка және оның магнит өрісі (магниттік күш) тудыратын полярлық (N полюсі, S полюсі) өзгереді.Осы уақытта N полюсті тудыратын катушкаларды қарап шығыңыз және оларды U-фазалық катушка →V-фазалы катушка →W-фазалық катушка →U-фазалық катушка ретімен өзгертіңіз, осылайша айналады.Шағын қозғалтқыштың құрылымы Төмендегі суретте қадамдық қозғалтқыштың, щеткалы тұрақты ток қозғалтқышының және щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышының жалпы құрылымы мен салыстырылуы көрсетілген.Бұл қозғалтқыштардың негізгі компоненттері негізінен катушкалар, магниттер және роторлар болып табылады.Сонымен қатар, әртүрлі түрлеріне байланысты олар катушкалар бекітілген түрге және магнитті тұрақты түрге бөлінеді.
Мұнда щетканың тұрақты қозғалтқышының магниті сыртқы жағынан бекітіледі, ал катушкалар ішкі жағынан айналады.Щетка мен коммутатор катушкаға қуат беруге және ток бағытын өзгертуге жауапты.Мұнда щеткасыз қозғалтқыштың орамы сыртқы жағынан бекітіліп, магнит ішкі жағынан айналады.Қозғалтқыштардың әртүрлі түрлеріне байланысты олардың құрылымы негізгі құрамдас бөліктер бірдей болса да әртүрлі.Ол әр бөлімде егжей-тегжейлі түсіндіріледі.Қылқалам қозғалтқышы Қылқалам қозғалтқышының құрылымы Төменде модельде жиі қолданылатын щеткалы тұрақты ток қозғалтқышының сыртқы түрі және кәдімгі екі полюсті (екі магнит) үш ұялы (үш орам) қозғалтқыштың жарылған схемалық диаграммасы берілген.Мүмкін, көптеген адамдар қозғалтқышты бөлшектеу және магнитті алу тәжірибесі бар.Қылқалам тұрақты қозғалтқышының тұрақты магниті бекітілгенін, ал щетканың тұрақты ток қозғалтқышының катушкасы ішкі орталықтың айналасында айнала алатынын көруге болады.Бекітілген жағы «статор», ал айналмалы жағы «ротор» деп аталады.
Қылқалам қозғалтқышының айналу принципі ① Бастапқы күйден сағат тіліне қарсы бұраңыз А катушкасы жоғарыда, қуат көзін щеткаға қосады және сол жағы (+) және оң жағы (-) болсын.Сол жақ щеткадан коммутатор арқылы А катушкасына үлкен ток өтеді.Бұл A катушкасының жоғарғы бөлігі (сыртқы) S полюсіне айналатын құрылым.А катушкасының ток күшінің 1/2 бөлігі сол жақ щеткадан В орамына және С катушкасынан А катушкасына қарама-қарсы бағытта ағып жатқандықтан, В катушкасының және С катушкасының сыртқы жақтары әлсіз N полюске айналады (суретте сәл кішірек әріптермен белгіленген). сурет).Осы катушкаларда пайда болатын магнит өрісі және магниттердің итерілуі мен тартылуы катушкаларды сағат тіліне қарсы айналдырады.② одан әрі сағат тіліне қарсы айналдыру.Әрі қарай, оң жақ щетка А катушкасы сағат тіліне қарсы 30 градусқа айналатын күйде екі коммутатормен байланыста болады деп болжанады.А катушкасының тогы сол жақ щеткадан оң жақ щеткаға үздіксіз ағады, ал орамның сыртқы жағы S полюсін сақтайды.А катушкасы сияқты ток В катушкасынан өтеді, ал В катушкасының сырты күштірек N-полюске айналады.С катушкасының екі ұшы щеткалар арқылы қысқа тұйықталғандықтан, ток өтпейді және магнит өрісі пайда болмайды.Бұл жағдайда да ол сағат тіліне қарсы айналу күшіне ұшырайды.③-дан ④-ге дейін жоғарғы орам солға жылжыған күшті үздіксіз қабылдайды, ал төменгі катушкалар оңға қарай қозғалатын күшті үздіксіз қабылдайды және сағат тіліне қарсы айналуды жалғастырады.Орам әрбір 30 градус сайын ③ және ④ айналатын кезде, орам орталық көлденең осьтен жоғары орналасқанда, катушканың сыртқы жағы S полюске айналады;Орам төмен орналасқанда, ол N полюске айналады және бұл қозғалыс қайталанады.Басқаша айтқанда, жоғарғы орамға бірнеше рет солға қозғалатын күш әсер етеді, ал төменгі орамға оңға (екеуі де сағат тіліне қарсы) қозғалатын күш бірнеше рет әсер етеді.Бұл ротордың әрқашан сағат тіліне қарсы айналуына әкеледі.Қуат көзі қарама-қарсы сол жақ щеткаға (-) және оң жақ щеткаға (+) қосылса, катушкада қарама-қарсы бағыттағы магнит өрісі пайда болады, сондықтан орамға түсірілетін күштің бағыты да сағат тілімен бұрыла отырып, қарама-қарсы болады. .Сонымен қатар, қуат көзі ажыратылған кезде, щетка қозғалтқышының роторы айналуды тоқтатады, себебі оның айналуын қамтамасыз ететін магнит өрісі жоқ.Үш фазалы толық толқынды щеткасыз қозғалтқыш Үш фазалы толық толқынды щеткасыз қозғалтқыштың сыртқы түрі мен құрылымы
Ішкі құрылымның схемасы және үш фазалы толық толқынды щеткасыз қозғалтқыштың катушкаларын қосудың эквивалентті тізбегі Келесі - ішкі құрылымның схемалық диаграммасы және катушка қосылымының эквивалентті схемасы.Ішкі құрылым диаграммасы 2 полюсті (2 магнит) 3 ұялы (3 катушка) қозғалтқыштың қарапайым мысалы болып табылады.Бұл полюстер мен слоттардың саны бірдей щетка қозғалтқышының құрылымына ұқсас, бірақ катушкалар жағы бекітілген және магнит айналуы мүмкін.Әрине, щетка жоқ.Бұл жағдайда катушка Y-қосылым әдісін қабылдайды, ал жартылай өткізгіш элемент орамға ток беру үшін пайдаланылады, ал токтың түсуі мен шығуы айналмалы магниттің орнына сәйкес басқарылады.Бұл мысалда магниттің орнын анықтау үшін Холл элементі пайдаланылады.Холл элементі катушкалар арасында орналасқан және магнит өрісінің кернеулігіне сәйкес жасалған кернеуді анықтайды және оны позиция туралы ақпарат ретінде пайдаланады.Жоғарыда келтірілген FDD шпиндельді қозғалтқышының кескінінде позицияны анықтау үшін катушкалар мен катушкалар арасында Холл элементі (ораманың үстінде) бар екенін көруге болады.Холл элементі - белгілі магниттік сенсор.Магнит өрісінің шамасын кернеу шамасына түрлендіруге болады, ал магнит өрісінің бағытын оң және теріс түрінде көрсетуге болады.
Үш фазалы толық толқынды щеткасыз қозғалтқыштың айналу принципі Әрі қарай, щеткасыз қозғалтқыштың айналу принципі ① ~ ⑥ қадамдарына сәйкес түсіндіріледі.Оңай түсіну үшін мұнда тұрақты магнит дөңгелектен төртбұрышқа дейін жеңілдетілген.① Үш фазалы орамда орам 1 сағаттың 12 сағат бағытында, 2 катушкасы сағаттың 4 бағытына, ал 3 катушка 8 сағатына бекітілсін. сағаттың сағат бағыты.2 полюсті тұрақты магниттің N полюсі сол жақта, ал S полюсі оң жақта болсын, айнала алады.Орамның сыртында S-полюсті магнит өрісін генерациялау үшін 1-ші катушкаға Io ток өтеді.Io/2 тогы катушканың сыртында N-полюсті магнит өрісін генерациялау үшін катушкадан 2 және катушкадан 3 ағады.2-ші катушкалар мен 3-ші катушкалардың магнит өрістерін векторлық синтездеу кезінде N-полюсті магнит өрісі төменге қарай түзіледі, ол бір катушка арқылы ток Io өткенде және магнитке қосылған кезде пайда болатын магнит өрісінің өлшемінен 0,5 есе үлкен. орамның өрісі 1, ол 1,5 есеге айналады.Бұл тұрақты магнитке қатысты бұрышы 90 болатын құрама магнит өрісін жасайды, осылайша максималды моментті жасауға болады және тұрақты магнит сағат тілімен айналады.Орамның 2 тогы азайған кезде және катушканың 3 тогы айналу жағдайына сәйкес ұлғайған кезде пайда болатын магнит өрісі де сағат тілімен айналады және тұрақты магнит те айналуды жалғастырады.② 30 градусқа айналдырған кезде Io ток катушкаға 1 құяды, осылайша орамдағы ток 2 нөлге тең болады, ал Io ток катушкадан 3 шығады. 1 катушканың сыртқы жағы S полюсіне айналады, ал катушканың 3 сыртқы жағы N полюске айналады.Векторларды біріктіргенде, генерацияланатын магнит өрісі ток Io катушка арқылы өткенде пайда болатын √3(≈1,72) есе болады.Бұл сонымен қатар тұрақты магниттің магнит өрісіне қатысты 90 бұрышта нәтижелі магнит өрісін тудырады және сағат тілімен айналады.1 катушкасының кіріс тогы Io айналу жағдайына сәйкес азайған кезде, катушканың 2 кіріс тогы нөлден артады, ал катушканың 3 шығыс тогы Io-ға дейін өседі, нәтижесінде пайда болатын магнит өрісі де сағат тілімен айналады, және тұрақты магнит айналуын жалғастырады.Әрбір фазалық ток синусоидалы деп есептесек, мұндағы ток мәні io× sin (π 3) = io× √ 32. Магнит өрісінің векторлық синтезі арқылы жалпы магнит өрісі (√ 32) 2× 2 = 1,5 есе көп. катушкалар тудыратын магнит өрісі.※.Әрбір фазалық ток синустық толқын болған кезде, тұрақты магнит қай жерде орналасқанына қарамастан, векторлық құрама магнит өрісінің шамасы катушкалар тудыратын магнит өрісінің 1,5 есесіне тең және магнит өрісі 90 градус бұрышты құрайды. тұрақты магниттің магнит өрісі.③ 30 градусқа айналуды жалғастыру жағдайында ток Io/2 катушка 1, ток Io/2 катушка 2, ток Io катушкадан 3 шығады. 1 катушканың сыртқы жағы S полюсіне айналады. , катушканың 2 сыртқы жағы S полюсіне, ал 3 орамының сыртқы жағы N полюсіне айналады.Векторларды біріктіргенде, генерацияланатын магнит өрісі Io ток катушка арқылы өткенде пайда болатын 1,5 есеге (① сияқты).Мұнда тұрақты магниттің магнит өрісіне қатысты бұрышы 90 градус болатын синтетикалық магнит өрісі де пайда болады және сағат тілімен айналады.④～⑥ ① ~ ③ сияқты бұраңыз.Осылайша, егер катушкаға түсетін ток тұрақты магниттің орнына сәйкес үздіксіз ауысса, тұрақты магнит бекітілген бағытта айналады.Сол сияқты, егер ток қарама-қарсы бағытта ағып, синтетикалық магнит өрісі керісінше болса, ол сағат тіліне қарсы айналады.Келесі суретте ①-ден ⑥-ге дейінгі әрбір қадамдағы әрбір катушканың ток күші көрсетілген.Жоғарыдағы кіріспе арқылы біз ағымдағы өзгерістер мен айналу арасындағы байланысты түсінуіміз керек.қадамдық қозғалтқыш - бұл айналу бұрышы мен жылдамдығын импульстік сигналмен синхронды және дәл басқара алатын қозғалтқыштың бір түрі.Қадамдық қозғалтқыш «импульстік қозғалтқыш» деп те аталады.Қадамдық қозғалтқыш позициялауды қажет ететін жабдықта кеңінен қолданылады, себебі ол позиция сенсорын пайдаланбай, тек ашық циклды басқару арқылы дәл позицияны жүзеге асыра алады.Қадамдық қозғалтқыштың құрылымы (екі фазалы биполярлы) Сыртқы түрдегі мысалдарда HB (гибридті) және PM (тұрақты магнит) сатылы қозғалтқыштардың сыртқы түрі келтірілген.Ортадағы құрылым диаграммасы да HB және PM құрылымын көрсетеді.Қадамдық қозғалтқыш - қозғалмайтын катушкасы және айналатын тұрақты магниті бар құрылым.Оң жақтағы сатылы қозғалтқыштың ішкі құрылымының тұжырымдамалық диаграммасы екі фазалы (екі топ) катушкаларды пайдаланатын PM қозғалтқышының мысалы болып табылады.Қадамдық қозғалтқыштың негізгі құрылымының мысалында катушкалар сыртында, ал тұрақты магнит ішкі жағында орналасқан.Екі фазадан басқа, үш фаза және бес бірдей фазасы бар катушкалардың көптеген түрлері бар.Кейбір сатылы қозғалтқыштардың басқа да әртүрлі құрылымдары бар, бірақ олардың жұмыс істеу принциптерін енгізу үшін бұл құжат қадамдық қозғалтқыштардың негізгі құрылымын береді.Осы мақала арқылы мен қадамдық қозғалтқыш негізінен катушкаларды бекіту және тұрақты магнит айналу құрылымын қабылдайтынын түсінемін деп үміттенемін.Қадамдық қозғалтқыштың негізгі жұмыс принципі (бір фазалы қоздыру) Келесі қадамдық қозғалтқыштың негізгі жұмыс принципін енгізу үшін қолданылады.① Ток катушканың 1 сол жағынан кіріп, 1 катушкасының оң жағынан шығады. 2 катушка арқылы ток өтуіне жол бермеңіз. Бұл кезде сол орамның 1 ішкі жағы N болады, ал оң орам 1 S болады. Сондықтан ортаңғы тұрақты магнит катушканың 1 магнит өрісімен тартылып, сол жақ S және оң жақ N күйінде тоқтайды.. ② 1 катушкадағы токты тоқтатыңыз, осылайша ток катушканың 2 жоғарғы жағынан еніп, 2 катушканың төменгі жағынан ағып шығады. Жоғарғы катушканың 2 ішкі жағы N болады, ал төменгі катушканың 2 ішкі жағы S болады. Тұрақты магнит магнит өрісімен тартылып, сағат тілімен 90 айналуын тоқтатады.③ 2-ші катушкадағы токты тоқтатыңыз, осылайша ток 1-ораманың оң жағынан ағып, 1-ші катушканың сол жағынан ағып кетеді. Сол жақтағы орамның 1 іші S, ал оң жақ катушканың 1 ішкі жағы болады. N-ге айналады.. Тұрақты магнит өзінің магнит өрісімен тартылады және тоқтау үшін сағат тілімен тағы 90 градусқа айналады.④ 1-ші орамдағы токты тоқтатыңыз, осылайша ток катушканың 2 төменгі жағынан кіріп, 2-ші катушканың жоғарғы жағынан ағып кетеді. Жоғарғы катушканың 2 ішкі жағы S болады, ал ішкі жағы S болады. төменгі катушкалар 2 N болады. Тұрақты магнит өзінің магнит өрісімен тартылады және тоқтау үшін сағат тілімен тағы 90 градусқа айналады.Қадамдық қозғалтқышты жоғарыда көрсетілген ретпен катушка арқылы өтетін токты электронды тізбек арқылы ①-ден ④-ге ауыстыру арқылы айналдыруға болады.Бұл мысалда әрбір ауыстырып-қосқыш әрекеті қадамдық қозғалтқышты 90-ға айналдырады. Сонымен қатар, ток белгілі бір катушка арқылы үздіксіз ағып жатқанда, ол тоқтау күйін сақтай алады және қадамдық қозғалтқышты ұстау моментіне ие етеді.Айтпақшы, егер катушка арқылы өтетін ток кері болса, қадамдық қозғалтқышты кері бағытта бұруға болады.
