Silnik zaworu: urządzenie i zasada działania. Silnik synchroniczny i asynchroniczny

Przeniesienie silników elektrycznych z jednostki sterującej kolektora do półprzewodnikowych urządzeń sterujących umożliwiło optymalizację jednostek mocy. Modernizacja wpłynęła zarówno na parametry mocy, jak i na cechy strukturalne. Najbardziej widoczną różnicą była redukcja wielkości, co pozwoliło na zastosowanie takich urządzeń w urządzeniach i instalacjach małej wielkości. Typowym przykładem bezszczotkowego napędu jest silnik zaworu pracujący w warunkach prąd stały Zapewnia znaczne korzyści techniczne i ekonomiczne w procesie eksploatacji, ale nie jest pozbawiony wad.

Konstrukcja i konstrukcja silnika

Infrastruktura techniczna składa się z dwóch segmentów - bezpośrednio przez mechaników i kierownika kompleksu. Z punktu widzenia urządzenia konstrukcyjnego, urządzenie jest pod wieloma względami podobne do tradycyjnego napełniania elektromechanicznych silników obrotowych. Odpowiednio, wirnik, stojan i uzwojenie są częścią silnika elektrycznego. Ponadto stojan stanowi zestaw oddzielnych izolowanych arkuszy wykonanych ze stopu stali. W procesie przyczyniają się do zmniejszenia prądów wirowych. To tylko kręte, które mogą mieć różną liczbę faz. Wypełnienie elementu jest utworzone przez stalowy rdzeń, a uzwojenie to włókno miedziane. W celu ochrony stosuje się skrzynkę, na której powierzchni są również zapewnione środki fizycznej przyczepności.

Jeśli chodzi o wirnik, jest on tworzony przez magnesy trwałe. W zależności od modyfikacji może zawierać do szesnastu par naprzemiennych biegunów. Wcześniej do produkcji wirników używano magnesów ferrytowych, co wynikało z ich przystępności cenowej. Dziś na pierwszy plan wysuwa się charakterystyka silnika zaworowego, w szczególności moment obrotowy, który waha się od 1 do 70 Nm. Częstotliwość przepustowości na średnim jest w zakresie 2-4 tysięcy obrotów. Osiągnięcie tych wskaźników wymaga magnesu o wysokim stopniu indukcji, dlatego producenci zaczęli stosować stopy metali ziem rzadkich. Takie magnesy nie tylko zapewniają wyższą wydajność, ale także mają mniejsze wymiary. Częściowo przejście to przyczyniło się również do optymalizacji wymiarów silnika zaworu. Powinniśmy również wziąć pod uwagę komponenty segmentu kontrolnego.

System kontroli

Jeżeli część elektromechaniczna składa się głównie z trzech elementów, w tym wirnika, stojana i konstrukcji wsporczej w postaci obudowy, wówczas infrastruktura sterowania jest bardziej podzielona na segmenty - liczba elementów może sięgać kilkudziesięciu. Inną rzeczą jest to, że można je podzielić na typy. W liczbie pojedynczej będzie reprezentowany tylko falownik. Odpowiada za przełączanie funkcji, łączenie i przełączanie faz. Główne zadania sterowania z sygnalizacją są wykonywane przez czujniki. Głównym z nich jest detektor położenia wirnika. Ponadto do jednostki sterującej wprowadzany jest system regulacji sygnału. Jest to węzeł z kluczami, przez który realizowane jest połączenie czujników i elektromechanicznego wypełnienia.

Informacja o położeniu wirnika przetwarza mikroprocesor. Zewnętrznie interfejsem tego urządzenia jest panel sterowania. W recepcji działa z modulacją szerokości impulsu (sygnał PWM). Jeżeli przewiduje się dostarczanie sygnałów niskonapięciowych, to w module sterującym zainstalowany jest mostek tranzystorowy. Konwertuje sygnał na napięcie zasilania, które jest następnie podawane do silnika elektrycznego. Obecność czujników z układem przetwarzania impulsów odróżnia sterowanie silnika zaworowego od środków sterowania zespołów szczotki-kolektora. Inną rzeczą jest to, że możliwość wprowadzania urządzeń elektronicznych z czujnikami jest dozwolona w urządzeniach zbierających wraz z mechanicznymi systemami sterowania.

Zasada działania

Silnik zaworu podczas pracy powoduje indukcję biegunów magnetycznych przez wirnik. Na tle generowania efektów elektromagnetycznych powstaje opór. Innymi słowy, funkcja wirnika jest aktywowana, po czym przenosi moment obrotowy na docelowy agregat. W zmiennych warunkach prędkości magnetyzm może być zoptymalizowany pod kątem bardziej produktywnego odwracania. Ponownie, czujnik położenia wirnika zgłasza dane do regulacji zgodnie z fazami napięcia. Elastyczność i wydajność ustawiania parametrów wirnika i liczba faz pozwala na bardziej efektywne regulowanie działania mechanizmu. Cały cykl demonstruje proces przekształcania energii elektrycznej w moc fizyczną. (energia mechaniczna), który produkuje generator. Co więcej, jeśli jednostka zostanie ostro odłączona od sieci zasilającej, wówczas przetwarzana energia zostanie zwrócona do stojana.

Ważnym warunkiem utrzymania wystarczającej wydajności jest stabilność silnika. Kryterium oceny tej cechy będzie jej gładkość uzyskana poprzez obniżenie pulsacji. Aby to zrobić, musisz znać wektor obrotu strumienia stojana, aby był on synchroniczny z funkcją wirnika. Koordynacja różnych przepływów obrotowych jest osiągana poprzez interakcję czujników i przełącznika, który steruje silnikami zaworów. Zasada działania tego pakietu pozwala określić z dużą dokładnością, w której fazie należy podłączyć wirnik, a także zdefiniować osie. W pożądanej kolejności panel sterowania przez mikroprocesor na przemian łączy i rozłącza różne fazy.

Funkcje modeli synchronicznych

Powyższa zasada działania tylko ilustruje działanie silnika synchronicznego. Oznacza to, że implementuje interakcję biegunów induktora i pola magnetycznego stojana. Ale w takich systemach mogą występować różnice. Na przykład zarówno synchroniczne, jak i silnik asynchroniczny może być wyposażony w elektromagnesy. W przypadku synchronicznych jednostek tego typu prąd będzie kierowany do wirnika, omijając styk szczotki z pierścieniem. Magnesy trwałe są używane w silnikach opartych na dyskach twardych. Istnieją również odwrócone projekty. W nich przepływy kotwicy znajdują się na wirniku, a indukcja na stojanie.

Aby umożliwić silnik synchroniczny, wymagane jest przyspieszenie o wysokiej częstotliwości, aby umożliwić regulację obrotów dwóch komponentów funkcjonalnych. W projektach, w których cewka znajduje się na stojanie, pole wirnika pozostaje nieruchome względem zwory. I odwrotnie, jeśli urządzenie przyjmuje odwrotną konstrukcję, wówczas "wejście do synchronizacji" zostanie wykonane przez wyczekiwanie stojana. Czas oczekiwania zależy od obciążenia, z jakim pracuje silnik zaworu, oraz od tego, jaka częstotliwość jest optymalna do aktywacji jego induktora.

Funkcje jednostek asynchronicznych

W silnikach asynchronicznych wirnik nie obraca się w przeciwnym kierunku. Nie można tego nazwać odwrotnością jednostki synchronicznej pod względem oddziaływania strumieni magnetycznych wirnika i stojana. Zarówno silniki synchroniczne, jak i asynchroniczne przyjmują następujące pola po sobie. Inną rzeczą jest to, że w drugim przypadku wirnik może na przykład "nadrabiać zaległości". Wynika to z generowania momentu indukcyjnego.

W standardowej konstrukcji stojan wytwarza pole elektromagnetyczne, zmuszając rotor do rotacji po pewnym czasie. Podstawowa różnica między tymi dwoma typami silników polega na tym, że cewka indukcyjna nie jest generatorem wzbudzenia pola magnetycznego wirnika. Dlatego zawór silnik asynchroniczny Ten typ może samodzielnie wymusić obrót wirnika o pewną częstotliwość z uzwojenia stojana. Nie oznacza to, że oba mechanizmy działają oddzielnie, ale ich funkcje nie są tak ściśle ze sobą powiązane, jak w przypadku silników synchronicznych. To samo dotyczy prędkości. Na przykład, jeśli w jednostce synchronicznej będzie występowała prędkość obrotowa 3000 obr / min dla cewki i wirnika, wówczas asynchroniczna zasada działania dla tego samego wirnika może zmniejszyć tę wartość do 2910 obr./min.

Silnik dławika odpowietrzającego

Można powiedzieć, że wszystkie elektromotoryczne zawory są silnikami cewki indukcyjnej. W różnym stopniu zasada indukcji jest ułożona w jednostkach synchronicznych i asynchronicznych. Ale są też modele, w których indukcja sprzyja samozagładowieniu. W przeciwnym razie ten samochód można nazwać samo-podnieceniem. W tradycyjnej wersji silnik tego typu ma prostą budowę, jest zasilany przez jednobiegunowe impulsy prądu i pracuje z tymi samymi czujnikami wirnika. Jednak ze względu na niuanse zasilania nie można go podłączyć bezpośrednio do sieci. W rezultacie wymagane jest wprowadzenie do infrastruktury specjalnych przetwornic.

Z drugiej strony, w tym projekcie są prawie wszystkie zalety synchronicznych jednostek. Najbardziej oczywistym z nich jest szeroki zakres częstotliwości obrotowych. Na przykład silnik odrzutowy z możliwością samo-wzbudzenia jest w stanie wydać około 100 tysięcy obrotów. Są to szybkie silniki elektryczne, dla których stosowane są komponenty o wysokim stopniu wytrzymałości.

Różnorodne agregaty według liczby faz

Najprostszą wersją takiego silnika elektrycznego są jednostki jednofazowe, które zapewniają minimalną liczbę styków między sprzętem elektronicznym a mechaniką. Odpowiednio, wynikają z tego słabe punkty struktury, w tym ograniczenia w położeniu wirnika i silne pulsacje. Modele dwufazowe są w stanie utworzyć szczelinę powietrzną, a także w określonych warunkach, aby zapewnić asymetrię biegunów. Ponownie, takie maszyny grzeją wysokim poziomem pulsacji, ale mogą być stosowane w przypadkach, gdy konieczny jest pakiet stojana z uzwojeniem. Trójfazowy silnik zaworowy charakteryzuje się kombinacją niskiej prędkości, ale dobrej mocy wyjściowej. Dlatego jest często stosowany w montażu urządzeń gospodarstwa domowego oraz w produkcji urządzeń przemysłowych. Istnieją również cztero- i sześciofazowe modele elektrycznych silników zaworowych, ale są to już segmenty wyspecjalizowanych instalacji, które są drogie i mają duże wymiary.

Zalety silników elektrycznych

Dzięki optymalizacji konstrukcji, urządzenia zasilane prądem przemiennym zapewniają wiele korzyści operacyjnych. Wśród nich warto zwrócić uwagę na szybkość, elastyczność w ustawianiu, dokładność określania położenia wirnika (za pomocą czujnika), szerokie możliwości regulacji technicznej itp. Przy niewielkim zużyciu energii można uzyskać wysokie zyski. Co jeszcze ważne, silnik elektryczny zaworu wykorzystuje niewielki zasób mechanicznego działania, co ma korzystny wpływ na jego żywotność. Niski poziom efektów termicznych na podstawie elementu powoduje brak przegrzania, więc części tylko w rzadkich przypadkach wymagają wymiany z powodu zużycia.

Wady silnika elektrycznego

Eksperci odnotowują dwa główne minusy takich silników elektrycznych. Pierwszym z nich jest złożoność projektu. Nie część mechaniczna, a mianowicie podstawa elektroniczna, która zapewnia kontrolę silnika. Zastosowanie mikroprocesorów, czujników, falowników i powiązanych akcesoriów elektrycznych wymaga odpowiedniego podejścia, aby zapewnić niezawodność komponentów systemu. W ten sposób wzrasta koszt konserwacji sprzętu. Jednocześnie odnotowuje się wysoki koszt magnesów, na których oparty jest silnik zaworu, nawet w prostych wersjach jednofazowych. W praktyce użytkownicy próbują zastąpić drogie przedmioty i materiały eksploatacyjne, jednocześnie upraszczając system kontroli. Jednak takie środki same w sobie wymagają pewnych zasobów, nie wspominając o tym, że spada wydajność silnika.

Wniosek

Koncepcja wykorzystania elektroniki jako części tradycyjnych silników rotacyjnych nie zawsze jest uzasadniona w procesie działania. Wynika to z zakresu takiego sprzętu. Najczęściej są to tradycyjne obszary produkcji, w których nie jest konieczne podłączanie elektronicznych systemów sterowania. Innowacyjne siły napełniania w celu rewizji cykli produkcyjnych, precyzyjnie modernizując procesy technologiczne. Ponadto koszt silnika, który waha się od 15 do 20 tysięcy rubli, nie zwiększa atrakcyjności tego produktu. Konwencjonalne analogie na regulatorach z przekaźnikami elektromechanicznymi są tańsze, nie wspominając o tym, że są one łatwiejsze do zintegrowania w procesie składania produktów.

A jednak istnieją obszary, w których jest wysoko ceniona kontrola półprzewodników z czujnikami wirnika. Z reguły jest to zaawansowany technologicznie sprzęt, którego wydanie angażuje duże firmy. A na wyjściu dostarczają produkty o różnych poziomach, w tym do użytku domowego.