Новые статьи

Как устроена и работает светодиодная люстра с дистанционным пультом: опыт ремонта своими руками
Как выбрать лампы освещения для дома
Как прозвонить электрическую цепь тестером, мультиметром

Бесколлекторные (вентильные) двигатели постоянного тока


Электропривод





В борьбе с недостатками асинхронных двигателей переменного тока родилась идея коллекторных электродвигателей, потребляющих однофазный переменный ток, но располагающих многими преимуществами электрических машин постоянного тока последовательного возбуждения. Коллекторные двигатели стало возможно включать в бытовую переменную сеть.

Бесколлекторные электродвигатели постоянного токаНо случаются и обратные ситуации: имеется сеть постоянного тока, например, сеть, питаемая аккумулятором, и желательно использовать привод, не содержащий такой ненадежный и сложный элемент, как коллекторно-щеточный аппарат. В подобных случаях все чаще используются приводы с вентильными двигателями.

Вентильные электродвигатели нередко называют синхронными двигателями постоянного тока, так как скорости вращения полей статора и ротора в них тоже всегда совпадают. Но его статор получает питание от сети постоянного тока, а ротор составлен из постоянных магнитов с общим числом пар полюсов от двух до восьми.

Для запуска и работы такого двигателя необходимо, чтобы вектор силового поля статора был перпендикулярен вектору магнитного поля возбуждения от магнитов ротора. Но ротор вращается, и направление векторов его поля меняется. Соответственно, должно меняться и направление векторов поля статора.

В коллекторных двигателях это достигается благодаря тому, что щетка перемещается и переключатся на другую контактную пластину, “пуская” постоянный ток по другой петле обмотки якоря.

В вентильных же, переключение направления тока статора производится при помощи инвертора на тиристорах или силовых транзисторах, управляемых датчиками положения ротора. Инвертор с датчиками – это сложное электронное устройство, но достоинство его перед коллекторно-щеточным аппаратом состоит в отсутствии искрения при коммутации, а также в отсутствии трущихся частей.

Статор вентильного двигателя выполняется из шихтованной стали, как у всех машин переменного тока, а статорная обмотка может быть разделена на «фазы». Количество фаз может составлять от двух до четырех – в зависимости от схемы инвертора.

Проблема использования вентильных двигателей до недавнего времени состояла в том, что технически очень сложно выполнить датчик, обладающий малой инерционностью, позволяющей вовремя производить переключения инвертора при быстром вращении ротора.

Сегодня подобные датчики разработаны, и в своей работе они используют фотоэлектрический, либо эффект Холла. Надежность этих датчиков обеспечивает вентильным двигателям оптимальные энергетические показатели в работе.

Среди других достоинств привода с вентильным бесколлекторным двигателем можно отметить очень высокую надежность в работе, сопоставимую с надежностью асинхронных приводов с короткозамкнутым ротором.

По сравнению с коллекторными электрическими машинами вентильные электродвигатели являются гораздо более безопасными в пожарном отношении за счет того, что исключено искрение и круговой огонь при коммутации.

Бесколлекторные двигатели способны работать в широком диапазоне оборотов, их характеристики отличаются жесткостью. Поэтому и сфера их применения очень широка: их используют и в бытовой технике, и в приводах игрушек, и в транспортном приводе, и в сервоприводах станков и конвейерного оборудования.

Но, разумеется, рассматриваемые двигатели не лишены и некоторых недостатков. Первым из них является сложность системы управления инвертором, да и сложность самого инвертора тоже.

Из этого недостатка следует и другой: вентильные двигатели отличаются высокой ценой. Отчасти поэтому вентильные приводы большой мощности не особенно распространены, уступая позиции асинхронным приводам, управляемым частотными преобразователями.






Электропривод