Afin de résoudre les problèmes de contrôle des systèmes de précision modernes, le moteur brushless est de plus en plus utilisé. Ceci se caractérise par le grand avantage de tels dispositifs, ainsi que par la formation active des capacités de calcul de la microélectronique. Comme vous le savez, ils peuvent fournir une densité de couple élevée et une efficacité énergétique élevée par rapport à d'autres types de moteurs.
Schéma du moteur brushless
Le moteur se compose des pièces suivantes:
1. Dos du boîtier.
2. Stator.
3. Roulement.
4. Disque magnétique (rotor).
5. Roulement.
6. Stator enroulé.7. Avant du boîtier.
Un moteur sans balais a une relation entre l'enroulement polyphasé du stator et du rotor. Ils ont des aimants permanents et un capteur de position intégré. La commutation de l'appareil est mise en œuvre à l'aide d'un convertisseur de vanne, à la suite de quoi il a reçu un tel nom.
Le circuit d'un moteur brushless se compose d'un capot arrière et d'un circuit imprimé de capteurs, d'un manchon de palier, d'un arbre et duroulement, aimants du rotor, bague isolante, enroulement, ressort Belleville, entretoise, capteur Hall, isolation, boîtier et fils.
Dans le cas de la connexion des enroulements avec une "étoile", l'appareil a de grands moments constants, donc cet ensemble est utilisé pour contrôler les axes. Dans le cas de la fixation des enroulements avec un "triangle", ils peuvent être utilisés pour travailler à des vitesses élevées. Le plus souvent, le nombre de paires de pôles est calculé par le nombre d'aimants du rotor, qui aident à déterminer le rapport des révolutions électriques et mécaniques.
Le stator peut être fabriqué avec un noyau en fer ou sans fer. En utilisant de telles conceptions avec la première option, il est possible de s'assurer que les aimants du rotor ne sont pas attirés, mais au même instant, l'efficacité du moteur est réduite de 20 % en raison d'une diminution de la valeur du couple constant.
D'après le schéma, on peut voir que dans le stator, le courant est généré dans les enroulements et dans le rotor, il est créé à l'aide d'aimants permanents à haute énergie.
Symboles: - VT1-VT7 - communicateurs à transistor; - A, B, C – phases d'enroulement;
- M – couple moteur;
- DR – capteur de position du rotor; - U – régulateur de tension d'alimentation du moteur;
- S (sud), N (nord) – direction de l'aimant;
- UZ – convertisseur de fréquence;
- BR – vitesse capteur;
- VD – diode zener;
- L est une inductance.
Le schéma du moteur montre que l'un des principaux avantages d'un rotor dans lequel des aimants permanents sont installés est une réduction de son diamètreet, par conséquent, une réduction du moment d'inertie. De tels dispositifs peuvent être intégrés dans le dispositif lui-même ou situés sur sa surface. Une diminution de cet indicateur conduit très souvent à de petites valeurs de l'équilibre du moment d'inertie du moteur lui-même et de la charge apportée à son arbre, ce qui complique le fonctionnement de l'entraînement. Pour cette raison, les fabricants peuvent proposer un moment d'inertie standard et 2 à 4 fois plus élevé.
Principes de travail
Aujourd'hui, le moteur sans balais devient très populaire, dont le principe de fonctionnement est basé sur le fait que le contrôleur de l'appareil commence à commuter les enroulements du stator. De ce fait, le vecteur champ magnétique reste toujours décalé d'un angle proche de 900 (-900) par rapport au rotor. Le contrôleur est conçu pour contrôler le courant qui se déplace dans les enroulements du moteur, y compris l'amplitude du champ magnétique du stator. Par conséquent, il est possible de régler le moment qui agit sur l'appareil. Un exposant de l'angle entre les vecteurs peut déterminer le sens de rotation qui agit sur lui.
Il faut tenir compte du fait que nous parlons de degrés électriques (ils sont beaucoup plus petits que les degrés géométriques). Prenons par exemple le calcul d'un moteur brushless avec un rotor, qui a 3 paires de pôles. Alors son angle optimal sera de 900/3=300. Ces paires prévoient 6 phases des enroulements de commutation, il s'avère alors que le vecteur statorique peut se déplacer par sauts de 600. On en déduit que l'angle réel entre les vecteurs variera nécessairement de 600 à1200 à partir de la rotation du rotor.
Le moteur de vanne, dont le principe de fonctionnement est basé sur la rotation des phases de commutation, grâce auquel le flux d'excitation est maintenu par un mouvement relativement constant de l'armature, après que leur interaction commence à former une rotation moment. Il se précipite pour faire tourner le rotor de manière à ce que tous les flux d'excitation et d'induit coïncident. Mais pendant son tour, le capteur commence à commuter les enroulements et le flux passe à l'étape suivante. À ce stade, le vecteur résultant se déplacera, mais restera complètement stationnaire par rapport au flux du rotor, ce qui finira par créer un couple d'arbre.
Avantages
L'utilisation d'un moteur brushless au travail, on peut noter ses avantages:
- possibilité d'utiliser une large plage pour modifier la vitesse;
- dynamique et performances élevées;
- précision de positionnement maximale;
- faibles coûts de maintenance;
- l'appareil peut être attribué à des objets antidéflagrants;
- a la capacité de supporter de grandes surcharges au moment de la rotation;
- haute efficacité, supérieure à 90 %;
- il y a des contacts électroniques coulissants, qui augmentent considérablement la durée de vie et la durée de vie;
- pas de surchauffe du moteur électrique pendant le fonctionnement à long terme.
Défauts
Malgré le grand nombre d'avantages, le moteur brushless présente également des inconvénients en fonctionnement:
- contrôle moteur plutôt compliqué;- relativementle prix élevé de l'appareil en raison de l'utilisation d'un rotor dans sa conception, qui comporte des aimants permanents coûteux.
Moteur à réluctance
Le moteur à réluctance de soupape est un dispositif dans lequel une résistance magnétique de commutation est fournie. Dans celui-ci, la conversion d'énergie se produit en raison d'une modification de l'inductance des enroulements, qui sont situés sur les dents prononcées du stator lorsque le rotor magnétique denté se déplace. L'appareil est alimenté par un convertisseur électrique, qui commute alternativement les enroulements du moteur en fonction du mouvement du rotor.
Le moteur à réluctance commutée est un système complexe complexe dans lequel des composants de différentes natures physiques fonctionnent ensemble. La conception réussie de tels dispositifs nécessite une connaissance approfondie de la conception des machines et de la mécanique, ainsi que de l'électronique, de l'électromécanique et de la technologie des microprocesseurs.
L'appareil moderne agit comme un moteur électrique, agissant conjointement avec un convertisseur électronique, qui est fabriqué par une technologie intégrée utilisant un microprocesseur. Il vous permet d'effectuer un contrôle moteur de haute qualité avec les meilleures performances en matière de traitement de l'énergie.
Propriétés du moteur
Ces dispositifs ont une dynamique élevée, une capacité de surcharge élevée et un positionnement précis. Puisqu'il n'y a pas de pièces mobiles,leur utilisation est possible dans un environnement agressif explosif. De tels moteurs sont également appelés moteurs sans balais, leur principal avantage, par rapport aux moteurs à collecteur, est la vitesse, qui dépend de la tension d'alimentation du couple de charge. De plus, une autre propriété importante est l'absence d'éléments abradables et frottants qui commutent les contacts, ce qui augmente les ressources d'utilisation de l'appareil.
Moteurs BLDC
Tous les moteurs à courant continu peuvent être appelés brushless. Ils fonctionnent en courant continu. L'ensemble balai est prévu pour combiner électriquement les circuits du rotor et du stator. Une telle pièce est la plus vulnérable et plutôt difficile à entretenir et à réparer.
Le moteur BLDC fonctionne sur le même principe que tous les appareils synchrones de ce type. Il s'agit d'un système fermé comprenant un convertisseur de puissance à semi-conducteur, un capteur de position du rotor et un coordinateur.
Moteurs AC AC
Ces appareils sont alimentés par le secteur. La vitesse de rotation du rotor et le mouvement de la première harmonique de la force magnétique du stator coïncident complètement. Ce sous-type de moteurs peut être utilisé à des puissances élevées. Ce groupe comprend les dispositifs à vannes étagées et réactives. Une caractéristique distinctive des dispositifs pas à pas est le déplacement angulaire discret du rotor pendant son fonctionnement. L'alimentation des enroulements est réalisée à l'aide de composants semi-conducteurs. Le moteur de la vanne est commandé pardéplacement séquentiel du rotor, qui crée la commutation de sa puissance d'un enroulement à l'autre. Cet appareil peut être divisé en monophasé, triphasé et multiphasé, dont le premier peut contenir un enroulement de démarrage ou un circuit de déphasage, ainsi qu'être démarré manuellement.
Le principe de fonctionnement d'un moteur synchrone
Le moteur synchrone de la vanne fonctionne sur la base de l'interaction des champs magnétiques du rotor et du stator. Schématiquement, le champ magnétique pendant la rotation peut être représenté par les plus des mêmes aimants, qui se déplacent à la vitesse du champ magnétique du stator. Le champ du rotor peut également être représenté comme un aimant permanent qui tourne de manière synchrone avec le champ du stator. En l'absence de couple extérieur appliqué sur l'arbre de l'appareil, les axes coïncident parfaitement. Les forces d'attraction agissantes passent le long de tout l'axe des pôles et peuvent se compenser. L'angle entre eux est défini sur zéro.
Si le couple de freinage est appliqué à l'arbre de la machine, le rotor se déplace latéralement avec un retard. De ce fait, les forces d'attraction sont divisées en composantes dirigées le long de l'axe des indicateurs positifs et perpendiculaires à l'axe des pôles. Si un moment externe est appliqué, ce qui crée une accélération, c'est-à-dire qu'il commence à agir dans le sens de rotation de l'arbre, l'image de l'interaction des champs changera complètement à l'opposé. La direction du déplacement angulaire commence à se transformer dans le sens opposé, et en relation avec cela, la direction des forces tangentielles change etmoment électromagnétique. Dans ce scénario, le moteur devient un frein et l'appareil fonctionne comme un générateur, qui convertit l'énergie mécanique fournie à l'arbre en énergie électrique. Ensuite, il est redirigé vers le réseau qui alimente le stator.
Lorsqu'il n'y a pas de moment externe, le moment du pôle saillant commencera à prendre une position dans laquelle l'axe des pôles du champ magnétique du stator coïncidera avec l'axe longitudinal. Ce placement correspondra à la résistance minimale à l'écoulement dans le stator.
Si le couple de freinage est appliqué sur l'arbre de la machine, le rotor va dévier, tandis que le champ magnétique du stator va se déformer, car le flux a tendance à se fermer à la moindre résistance. Pour le déterminer, il faut des lignes de force dont la direction en chacun des points correspondra au mouvement de la force, de sorte qu'un changement de champ entraînera l'apparition d'une interaction tangentielle.
Après avoir considéré tous ces processus dans les moteurs synchrones, nous pouvons identifier le principe démonstratif de la réversibilité de diverses machines, c'est-à-dire la capacité de tout appareil électrique à changer le sens de l'énergie convertie dans le sens opposé.
Moteurs brushless à aimants permanents
Le moteur à aimant permanent est utilisé pour les applications industrielles et de défense sérieuses, car un tel appareil a une grande réserve de puissance et une grande efficacité.
Ces appareils sont le plus souvent utilisés dans les industries où la consommation d'énergie est relativement faible etpetites dimensions. Ils peuvent avoir une variété de dimensions, sans restrictions technologiques. Dans le même temps, les gros appareils ne sont pas complètement nouveaux, ils sont le plus souvent produits par des entreprises qui tentent de surmonter les difficultés économiques qui limitent la portée de ces appareils. Ils ont leurs propres avantages, parmi lesquels un rendement élevé en raison des pertes du rotor et une densité de puissance élevée. Pour contrôler les moteurs brushless, vous avez besoin d'un variateur de fréquence.
Une analyse coûts-avantages montre que les dispositifs à aimants permanents sont bien plus préférables que d'autres technologies alternatives. Le plus souvent, ils sont utilisés pour les industries ayant un calendrier assez chargé pour le fonctionnement des moteurs marins, dans les industries militaires et de défense et d'autres unités, dont le nombre ne cesse d'augmenter.
Moteur à réaction
Le moteur à réluctance commutée fonctionne à l'aide d'enroulements biphasés installés autour de pôles de stator diamétralement opposés. L'alimentation se déplace vers le rotor selon les pôles. Ainsi, son opposition est complètement réduite au minimum.
Le moteur à courant continu fabriqué à la main offre une vitesse d'entraînement efficace élevée avec un magnétisme optimisé pour l'inversion du fonctionnement. Les informations sur l'emplacement du rotor sont utilisées pour contrôler les phases de l'alimentation en tension, car cela est optimal pour obtenir un couple continu et régulier.couple et haute efficacité.
Les signaux produits par le turboréacteur se superposent à la phase angulaire non saturée de l'inductance. La résistance de pôle minimale correspond entièrement à l'inductance maximale de l'appareil.
Un moment positif ne peut être obtenu aux angles que lorsque les indicateurs sont positifs. Aux basses vitesses, le courant de phase doit nécessairement être limité afin de protéger l'électronique des hautes volts-secondes. Le mécanisme de conversion peut être illustré par une ligne d'énergie réactive. La sphère de puissance caractérise la puissance qui est convertie en énergie mécanique. En cas d'arrêt brutal, la force excessive ou résiduelle revient au stator. Les indicateurs minimaux de l'influence du champ magnétique sur les performances de l'appareil sont sa principale différence par rapport aux appareils similaires.
