Gandrīz pusi no pasaules elektroenerģijas patēriņa patērē motori, tāpēc motoru augstā efektivitāte tiek dēvēta par visefektīvāko pasākumu pasaules enerģētikas problēmu risināšanai.
Vispārīgi runājot, tas attiecas uz magnētiskajā laukā plūstošās strāvas radītā spēka pārvēršanu rotācijas darbībā, un plašā nozīmē tas ietver arī lineāru darbību.Atkarībā no barošanas avota veida, ko darbina motors, to var iedalīt līdzstrāvas motorā un maiņstrāvas motorā.Saskaņā ar motora rotācijas principu to var aptuveni iedalīt šādās kategorijās.(izņemot īpašos motorus)
Maiņstrāvas maiņstrāvas motors Matēts motors: plaši izmantoto suku motoru parasti sauc par līdzstrāvas motoru.Elektrods, ko sauc par “birsti” (statora pusē) un “komutatoru” (armatūras puse), tiek secīgi saskarē, lai pārslēgtu strāvu, tādējādi veicot rotācijas darbību.Bezsuku līdzstrāvas motors: tam nav vajadzīgas sukas un komutatori, bet tiek izmantotas pārslēgšanas funkcijas, piemēram, tranzistori, lai pārslēgtu strāvu un veiktu rotāciju.Stepper motors: šis motors darbojas sinhroni ar impulsa jaudu, tāpēc to sauc arī par impulsa motoru.Tā īpašība ir tāda, ka tā var viegli veikt precīzu pozicionēšanas darbību.Asinhronais motors: maiņstrāva liek statoram radīt rotējošu magnētisko lauku, kas liek rotoram radīt inducētu strāvu un griezties tās mijiedarbības rezultātā.Maiņstrāvas (maiņstrāvas) motors Sinhronais motors: maiņstrāva rada rotējošu magnētisko lauku, un rotors ar magnētiskajiem poliem griežas piesaistes dēļ.Rotācijas ātrums tiek sinhronizēts ar jaudas frekvenci.
Par strāvu, magnētisko lauku un spēku Vispirms, lai atvieglotu sekojošo motora principa skaidrojumu, apskatīsim pamatlikumus/noteikumus par strāvu, magnētisko lauku un spēku.Lai gan ir nostalģijas sajūta, šīs zināšanas ir viegli aizmirst, ja bieži neizmantojat magnētiskos komponentus.
Kā motors griežas?1) motors griežas ar magnētu un magnētiskā spēka palīdzību.Ap pastāvīgo magnētu ar rotējošu vārpstu ① pagrieziet magnētu (lai radītu rotējošu magnētisko lauku), ② saskaņā ar principu, ka dažādi N pola un S pola stabi piesaista un vienāds līmenis atgrūž, ③ magnētu ar rotējošā vārpsta griezīsies.
Vadā plūstošā strāva rada ap to rotējošu magnētisko lauku (magnētisko spēku), tā ka magnēts griežas, kas patiesībā ir tāds pats darbības stāvoklis kā šis.
Turklāt, kad vads tiek uztīts spolē, tiek sintezēts magnētiskais spēks, veidojot lielu magnētiskā lauka plūsmu (magnētisko plūsmu), kā rezultātā veidojas N-pols un S-pols.Turklāt, ievietojot dzelzs serdi spoles formas vadītājā, magnētiskā lauka līnijas kļūst viegli izlaižamas un var radīt spēcīgāku magnētisko spēku.2) Faktiskais rotējošais motors Šeit kā praktiska rotācijas elektriskās mašīnas metode tiek ieviesta rotējoša magnētiskā lauka izgatavošanas metode, izmantojot trīsfāzu maiņstrāvu un spoli.(Trīsfāzu maiņstrāva ir maiņstrāvas signāls ar fāzes intervālu 120.) Ap dzelzs serdi aptītās spoles ir sadalītas trīs fāzēs, un U-fāzes spoles, V-fāzes spoles un W-fāzes spoles ir izvietotas ar intervālu 120. Spoles ar augstu spriegumu ģenerē N polus, bet spoles ar zemu spriegumu ģenerē S polus.Katra fāze mainās atbilstoši sinusoidālajam vilnim, tāpēc mainīsies katras spoles radītā polaritāte (N pols, S pols) un tās magnētiskais lauks (magnētiskais spēks).Šajā laikā vienkārši apskatiet spoles, kas ģenerē N stabus, un mainiet tās secībā U-fāzes spole →V-fāzes spole →W-fāzes spole →U-fāzes spole, tādējādi rotējot.Maza motora uzbūve Nākamajā attēlā parādīta soļu motora, matēta līdzstrāvas motora un bezsuku līdzstrāvas motora vispārējā struktūra un salīdzinājums.Šo motoru pamatkomponenti galvenokārt ir spoles, magnēti un rotori.Turklāt dažādu veidu dēļ tie ir sadalīti spoles fiksētā tipa un magnēta fiksētā tipa.
Šeit birstes līdzstrāvas motora magnēts ir fiksēts ārpusē, un spole griežas iekšpusē.Birste un komutators ir atbildīgi par strāvas padevi spolei un strāvas virziena maiņu.Šeit bezsuku motora spole ir fiksēta ārpusē un magnēts griežas iekšpusē.Dažādu motoru veidu dēļ to struktūras atšķiras pat tad, ja pamatsastāvdaļas ir vienādas.Tas tiks detalizēti izskaidrots katrā daļā.Matēts motors Birstes motora uzbūve Tālāk ir parādīts modelī bieži izmantotā matētā līdzstrāvas motora izskats un parastā divu polu (divi magnēti) trīs slotu (trīs spoles) motora eksplozijas shematiskā diagramma.Iespējams, daudziem ir pieredze motora izjaukšanā un magnēta izņemšanā.Var redzēt, ka sukas līdzstrāvas motora pastāvīgais magnēts ir fiksēts, un sukas līdzstrāvas motora spole var griezties ap iekšējo centru.Fiksēto pusi sauc par "statoru", bet rotējošo pusi - par "rotoru".
Birstes motora griešanās princips ① Pagrieziet pretēji pulksteņrādītāja virzienam no sākotnējā stāvokļa Spole A atrodas augšpusē, savienojot barošanas avotu ar birsti, un atstājiet kreiso pusi (+) un labo pusi (-).Liela strāva plūst no kreisās sukas uz spoli A caur komutatoru.Šī ir struktūra, kurā spoles A augšējā daļa (ārpuse) kļūst par S polu.Tā kā 1/2 no spoles A strāvas plūst no kreisās birstes uz spoli B un spoli C pretējā virzienā pret spoli A, tad spoles B un spoles C ārējās malas kļūst par vājiem N poliem (to apzīmē ar nedaudz mazākiem burtiem skaitlis).Šajās spoles radītais magnētiskais lauks un magnētu atgrūšana un pievilkšana liek spolēm griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam.② tālāka griešanās pretēji pulksteņrādītāja virzienam.Tālāk tiek pieņemts, ka labā birste saskaras ar diviem komutatoriem tādā stāvoklī, ka spole A griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam par 30 grādiem.Spoles A strāva nepārtraukti plūst no kreisās sukas uz labo suku, un spoles ārējā puse saglabā S polu.Caur spoli B plūst tāda pati strāva kā spolei A, un spoles B ārpuse kļūst par spēcīgāku N polu.Tā kā abos spoles C galos ir īssavienojums ar birstēm, strāva neplūst un magnētiskais lauks netiek ģenerēts.Pat šajā gadījumā tas tiks pakļauts griešanās spēkam pretēji pulksteņrādītāja virzienam.No ③ līdz ④ augšējā spole nepārtraukti saņem spēku, kas virzās pa kreisi, un apakšējā spole nepārtraukti saņem spēku, kas virzās pa labi, un turpina griezties pretēji pulksteņrādītāja virzienam.Kad spole griežas uz ③ un ④ ik pēc 30 grādiem, kad spole atrodas virs centrālās horizontālās ass, spoles ārējā puse kļūst par S polu;Kad spole atrodas zemāk, tā kļūst par N polu, un šī kustība tiek atkārtota.Citiem vārdiem sakot, augšējā spole tiek atkārtoti pakļauta spēkam, kas virzās pa kreisi, un apakšējo spoli tiek atkārtoti pakļauts spēkam, kas virzās pa labi (abi pretēji pulksteņrādītāja virzienam).Tādējādi rotors vienmēr griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam.Ja strāvas padeve ir pievienota pretējās kreisās birstes (-) un labās birstes (+), spolē tiks ģenerēts magnētiskais lauks ar pretējiem virzieniem, tāpēc arī spolei pieliktā spēka virziens ir pretējs, griežoties pulksteņrādītāja virzienā. .Turklāt, atvienojot strāvas padevi, birstes motora rotors pārtrauks griezties, jo nav magnētiskā lauka, kas to grieztu.Trīsfāzu pilna viļņa bezsuku motors Trīsfāzu pilna viļņa bezsuku motora izskats un struktūra
Trīsfāzu pilna viļņa bezsuku motora spoles savienojuma iekšējās struktūras shēma un līdzvērtīga shēma Nākamā ir iekšējās struktūras shematiskā shēma un spoles savienojuma līdzvērtīgā shēma.Iekšējās struktūras diagramma ir vienkāršs 2 polu (2 magnēti) 3 slotu (3 spoles) motora piemērs.Tas ir līdzīgs birstes motora struktūrai ar tādu pašu stabu un spraugu skaitu, taču spoles puse ir fiksēta un magnēts var griezties.Protams, otas nav.Šajā gadījumā spole izmanto Y-savienojuma metodi, un pusvadītāju elements tiek izmantots, lai padotu strāvu spolei, un strāvas ieplūde un izplūde tiek kontrolēta atbilstoši rotējošā magnēta stāvoklim.Šajā piemērā, lai noteiktu magnēta pozīciju, tiek izmantots Hall elements.Hall elements ir izvietots starp spolēm un nosaka ģenerēto spriegumu atbilstoši magnētiskā lauka stiprumam un izmanto to kā pozīcijas informāciju.Iepriekš sniegtajā FDD vārpstas motora attēlā var arī redzēt, ka starp spoli un spoli atrodas Hall elements (virs spoles), lai noteiktu pozīciju.Hall elements ir labi zināms magnētiskais sensors.Magnētiskā lauka lielumu var pārvērst sprieguma lielumā, un magnētiskā lauka virzienu var attēlot ar pozitīvu un negatīvu.
Trīsfāzu pilna viļņa bezsuku motora rotācijas princips Tālāk tiks izskaidrots bezsuku motora rotācijas princips saskaņā ar soļiem ① ~ ⑥.Lai būtu vieglāk saprast, pastāvīgais magnēts šeit ir vienkāršots no apļveida uz taisnstūrveida.① Trīsfāzu spolē ļaujiet spolei 1 nostiprināt pulksteņa pulksten 12 virzienā, spoli 2 fiksēt pulksteņa pulksten 4 virzienā un spoli 3 fiksēt pulksten 8 virzienā. pulksten pulksteņa virziens.Ļaujiet 2-polu pastāvīgā magnēta N polam atrasties kreisajā pusē un S polam labajā pusē, un tas var griezties.Spolē 1 ieplūst strāva Io, lai ārpus spoles radītu S pola magnētisko lauku.Io/2 strāva plūst no spoles 2 un spoles 3, lai ārpus spoles radītu N-pola magnētisko lauku.Ja 2. un 3. spoles magnētiskie lauki tiek sintezēti vektorā, lejup tiek ģenerēts N-pola magnētiskais lauks, kas ir 0,5 reizes lielāks par magnētiskā lauka lielumu, kas rodas, strāvai Io iet caur vienu spoli un pievienojot magnētiskajam laukam. spoles lauks 1, tas kļūst 1,5 reizes.Tas radīs saliktu magnētisko lauku ar 90 leņķi attiecībā pret pastāvīgo magnētu, tādējādi var radīt maksimālo griezes momentu un pastāvīgais magnēts griežas pulksteņrādītāja virzienā.Samazinot spoles 2 strāvu un palielinot spoles 3 strāvu atbilstoši griešanās pozīcijai, iegūtais magnētiskais lauks arī griežas pulksteņrādītāja virzienā, un arī pastāvīgais magnēts turpina griezties.② Pagriežot par 30 grādiem, strāva Io ieplūst spolē 1, lai strāva spolē 2 būtu nulle, un strāva Io izplūst no spoles 3. Spoles 1 ārējā puse kļūst par S polu, un spoles 3 ārējā puse kļūst par N polu.Ja vektorus apvieno, ģenerētais magnētiskais lauks ir √3 (≈1,72) reizes lielāks nekā tad, kad strāva Io iet caur spoli.Tas arī radīs iegūto magnētisko lauku 90 leņķī attiecībā pret pastāvīgā magnēta magnētisko lauku un griezīsies pulksteņrādītāja virzienā.Kad spoles 1 pieplūdes strāva Io tiek samazināta atbilstoši griešanās pozīcijai, spoles 2 pieplūdes strāva tiek palielināta no nulles un spoles 3 izplūdes strāva tiek palielināta līdz Io, iegūtais magnētiskais lauks arī griežas pulksteņrādītāja virzienā, un pastāvīgais magnēts turpina griezties.Pieņemot, ka katra fāzes strāva ir sinusoidāla, strāvas vērtība šeit ir io × sin (π 3) = io × √ 32. Magnētiskā lauka vektorsintēzes rezultātā kopējais magnētiskais lauks ir (√ 32) 2 × 2 = 1,5 reizes lielāks par magnētiskais lauks, ko rada spole.※.Ja katra fāzes strāva ir sinusoidāla, neatkarīgi no tā, kur atrodas pastāvīgais magnēts, vektoru saliktā magnētiskā lauka lielums ir 1,5 reizes lielāks par spoles radīto magnētisko lauku, un magnētiskais lauks veido 90 grādu leņķi attiecībā pret pastāvīgā magnēta magnētiskais lauks.③ Turpinot griezties par 30 grādiem, strāva Io/2 ieplūst spolē 1, strāva Io/2 ieplūst spolē 2 un strāva Io izplūst no spoles 3. Spoles 1 ārējā puse kļūst par S polu. , spoles 2 ārējā puse kļūst par S polu, bet spoles 3 ārējā puse kļūst par N polu.Ja vektorus apvieno, ģenerētais magnētiskais lauks ir 1,5 reizes lielāks par to, kas rodas, strāvai Io plūstot caur spoli (tāds pats kā ①).Šeit tiks ģenerēts arī sintētiskais magnētiskais lauks ar 90 grādu leņķi attiecībā pret pastāvīgā magnēta magnētisko lauku un pagriezts pulksteņrādītāja virzienā.④～⑥ Pagrieziet tāpat kā ① ~ ③.Tādā veidā, ja strāva, kas ieplūst spolē, tiek nepārtraukti pārslēgta atbilstoši pastāvīgā magnēta stāvoklim, pastāvīgais magnēts griezīsies noteiktā virzienā.Tāpat, ja strāva plūst pretējā virzienā un sintētiskais magnētiskais lauks ir apgriezts, tas griezīsies pretēji pulksteņrādītāja virzienam.Nākamajā attēlā parādīta katras spoles strāva katrā posmā no ① līdz ⑥.Izmantojot iepriekš minēto ievadu, mums jāspēj izprast attiecības starp pašreizējām izmaiņām un rotāciju.pakāpju motors Pakāpju motors ir sava veida motors, kas var sinhroni un precīzi kontrolēt griešanās leņķi un ātrumu ar impulsa signālu.Soļu motoru sauc arī par "impulsu motoru".Soļu motors tiek plaši izmantots iekārtās, kurām nepieciešama pozicionēšana, jo tā var realizēt precīzu pozicionēšanu tikai ar atvērtas cilpas vadību, neizmantojot pozīcijas sensoru.Pakāpju motora uzbūve (divfāzu bipolāri) Izskatu piemēros ir doti HB (hibrīda) un PM (pastāvīgā magnēta) soļu motoru izskats.Struktūras diagramma vidū parāda arī HB un PM struktūru.Stepper motors ir konstrukcija ar fiksētu spoli un rotējošu pastāvīgo magnētu.Labajā pusē esošā pakāpju motora iekšējās struktūras konceptuālā diagramma ir PM motora piemērs, izmantojot divfāžu (divas grupas) spoles.Pakāpju motora pamatstruktūras piemērā spole ir izvietota ārpusē un pastāvīgais magnēts ir izvietots iekšpusē.Papildus divām fāzēm ir daudz veidu spoles ar trim fāzēm un piecām vienādām fāzēm.Dažiem pakāpju motoriem ir citas atšķirīgas struktūras, taču, lai iepazīstinātu ar to darbības principiem, šajā rakstā ir sniegta soļu motoru pamatstruktūra.Izmantojot šo rakstu, es ceru saprast, ka pakāpju motors pamatā pieņem spoles fiksācijas un pastāvīgā magnēta rotācijas struktūru.Pakāpju motora darbības pamatprincips (vienfāzes ierosme) Lai iepazīstinātu ar soļu motora darbības pamatprincipu, ir norādīts tālāk norādītais lietojums.① Strāva ieplūst no spoles 1 kreisās puses un ārā no spoles 1 labās puses. Neļaujiet strāvai plūst caur spoli 2. Šajā laikā kreisās spoles 1 iekšpuse kļūst par N, bet spoles iekšpuse. labā spole 1 kļūst par S.. Tāpēc vidējo pastāvīgo magnētu pievelk spoles 1 magnētiskais lauks, un tas apstājas kreisās puses S stāvoklī un labās puses N stāvoklī. ② Aptur strāvu spolē 1, lai strāva ieplūstu no spoles 2 augšējās puses un izplūstu no spoles 2 apakšējās puses. Augšējās spoles 2 iekšējā puse kļūst par N un apakšējās spoles 2 iekšējā puse kļūst par S. Pastāvīgais magnēts to pievelk tā magnētiskais lauks un pārstāj griezties par 90 pulksteņrādītāja virzienā.③ Apturiet strāvu spolē 2, lai strāva ieplūstu no spoles 1 labās puses un izplūstu no spoles 1 kreisās puses. Kreisās spoles 1 iekšpuse kļūst par S, bet labās spoles 1 iekšpuse. kļūst par N.. Pastāvīgo magnētu pievelk tā magnētiskais lauks, un tas griežas pulksteņrādītāja virzienā vēl par 90 grādiem, lai apturētu.④ Apturiet strāvu spolē 1, lai strāva ieplūstu no spoles 2 apakšējās malas un izplūstu no spoles 2 augšējās puses. Augšējās spoles 2 iekšpuse kļūst par S, bet spoles iekšpuse. apakšējā spole 2 kļūst par N. Pastāvīgo magnētu pievelk tā magnētiskais lauks, un tas griežas pulksteņrādītāja virzienā vēl par 90 grādiem, lai apturētu.Pakāpju motoru var pagriezt, pārslēdzot strāvu, kas plūst caur spoli iepriekš minētajā secībā no ① uz ④ caur elektronisko ķēdi.Šajā piemērā katra slēdža darbība pagriezīs soļu motoru par 90. Turklāt, kad strāva nepārtraukti plūst caur noteiktu spoli, tā var saglabāt apturēšanas stāvokli un panākt, ka pakāpju motoram ir turēšanas griezes moments.Starp citu, ja strāva, kas plūst caur spoli, ir apgriezta, pakāpju motoru var pagriezt pretējā virzienā.
