Моторното тяло на безчетковия DC мотор е сходно по структура с постоянния магнит синхронен мотор, с изключение на това, че няма намотка на гаража и неговото стартова устройство. Неговата статорна намотка може да бъде проста еднофазна или повече от трифазна структура. Методите на свързване на намотките на арматурата включват основно звездна и делта връзка. Електронните вериги за комутация като цяло имат типове мостове и не-мостове. , те могат да бъдат съставени от много вариации. По-долу е прост анализ на работния принцип на най-често срещаните две-две трифазни звезда шест-членка постоянен магнит безчетков DC мотор.
Структурата на трифазния двуполюсен безчетков DC мотор
A, B и C са трифазни статорни намотки, които съответно са свързани с устройствата за превключване на захранването V1, V2, V3 в електронната комутационна верига, а проследяващият ротор на датчика за положение се поставя върху въртящия се вал на мотора. VP1, VP2 и VP3 са равномерно разпределени в единия край на безчетковия DC мотор с разлика от 120 градуса в пространствения квиент. Чрез действието на въртящата се плоча за засенчване върху двигателния вал, положението на магнитния полюс на ротора се определя според това дали определено оптоелектронно устройство се осветява от светлина.
Ако фазата А на статорната намотка е енергизирана в определен момент, токът взаимодейства с основното магнитно поле, генерирано от постоянния магнит върху ротора, за да генерира електромагнитен въртящ момент, така че роторът да се върти, а положението на роторния магнит да се превърне в електрически сигнал през сензора за положение. , а след това контролирайте електронната комутаторна верига, така че всяка фазна намотка на статора ще бъде включена на свой ред, а статорният фазово течение ще промени фазите в определен ред с промяната на позицията на ротора. По този начин последователността на проводимост на електронната комутационна верига може да бъде синхронизирана с ъгъла на въртене на ротора, за да се постигне ефекта на механичната комутация.
Математически модел на безчетков DC мотор
Трифазен двуполюсен безчетков DC мотор, вътрешна роторна структура, звезднообразна връзка на статорните намотки и три елемента Hall са равномерно разпределени с разлика от 120 градуса в пространството. В същото време се предполага, че моторът има следните характеристики:
(1) Магнитната верига на мотора не е наситена, а еди токовият ефект, загубата на хистероза и реакцията на арматурата се пренебрегват;
(2) По-малко от влиянието на въртящия момент на когиране;
(3) Захранващите устройства в управляващата верига са всички идеални превключващи устройства.
Уравнение на въртящия момент
Когато DC моторът е в нормално работно състояние, електромагнитният въртящ момент се отнася до въртящия момент, генериран от взаимодействието между проводника и постоянния магнит след намотаването на арматурата, се зарежда с енергия. Когато моторът работи нормално, две фази на намотката се поддържат едновременно, така че електромагнитната мощност Pm е:
ПМ=2ЕПИП
Пренебрегвайки влиянието на комутацията на тока, електромагнитният въртящ момент Te на мотора е:
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
Във формулата EP е върховата стойност на електромотивната сила на безчетковия DC мотор;
Ip е текущата пикова стойност на мотора
Ψp е върховата стойност на електромагнитното флуксово свързване на мотора
От формулата може да се види, че електромагнитният въртящ момент на мотора е пропорционален на пиковия ток
уравнение на движение
Като цяло уравнението на движение на системата е
Te – TL – Zw=J*dw/dt
Във формулата Te и TL са електромагнитният въртящ момент и въртящ момент на натоварване на мотора
W е ъгловата скорост на мотора;
Z е коефициентът на вискозно триене
J е моментът на инерция на моторния ротор
Характерен анализ на Безчетков DC Мотор
Изходни характеристики
В началото, тъй като задната EMF е нула, токът на арматурата е:
I=Ud -2△U/2R
Във формулата Ud е напрежението на линията на двуфазните намотки, включени от мотора;
△ U е спада на мощността в управляващата верига;
R е вътрешното съпротивление на моторната статорна намотка
Поради малкото вътрешно съпротивление токът на арматурата се увеличава бързо при стартиране, така че стартовият електромагнитен въртящ момент е голям, който може да се стартира бързо, а също така може да се стартира директно при натоварване. Когато скоростта се увеличи, отблъскването на арматурата прави индуцираната електромотивна сила да се увеличи, въртящият момент на мотора намалява, а скоростта на ускорение също намалява, и накрая навлиза в нормалното работно състояние, а скоростта и арматурният ток са стабилни по това време.
Когато моторът е стартиран без натоварване, кривата на скоростта и арматурния ток с времето е показана на фигурата
Механични свойства
Механичните характеристики се отнасят до връзката между скоростта на мотора и въртящия момент на електромагнитния, когато DC напрежението Ud е постоянно. Механичното уравнение на характеристиките на безчетковия DC мотор е:
n=15/ BlπR′Wфскуар(U-RI-L dI/dt)
След като приключите, можете да получите:
n=30/π* КТ Уд – 2RTe/Ke Kt
Във формулата Kt е коефициентът на въртящия момент на мотора
Ke е индуцираният коефициент на електромотивна сила на мотора
Ud е напрежението на линията
Може да се види, че има линейна връзка между скоростта на въртене и електромагнитния въртящ момент. Въпреки това, в реалния процес на работа, когато електромагнитният въртящ момент стане по-голям, реакцията на арматурата ще произведе определен ефект на демагнитизиране. В същото време, като се има предвид нелинейността на захранващото устройство, задвижващо управляващата верига, краят на механичната характерна крива на мотора ще се огъне надолу. .
Механичната характерна крива на безчетковия DC мотор е показана на фигурата
Характеристики на регулиране
Регулационната характеристика се отнася до променящата се връзка между скоростта на мотора и приложеното напрежение, когато електромагнитният въртящ момент на мотора е постоянен. Когато безчетковият DC мотор е в стабилно състояние, пренебрегвайки загубата на захранващото устройство, задвижващо управляващата верига, има следната връзка
Ud=raI +π/30*Кен
KTI-TL=π/30Zn
След това връзката между скорост и напрежение се
N=30/30 KTKe+πraZ*(КТ Уд –ра –ТЛ)
По този начин може да се получи кривата на скоростта на безчетковия DC мотор, променящ се с Ud под различен електромагнитен въртящ момент Te, Te1<><><>
Безчетковият DC мотор има добра контролна производителност, но когато Ud е малък, електромагнитният въртящ момент също е малък, въртящият момент на натоварване не може да бъде сдържан, а моторът не може да бъде стартиран, така че скоростта на мотора е нула, и когато Ud се увеличава Когато надвишава напрежението на линията на портата, моторът започва да се стартира и постепенно тече в стационарно състояние. Когато Ud е по-голяма, скоростта също е по-голяма. В същото време, поради наличието на триене, характеристиката за регулиране не преминава през произхода.
