वाल्व मोटर

डीसी मशीनमध्ये, एक नियम म्हणून, पर्यायी चालू मशीन्सपेक्षा उच्च तांत्रिक आणि आर्थिक निर्देशक (वैशिष्ट्यांचा रेखीयता, उच्च कार्यक्षमता, लहान परिमाणे इ.) असतात. एक महत्त्वपूर्ण गैरसोय म्हणजे ब्रश उपकरणाची उपस्थिती, ज्यामुळे विश्वासार्हता कमी होते, जडत्वाचा क्षण वाढतो, रेडिओ हस्तक्षेप, स्फोटाचा धोका इ. त्यामुळे, नैसर्गिकरित्या, संपर्करहित (ब्रशलेस) डीसी मोटर तयार करण्याचे कार्य.

या समस्येचे निराकरण अर्धसंवाहक उपकरणांच्या आगमनाने शक्य झाले. कॉन्टॅक्टलेस डीसी मोटरमध्ये, ज्याला स्थिर वाल्व चालू मोटर म्हणतात, ब्रश सेट अर्धसंवाहक स्विचद्वारे बदलला जातो, आर्मेचर स्थिर असतो, रोटर असतो कायम चुंबक.

वाल्व इंजिनच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

व्हॉल्व्ह मोटर ही व्हेरिएबल इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह सिस्टीम म्हणून समजली जाते ज्यामध्ये एक सिंक्रोनस मशीन, व्हॉल्व्ह कन्व्हर्टर आणि मोटर रोटरच्या स्थितीनुसार मोटार विंडिंग सर्किट्सचे कम्युटेशन प्रदान करणारे पर्यायी वर्तमान इलेक्ट्रिक मोटर असते.या अर्थाने, व्हॉल्व्ह मोटर ही डीसी मोटरसारखीच असते ज्यामध्ये कम्युटेशन स्विचद्वारे, आर्मेचर विंडिंगचे वळण, जे फील्ड पोलच्या खाली स्थित असते, जोडलेले असते.

डीसी मोटर हे एक जटिल इलेक्ट्रोमेकॅनिकल उपकरण आहे जे सर्वात सोपी इलेक्ट्रिकल मशीन आणि इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली एकत्र करते.

थेट करंट मोटर्सचे गंभीर तोटे आहेत, प्रामुख्याने ब्रश कलेक्टरच्या उपस्थितीमुळे:

1. कलेक्टर उपकरणाची अपुरी विश्वासार्हता, त्याच्या नियतकालिक देखभालीची आवश्यकता.

2. आर्मेचर व्होल्टेजची मर्यादित मूल्ये आणि त्यानुसार, डीसी मोटर्सची शक्ती, जी हाय-स्पीड, हाय-पॉवर ड्राइव्हसाठी त्यांचा वापर मर्यादित करते.

3. डीसी मोटर्सची मर्यादित ओव्हरलोड क्षमता, आर्मेचर करंटच्या बदलाचा दर मर्यादित करते, जे अत्यंत डायनॅमिक इलेक्ट्रिक ड्राइव्हसाठी आवश्यक आहे.

वाल्व इंजिनमध्ये, हे तोटे स्वतः प्रकट होत नाहीत, कारण येथे ब्रश-कलेक्टर स्विच थायरिस्टर्स (उच्च-पॉवर ड्राइव्हसाठी) किंवा ट्रान्झिस्टर (200 किलोवॅट पर्यंत शक्ती असलेल्या ड्राइव्हसाठी) बनविलेल्या संपर्क नसलेल्या स्विचने बदलले आहे. ). यावर आधारित, सिंक्रोनस मशीनवर संरचनात्मकपणे आधारित वाल्व मोटरला सहसा कॉन्टॅक्टलेस डीसी मोटर म्हणतात.

नियंत्रणक्षमतेच्या बाबतीत, ब्रशलेस मोटर देखील डीसी मोटर सारखीच असते—त्याचा वेग लागू केलेल्या डीसी व्होल्टेजच्या परिमाणात बदल करून समायोजित केला जातो. त्यांच्या चांगल्या नियमन गुणांमुळे, व्हॉल्व्ह मोटर्सचा वापर विविध रोबोट्स, मेटल कटिंग मशीन्स, औद्योगिक मशीन्स आणि यंत्रणा चालविण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

इलेक्ट्रिक ड्राइव्हसह कायम चुंबक ट्रान्झिस्टर कम्युटेटर

या प्रकारची व्हॉल्व्ह मोटर रोटरवर कायम चुंबक असलेल्या तीन-फेज सिंक्रोनस मशीनच्या आधारे बनविली जाते. थ्री-फेज स्टेटर विंडिंग्स दोन सीरिज-कनेक्ट केलेल्या फेज विंडिंग्सना सीरिजमध्ये पुरवलेल्या डायरेक्ट करंटसह पुरवल्या जातात. थ्री-फेज ब्रिज सर्किटनुसार बनविलेल्या ट्रान्झिस्टर स्विचद्वारे विंडिंग्सचे स्विचिंग चालते. मोटर रोटरच्या स्थितीनुसार ट्रान्झिस्टर स्विच उघडले आणि बंद केले जातात. वाल्व मोटर आकृती अंजीर मध्ये दर्शविली आहे.

अंजीर. 1. ट्रान्झिस्टर स्विचसह वाल्व मोटरचे आकृती

मोटरद्वारे तयार केलेला टॉर्क दोन थ्रेड्सच्या परस्परसंवादाद्वारे निर्धारित केला जातो:

• स्टेटर विंडिंग्समध्ये विद्युत् प्रवाहाने तयार केलेला स्टेटर,

• उच्च-ऊर्जा स्थायी चुंबकांपासून तयार केलेले रोटर (सॅमेरियम-कोबाल्ट मिश्र धातु आणि इतरांवर आधारित).

कुठे: θ हा स्टेटर आणि रोटर फ्लक्स वेक्टरमधील घन कोन आहे; pn ही ध्रुव जोड्यांची संख्या आहे.

स्टेटर चुंबकीय प्रवाह कायम चुंबकीय रोटर फिरवण्याकडे कल असतो जेणेकरून रोटरचा प्रवाह स्टेटर फ्लक्सच्या दिशेने जुळतो (चुंबकीय सुई, कंपास विसरू नका).

रोटर शाफ्टवर तयार होणारा सर्वात मोठा क्षण फ्लक्स व्हेक्टरमधील कोनात π / 2 च्या समान असेल आणि फ्लक्स प्रवाह जवळ येताच तो शून्यापर्यंत कमी होईल. हे अवलंबित्व अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 2.

मोटर मोडशी संबंधित फ्लक्स वेक्टर्सच्या अवकाशीय आकृतीचा विचार करूया (ध्रुव जोड्यांच्या संख्येसह pn = 1). समजा या क्षणी ट्रान्झिस्टर VT3 आणि VT2 चालू आहेत (चित्र 1 मधील आकृती पहा). नंतर फेज B च्या वळणातून प्रवाह आणि फेज A च्या वळणातून उलट दिशेने वाहते. परिणामी वेक्टर ppm. स्टेटर जागेत F3 स्थान व्यापेल (आकृती 3 पहा).

जर रोटर आता अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या स्थितीत असेल तर. 4, नंतर मोटर 1 नुसार जास्तीत जास्त टॉर्क विकसित होईल ज्यावर रोटर घड्याळाच्या दिशेने वळेल. कोन θ कमी झाल्यावर टॉर्क कमी होईल. जेव्हा रोटर 30 ° फिरवले जाते, तेव्हा अंजीरमधील आलेखानुसार ते आवश्यक आहे. 2. मोटार टप्प्याटप्प्याने विद्युतप्रवाह स्विच करा जेणेकरून परिणामी पीपीएम वेक्टर स्टेटर F4 स्थितीत असेल (चित्र 3 पहा). हे करण्यासाठी, ट्रान्झिस्टर VT3 बंद करा आणि ट्रान्झिस्टर VT5 चालू करा.

फेज स्विचिंग ट्रान्झिस्टर स्विच VT1-VT6 द्वारे चालते जे रोटर पोझिशन सेन्सर DR द्वारे नियंत्रित केले जाते; या प्रकरणात, कोन θ 90 ° ± 30 ° मध्ये राखला जातो, जो सर्वात लहान तरंगांसह जास्तीत जास्त टॉर्क मूल्याशी संबंधित असतो. ρn = 1 वर, रोटरच्या एका क्रांतीसाठी सहा स्विच केले पाहिजेत, म्हणून ppm. स्टेटर पूर्ण क्रांती करेल (चित्र 3 पहा). जेव्हा ध्रुव जोड्यांची संख्या एकतेपेक्षा जास्त असते, तेव्हा ppm वेक्टरचे स्टेटरचे फिरणे आणि म्हणून रोटर 360/pn अंश असेल.

अंजीर. 2. स्टेटर आणि रोटर फ्लक्स वेक्टरमधील कोनावर मोटर टॉर्कचे अवलंबन (pn = 1 वर)

अंजीर. 3. वाल्व मोटरचे टप्पे स्विच करताना पीपीएम स्टेटरचे अवकाशीय आकृती

अंजीर. 4. मोटर मोडमध्ये अवकाशीय आकृती

टॉर्क मूल्य समायोजित करणे पीपीएम मूल्य बदलून केले जाते. स्टेटर, म्हणजे स्टेटर विंडिंग्समधील विद्युत् प्रवाहाच्या सरासरी मूल्यात बदल

कुठे: R1 हा स्टेटर वाइंडिंग रेझिस्टन्स आहे.

मोटर फ्लक्स स्थिर असल्याने, दोन मालिका-कनेक्ट केलेल्या स्टेटर विंडिंग्समध्ये प्रेरित emf रोटरच्या गतीच्या प्रमाणात असेल.स्टेटर सर्किट्ससाठी विद्युत समतोल समीकरण असेल

जेव्हा स्विच बंद असतात, तेव्हा स्टेटर विंडिंग्समधील विद्युतप्रवाह ताबडतोब अदृश्य होत नाही, परंतु रिव्हर्स डायोड्स आणि फिल्टर कॅपेसिटर सी द्वारे बंद केला जातो.

म्हणून, मोटर सप्लाय व्होल्टेज U1 समायोजित करून, स्टेटर करंट आणि मोटर टॉर्कची तीव्रता समायोजित करणे शक्य आहे.

हे पाहणे सोपे आहे की प्राप्त अभिव्यक्ती डीसी मोटरसाठी समान अभिव्यक्ती सारखी आहेत, परिणामी या सर्किटमधील वाल्व मोटरची यांत्रिक वैशिष्ट्ये Φ = const वर स्वतंत्र उत्तेजनासह DC मोटरच्या वैशिष्ट्यांसारखीच आहेत.

विचाराधीन सर्किटमधील ब्रशलेस मोटरच्या पुरवठा व्होल्टेजमध्ये बदल केला जातो पल्स रुंदी समायोजन पद्धतीद्वारे… ट्रान्झिस्टर VT1-VT6 च्या डाळींचे कर्तव्य चक्र त्यांच्या समावेशाच्या कालावधीत बदलून, मोटरच्या स्टेटर विंडिंगला पुरवलेल्या व्होल्टेजचे सरासरी मूल्य समायोजित करणे शक्य आहे.

स्टॉप मोड लागू करण्यासाठी, ट्रान्झिस्टर स्विच ऑपरेशन अल्गोरिदम अशा प्रकारे बदलणे आवश्यक आहे की स्टेटर पीपीएम वेक्टर रोटर फ्लक्स वेक्टरला मागे टाकेल. मग मोटर टॉर्क नकारात्मक होईल. कन्व्हर्टरच्या इनपुटवर अनियंत्रित रेक्टिफायर स्थापित केल्यामुळे, या सर्किटमध्ये ब्रेकिंग उर्जेचे पुनरुत्पादन अशक्य आहे.

शटडाउन दरम्यान, फिल्टर C चे कॅपेसिटर रिचार्ज केले जाते कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज मर्यादा ट्रांजिस्टर VT7 द्वारे डिस्चार्ज प्रतिरोध कनेक्ट करून चालते. अशाप्रकारे, ब्रेकिंग ऊर्जा लोड प्रतिरोधनामध्ये नष्ट होते.