بدنه موتور موتور DC بدون جاروبک از نظر ساختار شبیه به موتور سنکرون آهنربای دائم است، با این تفاوت که سیم پیچی قفس و دستگاه راه اندازی آن وجود ندارد. سیم پیچ استاتور آن می تواند تک فاز ساده یا بیش از سه فاز باشد. روش های اتصال سیم پیچ های آرمیچر عمدتاً شامل اتصال ستاره و مثلث می باشد. مدارهای کموتاسیون الکترونیکی عموماً دارای انواع پل و غیر پل هستند. ، آنها می توانند از تنوع های زیادی تشکیل شوند. در زیر تجزیه و تحلیل ساده ای از اصل کار متداول ترین موتور DC بدون جاروبک بدون جاروبک شش حالته ستاره دو-دو-سه فاز است.
ساختار موتور سه فاز دو قطبی براشلس DC
A، B و C سیم پیچ های سه فاز استاتور هستند که به ترتیب با دستگاه های کلید برق V1، V2، V3 در مدار کلید الکترونیکی متصل می شوند و روتور ردیاب سنسور موقعیت بر روی شفت چرخان موتور قرار می گیرد. . VP1، VP2 و VP3 به طور مساوی در یک انتهای موتور DC بدون جاروبک با اختلاف 120 درجه در ضریب فضایی توزیع شده اند. از طریق عمل صفحه سایه انداز دوار روی شفت موتور، موقعیت قطب مغناطیسی روتور با توجه به اینکه آیا یک دستگاه نوری الکترونیکی خاص توسط نور روشن می شود تعیین می شود.
اگر فاز A سیم پیچ استاتور در یک لحظه معین فعال شود، جریان با میدان مغناطیسی اصلی تولید شده توسط آهنربای دائمی روی روتور برای تولید گشتاور الکترومغناطیسی برهمکنش می کند، به طوری که روتور می چرخد و موقعیت آهنربای روتور تغییر می کند. یک سیگنال الکتریکی از طریق سنسور موقعیت. و سپس مدار سوئیچ الکترونیکی را کنترل کنید تا سیم پیچ هر فاز استاتور به نوبه خود روشن شود و جریان فاز استاتور با تغییر موقعیت روتور به ترتیب خاصی تغییر فاز دهد. به این ترتیب، توالی هدایت مدار سوئیچ الکترونیکی را می توان با زاویه چرخش روتور هماهنگ کرد تا اثر کموتاسیون مکانیکی به دست آید.
مدل ریاضی موتور DC بدون جاروبک
موتور سه فاز دو قطبی براشلس DC، ساختار روتور داخلی، اتصال ستاره‌ای سیم‌پیچ‌های استاتور و سه المان هال به طور مساوی با اختلاف 120 درجه در فضا توزیع شده‌اند. در عین حال، فرض می شود که موتور دارای ویژگی های زیر است:
(1) مدار مغناطیسی موتور اشباع نشده است و اثر جریان گردابی، کاهش هیسترزیس و واکنش آرمیچر نادیده گرفته می شود.
(2) کمتر از تأثیر گشتاور دندانه دار.
(3) دستگاه های قدرت در مدار کنترل همه دستگاه های سوئیچینگ ایده آل هستند.
معادله گشتاور
هنگامی که موتور DC در حالت کار عادی قرار دارد، گشتاور الکترومغناطیسی به گشتاور تولید شده از برهمکنش بین هادی و آهنربای دائمی پس از روشن شدن سیم پیچ آرمیچر اشاره دارد. هنگامی که موتور به طور معمول کار می کند، دو فاز سیم پیچ به طور همزمان روشن نگه داشته می شود، بنابراین توان الکترومغناطیسی Pm:
Pm=2EpIp
بدون توجه به تأثیر کموتاسیون جریان، گشتاور الکترومغناطیسی Te موتور برابر است با:
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
در فرمول، Ep مقدار اوج نیروی حرکتی موتور DC بدون جاروبک است.
Ip مقدار پیک فعلی موتور است
Ψp مقدار پیک اتصال شار الکترومغناطیسی موتور است
از فرمول می توان دریافت که گشتاور الکترومغناطیسی موتور با حداکثر جریان متناسب است
معادله حرکت
به طور کلی معادله حرکت سیستم است
Te – TL – Zw=J*dw/dt
در فرمول Te و TL گشتاور الکترومغناطیسی و گشتاور بار موتور هستند
W سرعت زاویه ای موتور است.
Z ضریب اصطکاک ویسکوز است
J لحظه اینرسی روتور موتور است
تجزیه و تحلیل مشخصه موتور DC بدون جاروبک
ویژگی های شروع
در شروع، از آنجایی که EMF پشتی صفر است، جریان آرمیچر برابر است با:
I=Ud -2△U/2R
در فرمول، Ud ولتاژ خط سیم پیچ های دو فازی است که توسط موتور روشن می شود.
△ U افت توان در مدار کنترل است.
R مقاومت داخلی سیم پیچ استاتور موتور است
به دلیل مقاومت داخلی کوچک، جریان آرمیچر هنگام راه اندازی به سرعت افزایش می یابد، بنابراین گشتاور الکترومغناطیسی راه اندازی بزرگ است، که می تواند به سرعت راه اندازی شود، و همچنین می تواند مستقیماً تحت بار راه اندازی شود. با افزایش سرعت، دافعه آرمیچر باعث می شود نیروی الکتروموتور القایی افزایش یابد، گشتاور موتور کاهش یافته و سرعت شتاب نیز کاهش می یابد و در نهایت وارد حالت کار عادی می شود و سرعت و جریان آرمیچر در این زمان پایدار است.
هنگامی که موتور بدون بار راه اندازی می شود، منحنی سرعت و جریان آرمیچر با زمان در شکل نشان داده شده است
ویژگی های مکانیکی
مشخصات مکانیکی به رابطه بین سرعت موتور و گشتاور الکترومغناطیسی اشاره دارد که ولتاژ DC Ud ثابت است. معادله مشخصات مکانیکی موتور DC بدون جاروبک به صورت زیر است:
n=15/ BlπR′Wфsquare (U-RI-L dI/dt)
پس از اتمام، می توانید دریافت کنید:
n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt
در فرمول Kt ضریب گشتاور موتور است
Ke ضریب نیروی الکتروموتور القایی موتور است
Ud ولتاژ خط است
مشاهده می شود که بین سرعت دورانی و گشتاور الکترومغناطیسی رابطه خطی وجود دارد. با این حال، در فرآیند عملیات واقعی، هنگامی که گشتاور الکترومغناطیسی بزرگتر می شود، واکنش آرمیچر یک اثر مغناطیس زدایی خاصی ایجاد می کند. در عین حال، با توجه به غیر خطی بودن دستگاه قدرت محرک مدار کنترل، انتهای منحنی مشخصه مکانیکی موتور به سمت پایین خم می شود. .
منحنی مشخصه مکانیکی موتور DC بدون جاروبک در شکل نشان داده شده است
ویژگی های تنظیم
مشخصه تنظیم به رابطه متغیر بین سرعت موتور و ولتاژ اعمال شده در زمانی که گشتاور الکترومغناطیسی موتور ثابت است اشاره دارد. هنگامی که موتور DC بدون جاروبک در حالت پایدار است، با نادیده گرفتن از دست دادن دستگاه برق که مدار کنترل را هدایت می کند، رابطه زیر وجود دارد.
Ud=raI به علاوه π/30*Ken
KTI-TL=π/30Zn
سپس رابطه بین سرعت و ولتاژ است
N=30/30 KTKe به اضافه πraZ*(KT Ud –ra –TL)
بنابراین، منحنی سرعت موتور DC بدون جاروبک در حال تغییر با Ud تحت گشتاور الکترومغناطیسی مختلف Te را می توان به دست آورد، Te1<><><>
موتور DC بدون جاروبک عملکرد کنترل خوبی دارد، اما زمانی که Ud کوچک است، گشتاور الکترومغناطیسی نیز کوچک است، گشتاور الکترومغناطیسی نیز کوچک است، گشتاور بار را نمی توان مهار کرد، و موتور را نمی توان راه اندازی کرد، بنابراین سرعت موتور کم است. صفر است و وقتی Ud افزایش می یابد هنگامی که از ولتاژ خط دروازه فراتر رود، موتور شروع به راه اندازی می کند و به تدریج به حالت ثابت می رسد. هنگامی که Ud بزرگتر است، سرعت نیز بزرگتر است. در عین حال، به دلیل وجود اصطکاک، مشخصه تنظیم از مبدا عبور نمی کند.
