Motore della valvola: dispositivo e principio di funzionamento. Motore sincrono e asincrono
Il trasferimento di motori elettrici dall'unità di controllo del collettore a dispositivi di controllo a semiconduttore ha permesso di ottimizzare le unità di potenza. La modernizzazione ha influenzato sia i parametri di potenza che le caratteristiche strutturali. La differenza più pronunciata è stata la riduzione delle dimensioni, che ha permesso l'uso di tali unità in dispositivi e installazioni di piccole dimensioni. Un tipico esempio di azionamento senza spazzole è un motore a valvole funzionante in condizioni corrente continua Fornisce vantaggi tecnici ed economici significativi nel processo di funzionamento, ma non è esente da inconvenienti.
Progettazione e costruzione del motore
L'infrastruttura tecnica è formata da due segmenti: direttamente dalla meccanica e dal gestore del complesso. Dal punto di vista del dispositivo strutturale, l'unità è in molti modi simile al riempimento tradizionale di motori rotativi elettromeccanici. Di conseguenza, il rotore, lo statore e l'avvolgimento fanno parte del motore elettrico. Inoltre, lo statore è un insieme di fogli isolati separati realizzati in lega di acciaio. Nel processo, contribuiscono alla riduzione delle correnti parassite. È solo l'avvolgimento, che può avere un numero diverso di fasi. Il riempimento dell'elemento è formato da un'anima d'acciaio e l'avvolgimento è una fibra di rame. Per protezione, viene utilizzato un caso, sulla superficie di cui sono forniti anche i mezzi di attacco fisico.
Per quanto riguarda il rotore, è formato da magneti permanenti. A seconda della modifica, può contenere fino a sedici coppie di poli alternati. In precedenza, i magneti in ferrite venivano utilizzati per la produzione di rotori, grazie alla loro convenienza. Oggi, le caratteristiche prestazionali del motore a valvole vengono alla ribalta - in particolare, la coppia, che varia da 1 a 70 Nm. La frequenza di produzione media è nell'intervallo di 2-4 mila giri. Per raggiungere questi indicatori è necessario un magnete con un alto grado di induzione, quindi i produttori passano all'uso di leghe di terre rare. Tali magneti non solo offrono prestazioni più elevate, ma hanno anche dimensioni più ridotte. In parte, questa transizione ha anche contribuito all'ottimizzazione delle dimensioni del motore della valvola. Dovremmo anche prendere in considerazione i componenti del segmento di controllo.
Sistema di controllo
Se la parte elettromeccanica consiste principalmente di tre componenti, tra cui il rotore, lo statore e la struttura di supporto sotto forma di alloggiamento, allora l'infrastruttura di controllo è più segmentata - il numero di elementi può raggiungere diverse dozzine. Un'altra cosa è che possono essere divisi in tipi. Al singolare, verrà rappresentato solo l'inverter. È responsabile della commutazione delle funzioni, delle fasi di connessione e di commutazione. I principali compiti di controllo con segnalazione sono eseguiti dai sensori. Il principale è il rilevatore di posizione del rotore. Inoltre, un sistema di regolazione del segnale viene introdotto nell'unità di controllo. Questo è un nodo con chiavi, attraverso il quale viene realizzata la connessione di sensori e riempimento elettromeccanico.
Informazioni sulla posizione del rotore elabora il microprocessore. Esternamente, l'interfaccia di questa unità è un pannello di controllo. Alla ricezione funziona con segnali modulati a larghezza di impulso (segnale PWM). Se è prevista l'alimentazione di segnali a bassa tensione, nell'unità di controllo viene installato un ponte a transistor. Converte il segnale nella tensione di alimentazione, che viene successivamente alimentata al motore elettrico. La presenza di sensori con un sistema di elaborazione degli impulsi distingue il controllo di un motore a valvole dai mezzi di controllo delle unità spazzola-collettore. Un'altra cosa è che la possibilità di introdurre apparecchiature elettroniche con sensori è consentita nelle macchine da raccolta insieme ai sistemi di controllo meccanico.
Principio di funzionamento
Il motore della valvola durante il funzionamento crea l'induzione dei poli magnetici attraverso il rotore. Sullo sfondo della generazione di effetti elettromagnetici, si forma la resistenza. In altre parole, la funzione rotore viene attivata, dopodiché trasmette la coppia all'aggregato target. In condizioni di velocità variabile, il magnetismo può essere ottimizzato per un lavoro di inversione più produttivo. Anche in questo caso, il sensore di posizione del rotore riporta i dati per la regolazione secondo le fasi di tensione. La flessibilità e l'efficienza di impostazione dei parametri del rotore e il numero di fasi consente di regolare in modo più efficace il funzionamento del meccanismo. L'intero ciclo dimostra il processo di conversione dell'elettricità in energia fisica. (energia meccanica), che produce un generatore. Inoltre, se l'unità viene scollegata bruscamente dalla rete, l'energia che viene convertita al momento verrà restituita allo statore.
Una condizione importante per mantenere prestazioni sufficienti è la stabilità del motore. Il criterio per valutare questa caratteristica sarà la sua scorrevolezza, ottenuta abbassando le pulsazioni. Per fare ciò, è necessario conoscere il vettore di rotazione del flusso statorico in modo che sia sincrono con la funzione rotore. Il coordinamento dei diversi flussi di rotazione è ottenuto dall'interazione di sensori e un interruttore, che controlla i motori delle valvole. Il principio di funzionamento di questo bundle consente di determinare con elevata precisione a quale fase è necessario collegare il rotore, definendo anche gli assi. Nella sequenza desiderata, il pannello di controllo attraverso il microprocessore collega e disconnette alternativamente diverse fasi.
Caratteristiche dei modelli sincroni
Il suddetto principio di funzionamento illustra solo il funzionamento di un motore sincrono. Cioè, implementa l'interazione dei poli dell'induttore e il campo magnetico dello statore. Ma in tali sistemi possono esserci differenze. Ad esempio, sia sincrono che motore asincrono può essere equipaggiato con elettromagneti. Nel caso di unità sincrone di questo tipo, la corrente verrà diretta al rotore, bypassando il contatto con l'anello di contatto. I magneti permanenti sono utilizzati nei motori basati su hard disk. Ci sono anche disegni invertiti. In essi, i flussi di ancoraggio sono sul rotore e l'induzione è sullo statore.
Per abilitare un motore sincrono, è necessaria un'accelerazione ad alta frequenza per consentire la regolazione della rotazione dei due componenti funzionali. Nei progetti in cui l'induttore si trova sullo statore, il campo del rotore rimane fermo rispetto all'armatura. Viceversa, se il dispositivo presuppone la costruzione inversa, "l'input alla sincronizzazione" verrà eseguito attraverso l'attesa dello statore. Il tempo di attesa dipende dal carico con cui funziona il motore della valvola, e quale frequenza è ottimale per attivare il suo induttore.
Caratteristiche di unità asincrone
Nei motori asincroni, il rotore non ruota nella direzione opposta. Non può essere chiamato l'inverso dell'unità sincrona in termini di interazione dei flussi magnetici del rotore e dello statore. Sia i motori sincroni che quelli asincroni si basano su un campo dopo l'altro. Un'altra cosa è che nel secondo caso, il rotore, ad esempio, può "recuperare". Segue la generazione della coppia di induzione.
Nel progetto standard, lo statore genera un campo elettromagnetico, costringendo il rotore a ruotare dopo un certo tempo. La principale differenza tra i due tipi di motori è che l'induttore non è un generatore di eccitazione del campo magnetico del rotore. Pertanto, valvola motore asincrono Il tipo può forzare autonomamente il rotore a ruotare con una certa frequenza dall'avvolgimento dello statore. Ciò non significa che i due meccanismi funzionino separatamente, ma le loro funzioni non sono così strettamente correlate come nel caso dei motori sincroni. Lo stesso vale per la velocità. Ad esempio, se in un'unità sincrona ci sarà una velocità di rotazione di 3000 rpm per l'induttore e il rotore, quindi il principio di funzionamento asincrono per lo stesso rotore può ridurre questo valore a 2910 giri / min.
Sfiato motore dell'induttore
Si può dire che tutti gli elettromotori a valvole sono motori a induttori. In vari gradi, il principio dell'induzione viene posto in unità sincrone e asincrone. Ma ci sono anche modelli in cui l'induzione promuove l'auto-magnetizzazione. Altrimenti, questa macchina può essere chiamata autoeccitata. Nella versione tradizionale, il motore con valvola-induttore di questo tipo ha una costruzione semplice, è alimentato da impulsi di corrente unipolari e funziona con gli stessi sensori del rotore. Tuttavia, a causa delle sfumature dell'alimentazione, non può essere collegato direttamente alla rete. Di conseguenza, è necessaria un'introduzione all'infrastruttura di convertitori speciali.
D'altra parte, in questo progetto ci sono quasi tutti i vantaggi delle unità sincrone. La più ovvia di queste è l'ampia gamma di frequenze di rotazione. Per esempio motore a valvola con la possibilità di autoeccitazione è in grado di emettere circa 100 mila rivoluzioni. Si tratta di motori elettrici ad alta velocità per i quali vengono utilizzati componenti ad alto grado di resistenza.
Varietà di aggregati per il numero di fasi
La versione più semplice di un tale motore elettrico è costituita da unità monofase, che forniscono il numero minimo di contatti tra apparecchiature elettroniche e meccanica. Di conseguenza, i punti deboli della struttura, comprese le restrizioni nella posizione del rotore e le forti pulsazioni, ne derivano. I modelli bifase sono in grado di formare un traferro, e anche in determinate condizioni, per garantire l'asimmetria dei poli. Ancora una volta, tali macchine presentano un alto grado di pulsazione, ma possono essere utilizzate nei casi in cui un fascio di statore con un avvolgimento è indispensabile. Il motore della valvola trifase è caratterizzato da una combinazione di bassa velocità, ma buona potenza. Pertanto, viene spesso utilizzato nell'assemblaggio di elettrodomestici e nella produzione di attrezzature industriali. Esistono anche modelli a quattro e sei fasi di motori elettrici per valvole, ma questi sono già segmenti di installazioni specializzate costose e di grandi dimensioni.
Vantaggi dei motori elettrici
Grazie alla sua ottimizzazione strutturale, le apparecchiature di potenza delle valvole offrono molti vantaggi operativi. Tra questi, vale la pena notare la velocità, la flessibilità nell'impostazione, l'accuratezza nel determinare la posizione del rotore (utilizzando un sensore), le ampie possibilità di regolazione tecnica, ecc. Con un consumo energetico modesto, è possibile ottenere rendimenti elevati. Cos'altro è importante, il motore elettrico della valvola utilizza una piccola risorsa di azione meccanica e ciò ha un effetto positivo sulla sua durata. Il basso livello di effetti termici sulla base dell'elemento causa l'assenza di surriscaldamento, pertanto le parti solo in rari casi richiedono la sostituzione a causa dell'usura.
Svantaggi del motore elettrico
Gli esperti notano due principali svantaggi di tali motori elettrici. Il primo è la complessità del design. Non la parte meccanica, ovvero la base elettronica, che fornisce il controllo del motore. L'uso di microprocessori, sensori, inverter e relativi accessori elettrici richiede un approccio appropriato per garantire l'affidabilità dei componenti del sistema. In questo modo, aumenta il costo della manutenzione delle attrezzature. Allo stesso tempo, si nota l'alto costo dei magneti su cui si basa il motore della valvola, anche nelle versioni monofase semplici. In pratica, gli utenti cercano di sostituire articoli costosi e materiali di consumo, semplificando al contempo il sistema di controllo. Ma tali misure richiedono di per sé alcune risorse, per non parlare del fatto che l'efficienza del motore diminuisce.
conclusione
Il concetto di utilizzare l'elettronica come parte dei tradizionali motori rotativi non è sempre giustificato nel processo di funzionamento. Ciò è dovuto alla portata di tali apparecchiature. Molto spesso si tratta di aree di produzione tradizionali, dove non è necessario collegare sistemi di controllo elettronici. Il riempimento innovativo costringe a rivedere i cicli produttivi, modernizzando puntualmente i processi tecnologici. Inoltre, il costo del motore, che varia da 15 a 20 mila rubli, non aumenta l'attrattiva di questo prodotto. Gli analoghi convenzionali sui controller con relè elettromeccanici sono più economici, per non parlare del fatto che sono più facili da integrare nel processo di assemblaggio dei prodotti.
Eppure ci sono aree in cui è molto apprezzato il controllo a semiconduttore con sensori rotori. Di norma, si tratta di apparecchiature ad alta tecnologia, il cui rilascio è impegnato in grandi aziende. E all'uscita forniscono prodotti di diversi livelli, anche per uso domestico.