Принцип работы двигателя постоянного тока

.Машина постоянного тока (машина постоянного тока) относится к вращающемуся двигателю, способному преобразовывать электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию (как двигатель постоянного тока) или преобразовывать механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока (как генератор постоянного тока). Это тип двигателя, который обеспечивает взаимное преобразование электрической и механической энергии. При работе в качестве двигателя он функционирует как двигатель постоянного тока, преобразуя электрическую энергию в механическую; при работе в качестве генератора он функционирует как генератор постоянного тока, преобразуя механическую энергию в электрическую.

 

Структура композиции

Конструкция двигателя постоянного тока должна состоять из двух основных частей: статора и ротора. Неподвижная часть двигателя постоянного тока во время работы называется статором. Основная функция статора — создание магнитного поля, которое состоит из основания двигателя, главных магнитных полюсов, реверсивных полюсов, торцевых крышек, подшипников и щеточных устройств. Часть, которая вращается во время работы, называется ротором, который в основном генерирует электромагнитный крутящий момент и наведенную электродвижущую силу. Это центр преобразования энергии в двигателях постоянного тока, поэтому его обычно называют якорем, состоящим из вала, сердечника якоря, обмотки якоря, коммутатора и вентилятора.

 

Главный магнитный полюс

Функция главного магнитного полюса заключается в создании магнитного поля воздушного зазора. Главный магнитный полюс состоит из двух частей: железного сердечника основного магнитного полюса и обмотки возбуждения. Железный сердечник обычно состоит из пластин кремнистой стали толщиной от 0,5 до 1,5 мм, которые спрессованы и склепаны вместе. Он разделен на две части: корпус шеста и башмаки полюса. Верхняя часть обмотки возбуждения называется полюсным корпусом, а нижняя часть, которая расширена, называется полюсными башмаками. Полюсные башмаки шире корпуса полюса, что позволяет регулировать распределение магнитного поля в воздушном зазоре и облегчает фиксацию обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения изготовлена ​​из изолированного медного провода и намотана вокруг сердечника основного магнитного полюса. Весь основной магнитный полюс крепится к основанию машины винтами.

Реверсивный полюс

Функция реверсивного полюса заключается в улучшении коммутации и уменьшении возможных коммутационных искр между электрической щеткой и коллектором во время работы двигателя. Обычно он устанавливается между двумя соседними основными магнитными полюсами и состоит из железного сердечника реверсивного полюса и обмотки реверсивного полюса. Обмотка реверсивного полюса выполнена из изолированных проводов, намотанных вокруг железного сердечника реверсивного полюса, причем число реверсивных полюсов равно числу основных магнитных полюсов.

 

База машины

Внешняя оболочка статора двигателя называется основанием. Функционирование станины двоякое:

Один используется для фиксации основного магнитного полюса, реверсивного полюса и торцевой крышки, а также для поддержки и фиксации всего двигателя;

Во-вторых, само основание машины также является частью магнитной цепи, образующей магнитный путь между магнитными полюсами. Часть, через которую проходит магнитный поток, называется магнитным ярмом. Чтобы основание машины имело достаточную механическую прочность и хорошую магнитную проводимость, его обычно изготавливают из литой стали или сваривают из стальных пластин.

 

Устройство электрической щетки

Устройство с электрической щеткой используется для подачи или извлечения постоянного напряжения и постоянного тока. Устройство электрической щетки состоит из электрической щетки, щеткодержателя, щеткодержателя и держателя щеткодержателя. Электрическая щетка помещена в щеткодержатель и сжата пружиной, обеспечивающей хороший скользящий контакт между щеткой и коллектором. Щетодержатель закреплен на щеткодержателе, который установлен на круглом гнезде щеткодержателя и должен быть изолирован друг от друга. Седло стержня щетки установлено на торцевой крышке или внутренней крышке подшипника, а положение по окружности можно регулировать. После регулировки это фиксируется.

 

(1) Железный сердечник арматуры

Сердечник якоря является основной частью основной магнитной цепи и служит для встраивания обмотки якоря. Общий железный сердечник якоря изготовлен из листов кремнистой стали толщиной 0,5 мм, перфорированных и ламинированных для уменьшения вихревых токов и потерь на гистерезис, возникающих в железном сердечнике якоря во время работы двигателя. Сложенный железный сердечник закрепляется на валу или кронштейне ротора. На внешнем круге железного сердечника имеются якорные пазы, в которые заделаны якорные обмотки.

(2) Обмотка якоря

Функция обмотки якоря заключается в создании электромагнитного крутящего момента и наведенной электродвижущей силы, и она является ключевым компонентом преобразования энергии в двигателях постоянного тока, поэтому ее называют якорем. Он состоит из множества катушек (далее компонентов), соединенных по определенным правилам. Катушки намотаны высокопрочным-эмалированным проводом или плоским медным проводом, обернутым стекловолокном. Края различных катушек разделены на верхний и нижний слои и заделаны в паз якоря. Изоляция между катушкой и железным сердечником, а также между верхним и нижним краями катушки должна поддерживаться в надлежащем состоянии. Чтобы центробежная сила не выбрасывала край катушки из паза, паз фиксируется пазовыми клиньями. Концевая соединительная часть катушки, выходящая из паза, обвязана термореактивной нетканой стеклянной лентой.

 

(3) Коммутатор

В двигателе постоянного тока коллектор оснащен электрическими щетками, которые могут преобразовывать внешнюю мощность постоянного тока в переменный ток в катушке якоря, сохраняя постоянным направление электромагнитного момента; В генераторе постоянного тока коммутатор оснащен электрическими щетками, которые могут преобразовывать переменную электродвижущую силу, индуцированную в катушке якоря, в прямую электродвижущую силу, создаваемую положительными и отрицательными электрическими щетками. Коллектор представляет собой цилиндрический корпус, состоящий из множества сегментов коллектора, изолированных между собой листами слюды.

 

(4)Вращающийся вал

Вал играет вспомогательную роль при вращении ротора и требует определенной степени механической прочности и жесткости. Обычно он изготавливается из круглой стали.

Основные категории

 

(5)генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока — это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. Он в основном используется в качестве источника питания для двигателей постоянного тока, электролиза, гальваники, электроплавки, зарядки и генераторов переменного тока. Хотя компоненты силового выпрямителя также используются в местах, где для преобразования переменного тока в постоянный необходим постоянный ток, с точки зрения некоторых аспектов производительности источники питания выпрямителя переменного тока не могут полностью заменить генераторы постоянного тока.

(6) двигатель постоянного тока

Вращающееся устройство, преобразующее энергию постоянного тока в механическую энергию. Статор электродвигателя создает магнитное поле, источник постоянного тока подает ток на обмотку ротора, а коммутатор поддерживает постоянным направление тока ротора и крутящий момент, создаваемый магнитным полем. Двигатели постоянного тока можно разделить на две категории в зависимости от того, оснащены ли они широко используемыми щеточными коммутаторами, включая коллекторные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.

Бесщеточный двигатель постоянного тока — это новый тип двигателя постоянного тока, разработанный в последние годы с развитием микропроцессорной технологии, применением новых силовых электронных устройств с высокой частотой переключения и низким энергопотреблением, а также оптимизацией методов управления и появлением недорогих-материалов с постоянными магнитами с высоким уровнем магнитной энергии.

(7)Принцип управления

Принцип управления бесщеточным двигателем постоянного тока заключается в том, что для того, чтобы заставить двигатель вращаться, блок управления должен сначала определить положение ротора двигателя, считываемое датчиком Холла, а затем определить порядок включения (или выключения) силовых транзисторов в инверторе в соответствии с обмоткой статора. AH, BH, CH (они называются силовыми транзисторами верхнего плеча) и AL, BL, CL (они называются силовыми транзисторами нижнего плеча) в инверторе заставляют ток течь через катушку двигателя последовательно, создавая прямое (или обратное) вращающееся магнитное поле, и взаимодействуют с магнитом ротора, чтобы заставить двигатель вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки. Когда ротор двигателя поворачивается в положение, в котором датчик Холла воспринимает другой набор сигналов, блок управления включает следующий набор силовых транзисторов, так что циклический двигатель может продолжать вращаться в том же направлении до тех пор, пока блок управления не решит остановить ротор двигателя и выключить силовые транзисторы (или включить только силовые транзисторы нижнего плеча); Если ротор двигателя должен быть реверсирован, порядок активации силового транзистора меняется на обратный.

 

В принципе, метод открытия силовых транзисторов можно представить следующим образом: AH, группа BL → группа AH, CL → BH, группа CL → BH, группа AL → CH, группа AL → группа CH, BL, но его нельзя открывать как AH, AL или BH, BL или CH, CL. Кроме того, поскольку электронные компоненты всегда имеют время срабатывания переключения, время срабатывания силового транзистора следует учитывать при выключении и включении. В противном случае, когда плечо (или нижнее плечо) не будет полностью выключено, нижнее плечо (или плечо) уже будет включено, что приведет к короткому замыканию между верхним и нижним плечами и выгоранию силового транзистора.

 

Когда двигатель вращается, блок управления сравнивает команду, состоящую из скорости и скорости ускорения/замедления, заданных водителем, со скоростью изменения сигнала датчика Холла (или рассчитанной программным обеспечением), чтобы определить, должен ли быть включен следующий набор переключателей (AH, BL или AH, CL или BH, CL или...), а также продолжительность времени включения. Если скорости недостаточно, ее продлят; если скорость слишком высока, она будет сокращена. Эту часть работы выполняет ШИМ. ШИМ — это способ определить, является ли скорость двигателя высокой или низкой, а способ генерации такой ШИМ — это основа для достижения более точного управления скоростью.

 

Высокоскоростное управление-должно учитывать, достаточно ли разрешения ЧАСОВ системы для определения времени обработки программных инструкций. Кроме того, метод доступа к данным об изменении сигнала датчика Холла также влияет на производительность процессора, точность принятия решений и производительность-в режиме реального времени. Что касается управления скоростью на низкой-скорости, особенно при запуске на низкой-скорости, изменения возвращаемого сигнала датчика Холла становятся медленнее. Очень важно извлечь сигнал, обработать его в нужное время и соответствующим образом настроить значения параметров управления в соответствии с характеристиками двигателя. Альтернативно, обратная связь по скорости может быть отрегулирована на основе изменений энкодера, чтобы увеличить разрешение сигнала и улучшить управление. Двигатель может работать плавно и хорошо реагировать, поэтому нельзя игнорировать целесообразность ПИД-регулирования. Как упоминалось ранее, бесщеточный двигатель постоянного тока представляет собой систему управления с замкнутым-контуром, поэтому сигнал обратной связи эквивалентен сообщению отделу управления, насколько скорость двигателя все еще отличается от целевой скорости, что является ошибкой. Знание ошибки, естественно, требует компенсации, которая может быть достигнута с помощью традиционных инженерных средств управления, таких как ПИД-регулирование. Однако состояние и среда контроля на самом деле сложны и постоянно-изменяются. Для достижения надежного и долговременного контроля факторы, которые необходимо учитывать, могут не полностью учитываться с помощью традиционного инженерного контроля. Поэтому нечеткое управление, экспертные системы и нейронные сети также будут включены в качестве важных теорий интеллектуального ПИД-управления.