Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Синхронні та асинхронні вентильні двигуни постійного струму широко застосовуються в різних сферах промислового виробництва. В рамках цієї статті ми детально розглянемо їх будову та принцип роботи.
Принцип роботи
Вентильний безколекторний двигун ВМЕД, ДВУ є одним з видів електричного двигуна, який індукує непостійні магнітні полюси на феромагнітному роторі. Крутний момент створюється за рахунок магнітного опору.
Вентильні двигуни бувають трьох типів:
- синхронний;
- асинхронний;
- Індукторний.
Конструкція вентильно-реактивного двигуна (ВРД) включає в себе дві фазні обмотки, встановлені навколо діаметрально протилежних полюсів статора. При подачі живлення ротор рухається відповідно до полюсами статора, завдяки чому, опір магнітного поля зводиться до мінімуму. В основі роботи вентильно індукторного двигуна використовується той же принцип.
У високоефективної змінної швидкості приводу магнетизм двигуна оптимізований для роботи з реверсом. Інформація про стан ротора використовується для управління фази подачі напруги. Завдяки цьому забезпечується безперервний обертовий момент і висока ефективність. Сигнали накладаються на кутову ненасичену фазу індуктивності, при цьому її максимальна величина відповідає мінімальному опору полюса. Позитивний момент проводиться тільки при кутах, коли індуктивність градієнта також є позитивною.
Для захисту електроніки від високих вольт-секунд фазний струм на низьких швидкостях необхідно обмежувати. Як правило, це досягається за рахунок гістерезису струму. Для контролю процесу використовуються спеціальні датчики.
На більш високих швидкостях струм обмежений. Щоб оптимізувати продуктивність, керуюча напруга одиночного імпульсу використовують із заздалегідь вирівняним кутом.
Траєкторія реактивної енергії наочно ілюструє механізм її перетворення. Потужностного область являє собою харчування, яке перетворюється в механічну енергію (або вона вже була перетворена генератором). При різкому відключенні харчування залишкова або надлишкова енергія повертається до статора. Мінімальний вплив магнітного поля на роботу двигуна є його основною відмінністю від аналогічних пристроїв.
Переваги вентильного двигуна:
- Завдяки невеликій магнітному опору мінімізуються втрати енергії;
- Високі показники безпеки (можливість роботи при пікових навантаженнях);
- Широкий діапазон швидкостей;
- М'яке перемикання швидкостей.
До числа недоліків автоматизованих вентильних електродвигунів можна зарахувати:
- Високий рівень шуму;
- Складно управління;
- Відносно висока вартість, в порівнянні з аналогічними пристроями.
Відео: з чого складаються вентильні двигуни
конструкція
Тяговий вентильний двигун (каталог Интерскол, Lenze, Борець для УЕЦН, ЕЦН) складається з датчиків, які вказують на стан ротора машини синхронного типу. Сукупність цих механізмів називається електромеханічної частиною двигуна. Керуюча частина пристрою включає в себе мікроконтролер і силовий міст. Блок управління двигуном відноситься до логістичного неконструктивна ділянці системи.
Механічна частина пристрою являє собою синхронний привід, зібраний з ізольованих сталевих листів. Така конструкція сприяє зменшенню вихрових струмів, що утворюються в обмотці і роторі.
Для нормальної роботи приладу використовуються датчики Холла. Якщо в вентильному двигуні немає індикаторних пристроїв, сигнали надходять безпосередньо до магнітної установці. Цими ж пристроями контролюється режим реверсу. Це необхідно для того, щоб при зануренні двигун не зупинився, а також дає можливість дистанційно контролювати його роботу і міняти установки. Ця функція необхідна при видобутку нафти, вугілля, газу і бурових роботах.
Кроковий мікропроцесор обробляє всі дані про стан ротора, згідно налаштувань якого, контролюються ШІМ-сигнали. Потрібно відзначити, що при низькому рівні даних сигналів, потрібно їх посилення. Для цієї мети використовуються спеціальні прилади, що працюють за принципом мікротрансформаторов.
Технічні характеристики:
| Марка, тип | Крутний момент, Нм | Довжина, мм | Максимально допустима частота, хв -1 | вага, кг |
| ДМВ 55 | 0, 05; 1 | 61 | 420; 1800 | 0, 4 |
| 5 ДВМ 55 | 0, 23; 0, 47; 0, 7; 1, 3 | 218 | 2000; 3000; 4000; 6000 | 4, 5 |
| 5 ДВМ 155 | 2, 3; 3, 5; 4, 7; 7 | 342 | 2000; 3000; 4000; 6000 | 13 |
| 5 ДВМ 165 | 10; 13; 17; 23 | 536 | 1000; 2000; 3000; 4000 | 67 |
| 5 ДВМ 215 | 23; 35; 47; 70 | 637 | 1000; 2000; 3000; 4000 | 28 |
Розрахунок двигунів проводиться за наступними формулами:
Формула рівноваги фаз: IRΣ + EΣ = U
Сума ЕРС - E1 = Emsin (∂ + ∂0), амплітуда ЕРС - Em = ko1pФw1Ω = (ko1pФN1Ω) / 2
Позначення кута комутації двигуна:
Ua = -Uq * sin0
Ub = Uq * cos0
види пристрої
Вентильні двигуни можуть працювати від змінного або постійного струму. Крім цього, їх прийнято ділити на наступні види:
- Однофазное пристрій. Це найпростіші вентильні двигуни з найменшою кількістю зв'язків між машиною і електронікою. До числа недоліків однофазних пристроїв слід віднести: пульсації, високий крутний момент, а також неможливість запуску на всіх кутових положеннях. Однофазні двигуни знайшли широке застосування в машинах, де потрібна висока швидкість.
- Двофазний двигун. Цей мотор при роботі активізує повітряний зазор або, при додаткового налаштування, створює асиметрію в полюсах ротора. Це пристрій встановлюється в машинах, де критична зв'язок статора з обмоткою. До числа недоліків слід віднести високий крутний момент і пульсації, які можуть привести до згубних наслідків.
- Трифазний двигун. Цей дисковий двигун використовується для запуску і створення крутного моменту, не використовуючи при цьому великої кількості фаз. Даний тип двигунів використовується в різних галузях виробництва, а іноді і в побутових умовах. Це найпопулярніша конструкція з усіх представлених. Альтернативні 3-фазні машини з парним числом полюсів є кращим рішенням для приладів, де необхідне поєднання високої потужності і низькій швидкості, наприклад, в насосах. Недоліки трифазних двигунів: високий крутний моментом і підвищений рівень шуму.
- Пристрої з чотирма фазами. У цих двигунів істотно знижений крутний момент і пульсації, але сфера застосування пристроїв обмежена високою вартістю і великою потужністю.
На жаль, розробити і створити своїми руками робочий погружной або багатофазних вентильний двигун практично неможливо, набагато простіше купити потрібну модель. У різних містах Росії і України ціна вентильних двигунів може значно варіюватися. Нижній щабель буде близько 8000 тисяч рублів, верхня може досягати 20 000, в залежності від області дії і виробника
У багатьох сферах виробництва використовуються вентильні двигуни, зокрема, на нафтових свердловинах, бурових установках, пріводобежних механізмах, системах охолодження повітря на хімічних підприємствах.