Mikromotor elektrik. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Motor elektrik

 Komen artikel

Motor elektrik biasanya dibahagikan kepada tiga kumpulan: kuasa tinggi, sederhana dan rendah. Untuk motor berkuasa rendah (kami akan memanggilnya mikromotor), tiada had kuasa atas ditetapkan; biasanya ini adalah beberapa ratus watt. Mikromotor digunakan secara meluas dalam perkakas rumah dan peranti (kini setiap keluarga mempunyai beberapa mikromotor - dalam peti sejuk, pembersih vakum, perakam pita, pemain, dsb.), peralatan pengukur, sistem kawalan automatik, teknologi penerbangan dan angkasa lepas serta bidang aktiviti manusia yang lain.

Motor elektrik DC pertama muncul pada 30-an abad ke-1856. Satu langkah besar dalam pembangunan motor elektrik telah dibuat hasil daripada ciptaan pada tahun 1866 oleh jurutera Jerman Siemens tentang penukar dua angker dan penemuannya pada tahun 1883 prinsip dinamoelektrik. Pada tahun 1885, Tesla, dan pada tahun 1884, Ferrari, secara bebas antara satu sama lain, mencipta motor aruhan AC. Pada tahun 1887, Siemens mencipta motor AC komutator dengan penggulungan medan bersiri. Pada tahun 1890, Haselwander dan Dolivo-Dobrovolsky mencadangkan reka bentuk rotor dengan litar pintas sangkar tupai, yang memudahkan reka bentuk enjin dengan ketara. Pada tahun XNUMX, Chitin dan Leblanc pertama kali menggunakan kapasitor peralihan fasa.

Motor elektrik mula digunakan dalam peralatan elektrik rumah pada tahun 1887 - dalam kipas, pada tahun 1889 - dalam mesin jahit, pada tahun 1895 - dalam gerudi, dan pada tahun 1901 - dalam pembersih vakum. Walau bagaimanapun, sehingga kini, keperluan untuk mikromotor ternyata sangat besar (kamera video moden menggunakan sehingga enam mikromotor) sehingga syarikat dan perusahaan khusus telah muncul untuk pembangunan dan pengeluaran mereka. Sebilangan besar jenis mikromotor telah dibangunkan, setiap satunya dibincangkan dalam artikel dalam siri ini.

Mikromotor tak segerak

Mikromotor tak segerak fasa tunggal ialah jenis yang paling biasa; ia memenuhi keperluan kebanyakan pemacu elektrik peranti dan peranti, dicirikan oleh kos rendah dan tahap hingar, kebolehpercayaan yang tinggi, tidak memerlukan penyelenggaraan dan tidak mengandungi sesentuh bergerak.

Inklusi. Mikromotor tak segerak boleh mempunyai satu, dua atau tiga belitan. Motor belitan tunggal tidak mempunyai tork permulaan awal dan mesti dimulakan menggunakan, sebagai contoh, motor pemula. Dalam motor dua belitan, salah satu belitan, dipanggil belitan utama, disambungkan terus ke bekalan kuasa (Rajah 1).

Untuk mencipta tork permulaan, arus mesti mengalir dalam belitan tambahan yang lain, keluar dari fasa berkenaan dengan arus dalam belitan utama. Untuk melakukan ini, perintang tambahan disambungkan secara bersiri dengan penggulungan tambahan, yang boleh bersifat aktif, induktif atau kapasitif.

Selalunya, kapasitor dimasukkan ke dalam litar bekalan kuasa penggulungan tambahan, dengan itu memperoleh sudut fasa optimum arus dalam belitan sama dengan 90 ° (Rajah 1, b). Kapasitor yang disambungkan secara kekal ke litar kuasa penggulungan tambahan dipanggil kapasitor kerja. Jika, semasa menghidupkan enjin, perlu menyediakan tork permulaan yang meningkat, maka selari dengan kapasitor kerja C, kapasitor permulaan Ca dihidupkan semasa permulaan (Rajah 1, c). Selepas enjin telah dipercepatkan ke kelajuan, kapasitor permulaan dimatikan menggunakan relay atau suis emparan. Dalam amalan, pilihan dalam Rajah 1, b lebih kerap digunakan.

Kesan anjakan fasa boleh diperolehi dengan meningkatkan rintangan aktif belitan tambahan secara buatan. Ini dicapai sama ada dengan memasukkan perintang tambahan atau dengan membuat penggulungan tambahan daripada wayar rintangan tinggi. Disebabkan peningkatan pemanasan belitan tambahan, yang terakhir dimatikan selepas menghidupkan enjin. Motor sedemikian adalah lebih murah dan lebih dipercayai daripada motor kapasitor, walaupun ia tidak membenarkan peralihan fasa 90° arus belitan.

Untuk membalikkan arah putaran aci motor, induktor atau induktor harus disambungkan ke litar kuasa belitan tambahan, akibatnya arus dalam belitan utama akan mendahului fasa arus dalam belitan tambahan. . Dalam amalan, kaedah ini jarang digunakan, kerana peralihan fasa tidak penting kerana sifat induktif rintangan belitan tambahan.

Kaedah yang paling biasa digunakan ialah anjakan fasa antara belitan utama dan tambahan, yang terdiri daripada litar pintas belitan tambahan. Penggulungan utama mempunyai sambungan magnetik dengan penggulungan tambahan, kerana itu, apabila penggulungan utama disambungkan ke rangkaian bekalan, EMF diinduksi dalam penggulungan tambahan dan muncul arus yang berada di luar fasa dengan arus utama. penggulungan. Rotor motor mula berputar mengikut arah dari belitan utama ke tambahan.

Motor aruhan tiga fasa tiga lilitan boleh digunakan dalam mod kuasa satu fasa. Rajah 2 menunjukkan sambungan motor tiga belitan menggunakan litar bintang dan delta dalam mod pengendalian satu fasa (litar Steinmetz). Dua daripada tiga belitan disambungkan terus ke rangkaian bekalan, dan yang ketiga disambungkan ke voltan bekalan melalui kapasitor permulaan. Untuk mencipta tork permulaan yang diperlukan, perlu memasukkan perintang secara bersiri dengan kapasitor, rintangannya bergantung pada parameter belitan motor.

belitan. Tidak seperti motor asynchronous tiga belitan, yang dicirikan oleh susunan ruang simetri dan parameter belitan yang sama pada stator, dalam motor dengan bekalan kuasa fasa tunggal belitan utama dan tambahan mempunyai parameter yang berbeza. Untuk belitan simetri, bilangan slot setiap kutub dan fasa boleh ditentukan daripada ungkapan:

q = N / 2 petang,

di mana N ialah bilangan slot stator; m - bilangan belitan (fasa); p - bilangan tiang.

Dalam belitan kuasi simetri, bilangan slot dan lebar belitan berbeza sedikit, manakala rintangan aktif dan induktif belitan utama dan tambahan mempunyai nilai yang berbeza.

Dalam belitan tidak simetri, bilangan slot yang diduduki oleh setiap belitan berbeza dengan ketara. Oleh itu, belitan utama dan tambahan mempunyai bilangan lilitan yang berbeza. Contoh biasa ialah belitan 2/3-1/3 (Rajah 3), di mana 2/3 daripada slot stator diduduki oleh belitan utama, dan 1/3 oleh belitan tambahan.

Pembinaan. Rajah 4 menunjukkan keratan rentas motor dengan dua belitan pekat atau gegelung terletak pada kutub pemegun.

Setiap belitan (utama 1 dan tambahan 2) dibentuk oleh dua gegelung yang terletak pada kutub bertentangan. Gegelung diletakkan pada tiang dan dimasukkan ke dalam kuk mesin, yang dalam kes ini mempunyai bentuk persegi. Di sisi celah udara kerja, gegelung dipegang oleh unjuran khas yang melaksanakan fungsi kasut tiang 3. Terima kasih kepada mereka, lengkung pengedaran aruhan medan magnet dalam jurang udara kerja menghampiri sinusoid. Tanpa tonjolan ini, bentuk lengkung yang ditunjukkan adalah hampir dengan segi empat tepat. Kedua-dua kapasitor dan perintang boleh digunakan sebagai elemen peralihan fasa untuk motor sedemikian. Ia juga mungkin untuk litar pintas penggulungan tambahan. Dalam kes ini, motor ditukar menjadi mesin tak segerak kutub berlorek.

Motor tiang berlorek paling kerap digunakan kerana kesederhanaan reka bentuk, kebolehpercayaan yang tinggi dan kos yang rendah. Motor sedemikian juga mempunyai dua belitan pada stator (Rajah 5).

Penggulungan utama 3 dibuat dalam bentuk gegelung dan disambungkan terus ke rangkaian bekalan kuasa. Penggulungan tambahan 1 adalah litar pintas dan mengandungi satu hingga tiga lilitan setiap tiang. Ia meliputi sebahagian daripada tiang, yang menerangkan nama motor. Penggulungan tambahan diperbuat daripada dawai tembaga bulat atau rata dengan keratan rentas beberapa milimeter persegi, yang dibengkokkan menjadi lilitan bentuk yang sesuai. Hujung belitan kemudiannya disambungkan dengan kimpalan. Rotor motor adalah sangkar tupai, dan sirip penyejuk dipasang pada hujungnya, yang meningkatkan penyingkiran haba dari belitan stator.

Pilihan reka bentuk untuk motor kutub berlorek ditunjukkan dalam Rajah 6 dan 7.

Pada dasarnya, belitan utama boleh terletak secara simetri atau asimetri berkenaan dengan pemutar. Rajah 6 menunjukkan reka bentuk motor dengan belitan utama asimetri 5 (1 - lubang pelekap; 2 - shunt magnet; 3 - belitan litar pintas; 4 - lubang pelekap dan pelarasan; 6 - bingkai penggulungan; 7 - kuk). Motor sedemikian mempunyai pelesapan fluks magnet yang ketara dalam litar magnet luaran, jadi kecekapannya tidak melebihi 10-15%, dan ia dihasilkan untuk kuasa tidak lebih daripada 5-10 W.

Dari sudut kebolehkilangan, motor dengan belitan utama yang terletak secara simetri adalah lebih kompleks. Dalam motor dengan kuasa 10-50 W, pemegun komposit digunakan (Rajah 7, di mana: 1 - cincin kuk; 2 - cincin litar pintas; 3 - tiang; 4 - pemutar dengan penggulungan sangkar tupai; 5 - shunt magnetik). Disebabkan fakta bahawa tiang motor dilindungi oleh kuk dan belitan terletak di dalam sistem magnetik, fluks kebocoran magnet di sini adalah jauh lebih rendah daripada reka bentuk dalam Rajah 6. Kecekapan enjin ialah 15-25%.

Untuk menukar kelajuan putaran motor kutub berlorek, litar kutub silang digunakan (Rajah 8). Ia cukup mudah melaksanakan penukaran bilangan pasangan kutub penggulungan stator, untuk menukar yang cukup untuk menghidupkan belitan yang disambungkan ke arah yang bertentangan. Motor kutub berlorek juga menggunakan prinsip kawalan kelajuan, yang terdiri daripada menukar gegelung penggulungan daripada sambungan bersiri kepada sambungan selari.

Mikromotor segerak

Motor segerak dengan bekalan kuasa fasa tunggal digunakan dalam jam, kaunter, geganti masa, sistem peraturan dan kawalan, alat pengukur, peralatan rakaman bunyi, dsb. Dalam motor segerak, medan magnet berputar dicipta, kelajuan putaran yang malar dan tidak bergantung pada perubahan dalam beban. Seperti motor aruhan satu fasa, motor segerak menghasilkan medan magnet berputar elips. Apabila terlebih beban, mikromotor segerak terkeluar daripada penyegerakan. Selepas menggunakan voltan bekalan kepada mereka, adalah perlu untuk mewujudkan keadaan di mana enjin akan memecut dan ditarik ke dalam penyegerakan. Terdapat keengganan, histerisis motor segerak, serta motor teruja oleh magnet kekal.

enjin jet

Dengan kuasa sehingga 100 W, motor segerak dibuat dengan dua belitan - utama dan tambahan, dan kapasitor peralihan fasa disambungkan secara bersiri dengan yang terakhir. Pemegun motor keengganan segerak secara strukturnya tidak berbeza dengan pemegun motor tak segerak. Pada pemutar motor segerak terdapat belitan litar pintas ("sangkar tupai"), yang memastikan permulaan mikromotor segerak yang boleh dipercayai. Ke kelajuan putaran hampir dengan segerak, motor memecut sebagai tak segerak, dan kemudian secara automatik ditarik ke dalam segerak, dan pemutar terus berputar pada kelajuan segerak. Reka bentuk rotor bagi motor segerak ditunjukkan dalam Rajah 9.

Di sepanjang lilitannya terdapat alur dengan padang seragam (Rajah 9, a), dan kedalaman alur adalah 10-20 kali lebih besar daripada panjang jurang udara yang berfungsi. Aluminium dituangkan ke dalam alur ini, dan rod penggulungan pemutar yang terbentuk adalah litar pintas menggunakan gelang aluminium yang dikimpal pada kedua-dua belah ke hujung rod. Untuk nilai kuasa reaktif yang sama yang digunakan daripada rangkaian, tork berguna pada aci motor segerak adalah dua kali kurang daripada tork pada aci motor tak segerak. Kecekapan dan kos motor segerak juga lebih teruk daripada motor tak segerak. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa jurang udara kerja motor segerak adalah lebih besar daripada motor tak segerak.

Dengan menukar kekonduksian bahagian individu litar magnet motor, adalah mungkin untuk mengarahkan fluks magnet ke arah yang dikehendaki. Ini boleh dicapai dengan menggunakan rongga khas dalam bahan magnet lembut yang diisi dengan aloi aluminium. Rajah 9b menunjukkan pemutar dua kutub dibuat dengan cara yang serupa. Dalam kes ini, panjang jurang udara yang berfungsi, seperti motor tak segerak, kekal tidak berubah di sepanjang keseluruhan lilitan stator. Kuasa motor segerak sedemikian hampir dengan kuasa motor tak segerak dengan bekalan kuasa fasa tunggal.

Motor histerisis

Dari segi reka bentuk, pemegun motor histerisis tidak berbeza daripada pemegun motor yang dianggap sebelum ini (asynchronous, synchronous reluctance). Pada kelajuan putaran rendah motor histerisis, pemegunnya dibuat dengan kutub berbentuk cakar (Rajah 10).

Ia mengandungi kuk 1 dengan belitan, gegelungnya berselang seli sepanjang lilitan stator, dengan itu membentuk urutan elektromagnet dengan kekutuban berselang-seli (NSNS...); 2 - tiang berbentuk cakar; 3 - sesendal diperbuat daripada bahan sintetik; 4 - fluks kebocoran, 5 - fluks magnet yang berguna; 6 - pemutar; 7 - penggulungan cincin; 8 - bingkai penggulungan. Plat dipasang pada sisi gegelung untuk menutup fluks magnet. Apabila belitan stator disambungkan ke rangkaian bekalan kuasa, medan magnet berbilang kutub dicipta dalam jurang udara yang berfungsi.

Rajah 11 menunjukkan empat kutub terletak satu di belakang yang lain (1 - utara utama; 2 - utara bantu; 3 - gelang litar pintas; 4 - belitan pengujaan gelang; 5 - kutub selatan utama; 6 - kutub selatan tambahan). Gelang litar pintas (atau belitan), terletak secara sepusat berkenaan dengan gegelung belitan stator, mempunyai pekali gandingan yang berbeza dengan kutub utama dan tambahan. Oleh itu, peralihan fasa fluks magnet kutub yang ditunjukkan dipastikan, akibatnya ialah penampilan medan magnet berputar elips.

Rotor mempunyai cincin yang diperbuat daripada bahan feromagnetik dengan gelung histerisis yang luas. Daya paksaan bahan ini hendaklah kurang daripada bahan magnet keras yang digunakan untuk membuat magnet kekal. Jika tidak, medan magnet yang kuat akan diperlukan untuk mengmagnetkan semula cincin itu. Cincin pemutar mempunyai tingkap, bilangan yang sepadan dengan bilangan kutub stator, yang memastikan putaran segerak pemutar disebabkan oleh tork reaktif.

Motor dengan pengujaan magnet kekal

Motor segerak yang mengandungi pemutar yang diperbuat daripada magnet kekal secara strukturnya serupa dengan motor dengan kutub berbentuk cakar (lihat Rajah 10). Kelebihan utama motor magnet kekal berbanding motor histerisis ialah daya kilas yang dihasilkannya dengan dimensi yang sama adalah 20-30 kali lebih besar daripada daya kilas motor histeresis. Di samping itu, motor magnet kekal lebih dipercayai. Untuk menghidupkan enjin, pemutar mesti digerakkan, jadi beban tidak boleh dipasang pada aci menggunakan sambungan tegar. Motor berkuasa rendah mengandungi pemutar dengan cincin magnet kekal ferit, yang, dengan sebilangan kecil tiang, dimagnetkan dalam arah jejarian.

Dengan bilangan kutub yang banyak, pemutar dimagnetkan dalam arah paksi dan mempunyai kutub berbentuk cakar (Rajah 12), di mana 1 gelang diperbuat daripada magnet kekal; 2 - sesendal. Reka bentuk pemegun yang digunakan dalam motor berkuasa tinggi boleh dikatakan tidak berbeza dengan reka bentuk pemegun bagi motor tak segerak dengan belitan teragih. Reka bentuk rotor sangat pelbagai.

Rajah 13 menunjukkan tiga pilihan reka bentuk untuk motor segerak empat kutub yang teruja oleh magnet kekal. Dalam Rajah 13, a, barium ferit digunakan untuk motor, dalam Rajah 13, b - aloi berdasarkan sebatian unsur nadir bumi dan kobalt, dalam Rajah 13, c - aloi alnico (1 - penggulungan sangkar tupai; 2 - magnet kekal; 3 - shunt magnet).

Untuk memastikan permulaan tak segerak, semua rotor mempunyai belitan rod litar pintas, seperti dalam motor tak segerak.

Motor sejagat

Motor komutator dengan pengujaan siri dipanggil universal kerana ia boleh beroperasi sama ada dari rangkaian DC atau AC. Mereka membentuk kumpulan mikromesin yang paling penting. Kelajuan enjin tidak bergantung pada kekerapan voltan bekalan, akibatnya motor ini, tidak seperti asynchronous, boleh mempunyai kelajuan putaran lebih daripada 3000 rpm. Kelebihan motor sejagat ialah kemudahan kawalan kelajuan dengan menukar paip penggulungan medan bersiri atau kawalan fasa menggunakan triac. Sebagai kelemahan, kita boleh perhatikan kos motor universal yang lebih tinggi berbanding dengan motor tak segerak, disebabkan oleh kehadiran penggulungan pada pemutar dan unit komutator berus (yang juga menghasilkan bunyi tambahan dan haus dengan cepat).

Pembinaan. Motor universal mempunyai reka bentuk dua tiang. Untuk mengurangkan kerugian daripada arus pusar, litar magnet pemegun dan pemutar dilaminasi.

Rajah 14 menunjukkan beberapa pilihan reka bentuk untuk pemegun motor: Rajah 14, a - pemegun dengan belitan buatan mesin; Rajah 14, b - stator dengan penggulungan medan, dibuat dan diletakkan secara manual; Rajah 14,c - pemegun dengan dua belitan medan jauh; Rajah 14, d - pemegun dengan satu belitan pengujaan jauh. Penggulungan stator (pengujaan) motor universal biasanya terdiri daripada dua bahagian atau gegelung, di antaranya terdapat angker, penggulungan yang disambungkan secara bersiri dengan penggulungan medan. Belitan angker boleh dililit dengan wayar berganda. Apabila slot rotor adalah segi empat tepat, gegelung diletakkan selari antara satu sama lain. Penggulungan angker terdiri daripada dua cabang selari di mana arus motor yang melalui berus diagihkan.

Dalam enjin universal, perhatian khusus harus diberikan kepada pemasangan pengumpul berus.

Reka bentuk pemegang berus yang paling biasa digunakan ditunjukkan dalam Rajah 15, a, b, reka bentuk dalam Rajah 15, c, d adalah lebih murah dan digunakan dalam enjin yang kurang berkuasa; Rajah 15, d menunjukkan berus dengan fius (1 - penutup; 2 terminal ; 3 - pemegang; 4 - berus; 5 pengumpul; 6 - pencekik penapis; 7 paksi putaran; 8 - cincin; 9 - cangkuk; 10 - lamella tembaga; 11 - alur; 12 - penebat; 13 - terminal; 14 - spring ; 15 puting dielektrik). Badan berus mempunyai rongga silinder. Reka bentuk berus (Rajah 15e) adalah sedemikian rupa sehingga apabila berus diaktifkan ke hujung rongga, puting terletak pada permukaan komutator. Oleh kerana puting diperbuat daripada bahan penebat, sentuhan berus dengan komutator rosak, dan operasi enjin selanjutnya menjadi mustahil.

Ciri-ciri operasi DC. Apabila enjin beroperasi dari rangkaian arus terus, penurunan voltan pada belitan angker dan pengujaan hanya bergantung pada rintangan aktifnya, oleh itu, perkara lain adalah sama, voltan, arus, fluks magnet dan ggl dalam belitan angker adalah lebih besar daripada apabila dikuasakan daripada rangkaian arus ulang alik. Ini membawa kepada perubahan dalam kelajuan enjin. Jika, apabila dikuasakan daripada rangkaian arus terus dan ulang alik, enjin perlu beroperasi pada kelajuan yang sama, maka dalam mod arus terus enjin mesti mempunyai bilangan lilitan yang lebih besar dalam penggulungan medan.

Peraturan kelajuan. Jika anda membuat kesimpulan tambahan dalam penggulungan pengujaan, maka dengan menukarnya anda boleh menukar kekerapan putaran (Rajah 16, a). Apabila bilangan lilitan berkurangan, kelajuan putaran bertambah. Kaedah kedua ialah memasang perintang boleh ubah secara bersiri dengan belitan motor (Rajah 16b). Apabila rintangan perintang meningkat, kelajuan enjin berkurangan. Kaedah ketiga ialah menggunakan pengubah kawalan (Rajah 16, c). Meningkatkan voltan bekalan membawa kepada peningkatan dalam kelajuan enjin. Kaedah keempat adalah untuk mengecilkan belitan angker dengan perintang boleh ubah (Rajah 16d). Apabila rintangan perintang berkurangan, bilangan pusingan juga berkurangan. Kaedah ini bagus kerana apabila beban dikurangkan, enjin tidak mengalami overdrive.

Pelarasan tepat kelajuan putaran boleh diperolehi dalam litar triak elektronik (Gamb. 17). Triac "memotong" bahagian separuh kitaran voltan ulang-alik. Untuk membalikkan motor, adalah perlu untuk menukar polariti sambungan belitan angker atau belitan medan.

Penstabilan kelajuan. Motor universal mempunyai ciri mekanikal yang sangat lembut, i.e. pergantungan kuat kelajuan putaran pada tork beban. Untuk menstabilkan kelajuan putaran di bawah beban berubah-ubah, khususnya, pengawal selia mekanikal digunakan. Sebagai contoh, anda boleh menggunakan suis empar, kenalan yang disambungkan selari dengan perintang tambahan. Kaedah ini memastikan kestabilan kelajuan putaran dalam 1%, tetapi hanya untuk nilai kelajuan yang mana suis empar direka bentuk. Oleh itu, pengawal selia elektronik semakin digunakan.

Dalam pengawal selia elektronik (Rajah 17), sebagai contoh, EMF belitan angker digunakan sebagai isyarat maklum balas yang berkadar dengan nilai sebenar kelajuan putaran. Apabila nilai ini meningkat, sudut kawalan triac meningkat, yang membawa kepada penurunan kelajuan enjin. Ketepatan penstabilan dengan kaedah ini ialah 10%. Terdapat kaedah yang lebih kompleks (tetapi juga lebih mahal).

Motor DC dengan pengujaan magnet kekal

Pada masa ini, motor sedemikian dihasilkan terutamanya dengan voltan bekalan 12 V dan digunakan dalam pemacu untuk kereta, mesin taip, peralatan perubatan dan rumah tangga.

Pembinaan Motor magnet kekal sangat pelbagai. Ini disebabkan oleh prestasi dan keperluan kos enjin yang berbeza.

Rajah 18a menunjukkan elemen reka bentuk motor ringkas dan murah dengan magnet gelang yang diperbuat daripada sebatian ferit (1 - segmen magnet; 2 - pemutar; 3 - pakej pemegun; 4 - kutub; 5 - magnet cincin; 6 - kemagnetan jejarian; 7 - kemagnetan diametrik; 8 - magnet segi empat tepat). Magnet ini dimagnetkan dalam arah jejari atau paksi. Perumahan motor diperbuat daripada bahan magnet lembut berlamina, sama ada dalam bentuk silinder atau dalam bentuk periuk memanjang. Perumahan berfungsi untuk menutup fluks magnet magnet kekal. Pakej rotor diperbuat daripada kepingan keluli elektrik tanpa bahan tambahan silikon (tebal 1 mm). Rotor terletak dalam galas penjajaran sendiri; ia mengandungi sebilangan kecil alur, yang mengurangkan kos belitan angker.

Rajah 18b menunjukkan unsur reka bentuk motor magnet kekal yang lebih mahal (di mana 9 adalah tiang; 10 adalah kasut tiang). Mereka menggunakan bahan magnet keras alnico (Al, Ni, Co) dan magnet yang diperbuat daripada logam nadir bumi. Motor ini mempunyai badan yang besar, dan pemutar diperbuat daripada keluli elektrik berkualiti tinggi. Kecekapan enjin sedemikian melebihi 80%. Menghidupkan enjin. Jika motor DC menerima kuasa daripada bateri, maka, jika perlu, kawal kelajuan putarannya, pengawal selia nadi digunakan (Rajah 19, a, di mana U ialah voltan bekalan; Voltan nadi Um; Ra, La dan Ui, masing-masing , rintangan aktif, kearuhan dan belitan angker EMF; Фр - fluks magnet kutub).

Rajah 19b menunjukkan bentuk voltan Um dan arus i(t) dalam motor. Kelajuan enjin adalah berkadar terus dengan kitaran tugas denyutan voltan yang dihidupkan menggunakan thyristor atau transistor berkuasa.

Motor DC dikuasakan daripada rangkaian AC melalui penerus yang disambungkan melalui litar jambatan satu fasa (Gamb. 20). Dalam kes ini, kelajuan putaran boleh dikawal dengan cara yang diterangkan di atas.

Satu lagi kemungkinan untuk mengawal kelajuan adalah dengan menggunakan berus dengan kedudukan boleh laras berbanding dengan angker. Voltan bekalan boleh dibekalkan kepada berus yang terletak pada neutral geometri (a-a) atau kepada salah satu berus ini dan berus tambahan a' (Rajah 21), terletak pada sudut β berbanding berus kedua. Dalam kedua-dua kes ini, nisbah kelajuan enjin mempunyai bentuk

n₀/n = 2/(1 + cos β).

Motor DC dengan pemutar bukan magnet. Dalam servomotors dan dalam motor peranti automasi, peningkatan keperluan sering diletakkan pada nilai pemalar masa elektromagnet atau elektromekanikal, yang sepatutnya sekecil mungkin. Untuk menyelesaikan masalah ini, dua jenis reka bentuk enjin telah dibangunkan: 1) berongga atau berbentuk loceng; 2) dengan pemutar cakera. Yang pertama dihasilkan pada kuasa 1 - 20 W, yang kedua - pada kuasa lebih 20 W.

Dalam motor dengan pemutar berongga, yang terakhir dibuat dalam bentuk segelas bahan penebat elektrik sintetik, pada permukaan yang penggulungan tetap (Rajah 22, di mana 1 - komutator; 2 - berus; 3 - perumahan; 4 - lapisan atas belitan; 5 - lapisan bawah belitan) . Rotor berputar dalam medan magnet magnet kekal yang dipasang pada stator dan membentuk sistem pengujaan dua atau empat kutub.

Dalam enjin dengan pemutar cakera, yang terakhir mempunyai bentuk cakera di mana cincin atau magnet segmen terletak, mewujudkan fluks magnet dalam arah paksi (Rajah 23, di mana 1 berus; 2 - silinder dan magnet cincin; 3 - pemutar cakera).

Magnet boleh terletak pada kedua-dua belah cakera pemutar. Dalam enjin berkuasa rendah, cakera pemutar diperbuat daripada bahan penebat elektrik dengan penggulungan bercetak atau dicop. Tork pada aci motor secara praktikal tidak berubah, kerana belitan terletak sama rata di sekeliling lilitan pemutar. Oleh itu, motor sedemikian paling sesuai untuk pemacu elektrik yang memerlukan mengekalkan kelajuan yang stabil. Motor ini tidak memerlukan komutator yang digunakan dalam motor DC konvensional kerana berus menggelongsor pada hujung konduktor belitan bercetak. Dalam enjin berkuasa tinggi, pemutar digunakan dengan penggulungan yang diisi dengan sebatian khas untuk mengikatnya ke pemutar. Enjin sedemikian mempunyai reka bentuk manifold konvensional.

Motor injap

Dalam pemacu mikro moden, permintaan yang semakin ketat diletakkan pada motor. Di satu pihak, mereka mesti mempunyai kebolehpercayaan yang tinggi dan kesederhanaan reka bentuk motor tak segerak, sebaliknya, kesederhanaan dan julat besar kawalan kelajuan untuk motor DC. Motor dengan litar kawalan elektronik, atau motor tanpa berus, memenuhi keperluan ini sepenuhnya. Pada masa yang sama, mereka tidak mempunyai kelemahan tak segerak (penggunaan kuasa reaktif, kehilangan rotor) dan motor segerak (denyut kelajuan putaran, kehilangan segerak).

Motor bersuis ialah mesin DC tanpa sentuhan yang teruja oleh magnet kekal dengan stator tunggal atau berbilang lilitan. Penukaran belitan stator dilakukan bergantung pada kedudukan rotor. Litar kawalan elektronik termasuk penderia kedudukan rotor khas. Motor injap digunakan dalam instrumen dan radas berkualiti tinggi, sebagai contoh, dalam pemacu elektrik perakam pita dan perakam video, dalam peralatan mengukur, serta dalam pemacu elektrik di mana ia adalah perlu untuk memastikan kedudukan ketepatan tinggi pemutar. dan elemen kerja yang berkaitan. Dalam kapasiti ini, mereka berjaya bersaing dengan motor stepper.

Dalam motor DC komutator, fluks magnet pengujaan mempunyai arah yang sama dan pegun di angkasa. Daya pengmagnetan belitan angker Θ2 terletak pada sudut 90° berbanding dengan fluks pengujaan magnetik Ф₁ (Gamb. 24). Terima kasih kepada komutator, sudut 90° mengekalkan nilainya walaupun semasa pemutar berputar.

Motor pemutar mempunyai magnet kekal pada pemutar yang mencipta fluks pengujaan magnet, dan penggulungan angker terletak pada stator (Rajah 25, a - dalam kedudukan asal; b - apabila diputar melalui sudut α). Penggulungan stator dikuasakan sedemikian rupa sehingga antara daya magnetisasinya Θ1 dan fluks pengujaan Ф₂ sudut dikekalkan pada 90°. Dengan pemutar berputar, kedudukan ini boleh dikekalkan apabila menukar belitan stator. Dalam kes ini, belitan stator mesti bertukar pada momen tertentu dan dengan urutan tertentu.

Kedudukan rotor ditentukan, sebagai contoh, menggunakan sensor Hall. Penderia kedudukan mengawal operasi suis elektronik (transistor). Oleh itu, tanpa litar elektronik, operasi motor injap adalah mustahil. Apabila bilangan belitan stator bertambah, kerumitan litar kawalan elektronik bertambah. Oleh itu, motor sedemikian biasanya menggunakan tidak lebih daripada empat belitan. Reka bentuk motor murah mengandungi satu belitan.

Gambar rajah motor belitan tunggal ditunjukkan dalam Rajah 26, a. Terdapat satu belitan 1 pada stator, yang disambungkan kepada voltan bekalan menggunakan transistor VT1 (Rajah 26b). Pemutar motor diperbuat daripada magnet kekal dan mempunyai sepasang kutub. Isyarat kawalan ke pangkalan transistor dibekalkan oleh sensor Hall HG. Jika sensor ini memasuki medan magnet, sebagai contoh, magnet tambahan, maka voltan Un muncul pada outputnya, yang menghidupkan transistor. Transistor hanya boleh dibuka atau ditutup sahaja.

Rajah 27,a menunjukkan lokasi penderia Hall dan magnet tambahan (keratan rentas sepanjang paksi), dan Rajah 27,b - merentasi paksi. Sensor Hall bertindak balas kepada kutub utara magnet tambahan (N).

Rajah 28a menunjukkan gambar rajah reka bentuk motor dua belitan.

Stator mempunyai dua belitan 1 dan 2, yang melaluinya sama ada arus tanda bertentangan mengalir, atau belitan mempunyai arah belitan yang bertentangan. Penggulungan ditukar menggunakan transistor VT1 dan VT2 (Rajah 28b) secara bergilir-gilir. Untuk melakukan ini, sensor Hall mesti mempunyai dua output, pada satu nadi muncul apabila kutub utara magnet tambahan berlalu, pada yang lain - apabila ia melepasi kutub selatan. Mod ini juga boleh dilaksanakan dalam motor penggulungan tunggal, tetapi untuk ini anda perlu mempunyai dua bekalan kuasa dan dua transistor. Dalam kes ini, mereka bercakap tentang motor penggulungan tunggal dengan bekalan kuasa bipolar.

Rajah 29a menunjukkan gambar rajah motor tiga belitan. Statornya mempunyai tiga belitan (1, 2, 3), terletak di sepanjang lilitannya pada sudut 120° berbanding satu sama lain. Setiap belitan disambungkan kepada sumber kuasa melalui suis transistor yang berasingan. Tiga sensor Hall digunakan untuk mengawal transistor. Arus mengalir melalui setiap belitan untuk satu pertiga tempoh. Arus nadi ini mempunyai komponen malar, yang tidak menghasilkan tork, tetapi meningkatkan kehilangan pemanasan belitan. Motor tiga belitan boleh dihidupkan menggunakan litar gelombang penuh, yang mengandungi enam transistor (Rajah 29, b).

Motor dengan empat belitan stator agak murah kerana ia hanya menggunakan dua penderia Hall dengan empat transistor, memudahkan litar kawalan. Belitan 1-4 (Rajah 30, a, b) terletak pada stator pada sudut 90°. Penderia dewan teruja dengan magnet kekal pemutar motor. Terdapat dua cara untuk mengawal motor: dengan pertukaran 90 darjah dan 180 darjah. Dengan pergantian 90 darjah, arus mengalir melalui hanya satu penggulungan daripada empat pada bila-bila masa.

Litar kawalan motor ditunjukkan dalam Rajah 31, dan lokasi magnet kawalan dan penderia Hall ditunjukkan dalam Rajah 32. Dengan susunan ini, transistor dihidupkan dalam susunan berikut: VT1, VT3, VT2, VT4.

Dengan pergantian 180 darjah, reka bentuk motor adalah sama, tetapi dalam setiap empat belitan arus mengalir selama setengah kitaran, yang membawa kepada arus bertindih dalam belitan. Penderia dewan tidak beroperasi dari magnet kekal, tetapi dari rotor bermagnet. Oleh itu, bentuk voltan keluaran penderia Hall adalah kosinus, dan transistor VT1-VT4 beroperasi bukan dalam mod berdenyut, tetapi dalam mod linear. Mod pensuisan 180 darjah juga boleh dilaksanakan dalam motor dua belitan jika dua transistor dengan dua sumber kuasa disambungkan ke litar setiap belitan.

Untuk mengekalkan nilai tertentu bagi kelajuan putaran motor injap, anda boleh menggunakan rajah dalam Rajah 33.

EMF belitan stator, yang berkadar dengan kelajuan rotor, digunakan sebagai isyarat maklum balas. Litar pemilihan voltan maksimum dipasang menggunakan diod. Daripada empat diod, hanya satu yang terbuka, yang pada masa ini mempunyai voltan tertinggi. Hasilnya ialah penerus empat fasa, komponen DC voltan keluarannya adalah berkadar dengan kelajuan putaran. Pada input transistor VT6, kapasitor C6 disambungkan, yang melancarkan riak penerus. Apabila kelajuan putaran meningkat, arus transistor VT6 meningkat, yang membawa kepada penurunan arus dalam transistor VT5, yang bermaksud arus daripada output penderia Hall kepada transistor VT1-VT4 berkurangan. Ini membawa kepada penurunan kelajuan enjin.

Motor stepper

Terdapat banyak peranti dan radas di mana pemacu elektrik diamanahkan dengan tugas meletakkan kedudukan unit atau elemen kerja tertentu dengan cepat dan tepat. Dalam kes ini, motor elektrik dengan pergerakan rotor diskret (langkah) digunakan. Motor yang menukar impuls elektrik kepada mekanikal dipanggil motor stepper.

Sebagai tambahan kepada motor stepper, pemacu elektrik stepper termasuk unit kawalan elektronik (Gamb. 34), di mana 1 ialah penunjuk set; 2 - litar kawalan; 3 - unit elektronik atau mikropemproses; 4 - suis; 5 - blok kuasa; 6 - bekalan kuasa; 7 - enjin). Motor stepper beroperasi terutamanya berdasarkan prinsip motor segerak, jadi mereka juga mempunyai kelemahan yang sama - kemungkinan terkeluar daripada segerak dan kecenderungan pemutar untuk berayun apabila melakukan langkah.

Pembinaan. Motor stepper terdiri daripada beberapa motor, belitannya mempunyai arah belitan ke hadapan dan belakang. Oleh kerana belitan diagihkan sama rata di sekeliling lilitan pemegun, pemutar mengikuti belitan yang ditukar secara berurutan (Rajah 35). Rotor diperbuat daripada bahan keras magnetik atau lembut magnet, serta gabungan kedua-duanya. Dalam dua kes terakhir, terdapat gigi pada rotor. Dalam Rajah 35, b, setiap bahagian rotor mempunyai empat gigi. Dengan beberapa bungkusan m dan kutub 2p, pemutar membuat z langkah z = 2 petang setiap pusingan. Bilangan langkah menentukan saiz langkah di sepanjang sudut αt; = 2p/z. Reka bentuk dalam Rajah 35b mempunyai m = 3 dan 2р = 4, yang sepadan dengan z = 12 dan α = 30°.

Mod pengendalian dengan pensuisan belitan tunggal dipanggil mod langkah penuh. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk menghidupkan dua belitan bersebelahan secara serentak dalam reka bentuk Rajah 35, a. dalam kes ini, pemutar berputar separuh langkah. Mod ini dipanggil mod langkah pecahan. Dalam kes ini, pekali k mesti dimasukkan ke dalam ungkapan untuk z, dengan mengambil kira mod pengendalian enjin. Untuk mod langkah penuh k = 1, untuk mod langkah pecahan k = 2. Pecahan langkah membolehkan anda mengurangkan bilangan belitan, memudahkan litar kawalan dan mengurangkan kos pemacu elektrik.

Selain menambah bilangan belitan, padang boleh dikurangkan dengan menambah bilangan kutub atau gigi pemutar. Dalam kes ini, peningkatan permintaan diletakkan pada ketepatan pembuatan rotor. Di samping itu, pemutar berbilang kutub adalah lebih sukar untuk dimagnetkan. Oleh itu, bukan sahaja pemutar, tetapi juga pemegun dibuat dengan gear (Gamb. 36).

Stator dan rotor mempunyai beberapa perbezaan dalam bilangan gigi. Gigi pemutar "tambahan" terletak di antara kutub stator. Dalam reka bentuk ini juga mungkin untuk melaksanakan mod langkah penuh dan pecahan. Sekiranya arus dengan nilai tertentu dilalui melalui belitan stator, maka pada dasarnya adalah mungkin untuk mencapai sebarang langkah, tetapi ini akan membawa kepada komplikasi penting unit kawalan. Kotak gear juga boleh digunakan untuk mengurangkan padang. Dalam kes ini, tork pada aci mekanisme yang didorong ke dalam putaran meningkat dan momen inersianya berkurangan, dan geseran dalam kotak gear membantu melembapkan ayunan pemutar motor stepper. Tetapi penggunaan kotak gear membawa kepada peningkatan dalam ralat langkah.

Motor dengan rotor magnet kekal dipanggil motor rotor aktif (motor PM). Motor yang pemutarnya diperbuat daripada bahan magnet lembut dipanggil motor pemutar reluctance (motor VR). Motor ini mesti mempunyai sekurang-kurangnya tiga belitan, manakala dalam motor PM ia cukup untuk mempunyai dua belitan. Di samping itu, terdapat reka bentuk yang menggabungkan ciri-ciri enjin pemutar aktif dan reaktif. Dalam reka bentuk hibrid ini, rotor magnet kekal juga mempunyai gigi.

Perbandingan tiga jenis motor stepper diberikan dalam Jadual 1

Jadual 1

Motor stepper boleh menyediakan bukan sahaja putaran, tetapi juga pergerakan translasi mekanisme pemacu elektrik. Motor stepper sedemikian dipanggil linear. Ia digunakan, sebagai contoh, untuk meletakkan pelbagai peranti pada satah XY, dengan pergerakan di sepanjang setiap koordinat dijalankan menggunakan belitan berasingan. Sebagai tambahan kepada motor stepper linear elektromagnet, terdapat yang piezoelektrik. Rajah 37a menunjukkan gambar rajah enjin sedemikian. Reka bentuknya termasuk dua elektromagnet M1 dan M2 (1), yang boleh meluncur di sepanjang rasuk keluli 4, dan kabel piezoelektrik 3.

Reka bentuk kabel piezoelektrik digambarkan dalam Rajah 37, b. Jika voltan digunakan pada elektrod 2, maka bergantung pada kekutubannya, unsur-unsur kabel 5 akan memampatkan atau meregangkan. Apabila voltan dikenakan pada belitan elektromagnet, ia akan dipasang pada rasuk keluli. Rajah 37,c menunjukkan jujukan denyutan voltan yang dibekalkan kepada belitan elektromagnet dan kepada elektrod kabel piezoelektrik, serta proses menggerakkan elektromagnet.

Litar kawalan. Rajah 38 menunjukkan litar kawalan untuk motor stepper, di mana dua kaedah kawalan utama dilaksanakan - unipolar dan bipolar. Dengan kawalan unipolar (Rajah 38, a), motor stepper dua pakej digunakan, pada setiap pakej stator A dan B yang mana terdapat dua belitan A1, A2 dan B1, B2. Belitan setiap bungkusan membentuk sepasang tiang dan mencipta daya magnet bagi tanda yang berbeza.

Rajah 39 menunjukkan gambarajah sambungan bagi sebuah enjin dengan pemutar hibrid. Belitan gelang setiap bungkusan pemegun dengan tiang berbentuk cakar mengandungi dua belitan separuh.

Litar kawalan dalam Rajah 38a adalah mudah, tetapi pada masa yang sama penggunaan enjin semakin merosot, kerana hanya satu daripada dua belitan stator sedang beroperasi. Dengan kawalan bipolar (Rajah 38, b), penggunaan motor meningkat, walaupun pada masa yang sama litar kawalan menjadi lebih rumit. Oleh itu, kaedah kawalan ini digunakan dalam motor elektrik dengan peningkatan keperluan untuk parameter berat dan saiz.

Kawalan motor

Persamaan yang menerangkan motor bagi setiap fasa adalah seperti berikut:

Vm = Rm Im + Em;

Em = K₁w;

M = K₂saya

di mana Vm ialah voltan yang dibekalkan; Im - penggunaan semasa; Em - voltan aruhan diri; Rm - rintangan penggulungan; M momen daya pada aci; w - kelajuan sudut putaran pemutar; KEPADA₁ dan K₂ - pekali perkadaran.

Oleh itu, bagi setiap fasa voltan yang dibekalkan, motor diwakili oleh litar setara yang terdiri daripada perintang dan sumber voltan yang disambungkan secara bersiri. Perintang mewakili rintangan belitan, sumber voltan mewakili voltan aruhan sendiri belitan (Rajah 40).

Enjin beroperasi dalam satu daripada dua mod. Dalam mod pertama, kelajuan enjin ditetapkan oleh kekerapan voltan yang dibekalkan kepadanya. Dalam mod kedua, enjin itu sendiri, dengan menukar belitan dengan berus atau menukar belitan berdasarkan isyarat daripada sensor kedudukan, menetapkan kelajuan putaran bergantung pada voltan dan beban yang digunakan pada aci. Kawalan motor DC turun untuk membekalkannya dengan voltan yang diperlukan bagi kekutuban tertentu, kerana nilai voltan menentukan kelajuan, dan kekutuban menentukan arah putaran. Litar peringkat keluaran biasa dan pengendalian arahan kawalan ditunjukkan dalam Rajah 41.

Litar kawalan menghantar isyarat F (ke hadapan) - ke hadapan dan R (terbalik) - ke belakang. Apabila isyarat ini digunakan, kekutuban voltan yang digunakan pada motor berubah. Jika arahan ini digunakan secara serentak (F = R = 1) atau dikeluarkan (F = R = 0), maka enjin beroperasi sama ada dalam mod brek atau dalam mod berhenti. Perbezaan di antara mereka ialah semasa mod brek motor boleh dikatakan litar pintas. Dalam mod berhenti, enjin beroperasi dalam keadaan hampir melahu, i.e. berputar secara inersia. Enjin berhenti paling cepat apabila membrek, kerana tenaga kinetik yang disimpan dalam pemutar hilang dalam rintangan belitan.

Seperti yang dapat dilihat dalam Rajah 41, voltan yang dikenakan pada motor tidak boleh lebih besar daripada voltan pada pin Vc (kawalan voltan). Voltan pada pin ini tidak linear, tetapi berkaitan secara monoton dengan voltan motor, jadi ia digunakan untuk kawalan kelajuan.

Rajah 42 menunjukkan penggunaan litar mikro ROHM BA6219B untuk mengawal motor DC aci pemacu VCR. Di sini, seperti di atas, arahan F dan R menentukan arah putaran. Mereka dibekalkan daripada mikrokomputer yang mengawal mekanisme pemacu pita, voltan kawalan Vc dijana dalam pemproses servo

Kawalan motor stepper

Untuk motor stepper, putaran dengan sudut minimum (langkah) dilakukan apabila fasa voltan bekalan berubah. Untuk motor yang mempunyai p pasang kutub, langkahnya adalah sama dengan π/(np). Untuk kemudahan menentukan bilangan langkah dalam kod binari, bilangan belitan dipilih sama dengan kuasa 2 (biasanya 4). Voltan gelombang perjalanan yang mencipta medan magnet berputar dijana daripada isyarat yang dibekalkan secara digital kepada input litar kawalan. Satu ciri pengendalian motor stepper ialah selepas beralih ke sudut tertentu, pemutar mesti mengekalkan kedudukannya yang diduduki, i.e. arus mesti mengalir melalui belitan. Oleh itu, belitan dikuasakan oleh arus dan bukannya voltan. Versi visual peringkat keluaran litar kawalan motor stepper ditunjukkan dalam Rajah 43.

(klik untuk memperbesar)

Isyarat digital D0 dan D1, dari mana voltan gelombang perjalanan terbentuk, dihasilkan oleh pembilang undur CT2. Perintah tulis WR memuatkan pembilang dengan bilangan langkah NS. Pembilang mengira sehingga kandungannya sama dengan sifar. Pada masa ini, sifar muncul pada output pemindahan P, ​​dan pengiraan berhenti, kerana isyarat P menutup injap yang membekalkan denyutan frekuensi melangkah FS ke input pengiraan pembilang. Kekerapan pacing biasanya dijana daripada kekerapan jam oleh pembilang atau pemasa. Isyarat FR menentukan arah pengiraan dan oleh itu arah putaran motor. Isyarat STOP digunakan untuk menghentikan enjin.

Litar kawalan praktikal mempunyai logik kawalan yang lebih meluas, peringkat keluaran yang dirapatkan, dan biasanya mengandungi pengehad arus lebar denyut. Logik kawalan biasanya ditambah dengan isyarat perencatan dan putaran fasa. Peringkat keluaran jambatan dipasang untuk menukar arah arus dalam belitan motor apabila dikuasakan daripada sumber unipolar. Perintah putaran fasa mengubah arah arus: bergantung pada nilainya, transistor hanya satu daripada pepenjuru peringkat keluaran beroperasi. Pengehad arus lebar denyut berfungsi untuk mengurangkan kuasa yang hilang oleh peringkat keluaran.

Reka bentuk litar kawalan motor stepper tipikal ditunjukkan dalam Rajah 44 (hanya satu peringkat keluaran).

Input kawalan kekutuban P membuka injap G1 atau G2, jadi isyarat digital daripada input IN1 (input fasa 1) membuka transistor hanya satu daripada pepenjuru jambatan: T1, T4 pada P = 1 dan T2, T3 pada P = 0. Kekutuban voltan berubah dengan sewajarnya, digunakan pada belitan motor. Penghad lebar nadi terdiri daripada perintang pengukur arus, pembanding dan pemasa. Pemasa terdiri daripada diod, litar RC dan pencetus Schmitt. Penghad menstabilkan arus dalam belitan pada tahap Imax =Vref/Rs seperti berikut. Mari kita andaikan bahawa pada masa tertentu P = 1, IN1 = 1, Q = 1 (kapasitor litar pemasa RC dinyahcas), voltan merentasi perintang penyukat arus Rs adalah kurang daripada Vref: IL Rs < Vref (IL ialah arus melalui kearuhan belitan). Dalam kes ini, transistor T1 dan T4 terbuka, dan IL semasa secara beransur-ansur meningkat kepada Imax. Selepas komparator dicetuskan, kapasitor litar pemasa RC akan dicas melalui diod D. Untuk masa Tm (tempoh nyahcas kapasitor), transistor T1 dan T4 akan ditutup. Pada masa ini, voltan kekutuban terbalik digunakan pada belitan, dan arus berkurangan dengan jumlah dI = VL(Tm/L). VL = Vm - voltan pada belitan, L - kearuhan belitan motor. Selepas penghujung nadi pemasa, transistor T1 dan T4 akan dibuka, dan kekutuban voltan pada belitan akan berubah lagi. Arus dalam belitan akan mula meningkat semula, dan ia akan meningkat dengan jumlah dI dalam masa yang hampir sama Tm, kerana semasa penurunan arus voltan pada belitan hampir sama seperti semasa peningkatan. Oleh itu, purata arus Iw dalam belitan ialah Iw = Imax - dI/2.

Motor stepper boleh ditetapkan untuk beroperasi dalam mod freewheel, maka kelajuannya akan ditentukan oleh voltan yang digunakan dan beban pada aci. Untuk melakukan ini, adalah perlu bahawa denyutan dari mana voltan gelombang perjalanan terbentuk dijana sebagai fungsi sudut putaran pemutar, i.e. kedudukannya. Reka bentuk dan pengendalian litar kawalan motor stepper dalam mod freewheel ditunjukkan dalam Rajah 45.

Untuk kejelasan, motor berkenaan mempunyai sepasang kutub rotor dan dua belitan stator. Penggulungan disambungkan melalui perintang pengehad arus, voltan dari sensor dibekalkan kepada input pencetus Schmitt. Rajah 45,c menunjukkan semua empat kemungkinan kombinasi tanda semasa dalam belitan dan kedudukan rotor yang sepadan. Ia terletak pada sudut 45° kepada menegak, betul-betul bertentangan dengan penderia kedudukan. Apabila pemutar berada di sekitar sensor, pencetus yang sepadan dicetuskan, akibatnya, arus dibekalkan ke belitan, menarik pemutar ke sensor seterusnya ke arah putaran. Apabila berputar dalam arah negatif (mengikut arah jam), sesentuh suis dinaikkan (FR = 1), voltan V1 menukar arus I1 dalam belitan 1, V0 - arus I0 dalam belitan 0. Dalam kedudukan awal, apabila tiada arus mengalir melalui belitan, pemutar ditarik kutub ke teras salah satu gegelung, i.e. menempati kedudukan pada sudut 0 atau 90° kepada menegak.

Apabila kuasa digunakan, pencetus akan ditetapkan kepada keadaan tertentu, dan pemutar akan cenderung untuk mengambil kedudukan yang sepadan. Pada masa yang sama, ia sama ada akan mencapai atau melepasi sensor, menyebabkan pencetus yang sepadan dilemparkan, selepas itu pemutar akan mula berputar secara seragam. Ambil perhatian bahawa prosedur operasi yang diterangkan dan terutamanya permulaan boleh dipercayai jika penderia menjana voltan hanya mengikut kedudukan, tanpa pengaruh kelajuan pemutar. Penderia yang paling mudah dan paling boleh dipercayai dengan sifat ini ialah penderia Hall, itulah sebabnya ia secara praktikal menggantikan semua jenis penderia lain yang digunakan dalam enjin.

Perakam kaset biasanya mempunyai satu motor DC, yang tidak mengubah arah putaran. Sebahagian besar perakam pita mempunyai motor dengan pemutar tiga kutub, operasi dan reka bentuknya ditunjukkan dalam Rajah 45.

Keperluan untuk kestabilan kelajuan dipenuhi oleh litar penstabil yang berfungsi dengan mengukur voltan aruhan kendiri motor. Voltan ini berkadar terus dengan kelajuan putaran dan oleh itu boleh berfungsi sebagai sensor kelajuan. Litar penstabilan mesti mengekalkan voltan aruhan kendiri sama dengan yang ditentukan.

Rajah 46 menunjukkan salah satu rajah paling visual yang melaksanakan idea ini. Dalam skim ini, penstabilan kelajuan dilakukan dengan membandingkan voltan pada motor dan modelnya. Motor diwakili oleh perintang Rm dan punca voltan Em. Model ini terdiri daripada perintang R2 dan sumber voltan kawalan Vc. Perintang R2 mewakili rintangan motor; Vc ialah voltan aruhan diri yang ditentukan. Perintang R1, Rm, R2, R3 membentuk jambatan untuk mengukur perbezaan voltan Vc dan Em. Dengan keuntungan yang cukup besar, kita boleh menganggap V1 = V2, dan motor akan berputar pada kelajuan tertentu w0 tanpa mengira beban pada acinya.

Rajah 47 menunjukkan gambarajah blok litar bersepadu Toshiba TA7768F, di mana voltan rujukan ditolak terus daripada voltan motor. Untuk menggunakan litar mikro ini, anda perlu mengetahui nisbah rintangan perintang R1/R2.

Untuk kelajuan tetap, litar tiga pin yang paling popular (Gamb. 48). Di dalamnya, arus kIm dibekalkan kepada perintang R1 melalui cermin arus, berkadar dengan arus Im yang mengalir melalui motor. Arus dalam perintang R2 dan arus yang digunakan oleh litar kawalan juga mengalir melalui perintang R1, jadi arus motor mestilah cukup besar untuk diabaikan.

Dalam perakam pita dengan pergerakan pita terbalik, adalah perlu untuk menstabilkan kelajuan putaran motor dalam kedua-dua arah. Untuk melakukan ini, penstabil konvensional ditambah dengan suis untuk menyambungkan motor dalam polariti tertentu.

Apabila menyediakan litar yang diterangkan, mula-mula pilih perintang yang menyerupai rintangan belitan motor, daripada keadaan pengaruh minimum beban pada kelajuan motor. Kemudian perintang dipilih yang menetapkan kelajuan putaran. Motor aci pemacu VCR digunakan berbilang fasa untuk mengurangkan ketidaksamaan putarannya, dan voltan sinusoidal dibekalkan kepada belitan. Dalam kebanyakan kes, motor tiga fasa dengan penderia Hall digunakan. Struktur enjin ditunjukkan dalam Rajah 49, a. Operasinya adalah sama seperti motor stepper.

Litar dalam Rajah 49a terdiri daripada tiga blok yang sama (saluran), di mana setiap satunya voltan V dijana untuk penggulungan fasanya sendiri. Blok ini terdiri daripada penderia, pencetus Schmitt, pemacu dan peringkat keluaran. Motor mempunyai pemutar dua kutub, belitan terletak bertentangan dengan sensor. Pada masa yang ditunjukkan dalam Rajah 49, a, kutub utara rotor terletak pada sensor fasa A, i.e. Sehingga masa ini, arus mengalir melalui belitan fasa A, menarik kutub pemutar kepadanya. Apabila pemutar menghampiri penderia fasa A, voltan teraruh di dalamnya melemparkan picu fasa A. Melontar picu menyebabkan arus dibekalkan ke fasa lain belitan bergantung pada arah putaran: untuk pemutar berputar mengikut lawan jam, ia adalah perlu untuk membekalkan arus kepada belitan fasa C, dan untuk ia berputar mengikut arah jam - ke dalam belitan fasa B. Gambar rajah pemasaan operasi ditunjukkan dalam Rajah 49, b.

Kelajuan putaran aci pemacu distabilkan berdasarkan impuls pensuisan kepala, tepat kepada fasa. Nadi pensuisan kepala ialah denyut frekuensi bingkai simetri, diikat secara unik pada medan bingkai. Apabila merakam, nadi digunakan pada kepala kawalan, dan semasa main semula ia dibaca daripadanya. Gambar rajah blok kawalan motor aci pemacu ditunjukkan dalam Rajah 50.

Penderia kelajuan ialah cakera bergigi yang dipasang pada pemutar enjin dan penderia Hall terletak pada pemegun. Kekerapan denyutan voltan pada output penderia Hall adalah berkadar terus dengan kelajuan pemutar. Isyarat daripada sensor kelajuan dikuatkan, dihadkan dan disalurkan kepada pengesan frekuensi (FR) dan fasa (PD). Isyarat keluaran pengesan dijumlahkan dan disalurkan ke peringkat keluaran. Arahan brek dan arah putaran juga dihantar kepadanya. Voltan peringkat keluaran dibekalkan kepada motor.

Litar bersepadu kawalan motor termasuk hanya unit individu bagi rajah blok dalam Rajah 50. Selalunya, ia termasuk peringkat keluaran dan penguat sensor kelajuan, kerana ia disambungkan terus ke enjin.

Rajah 51,a menunjukkan gambarajah blok litar mikro KA8329 (Samsung), dan Rajah 51,b menunjukkan HA13406W (Hitachi).

(klik untuk memperbesar)

Pengiraan motor elektrik

Penarafan motor adalah kuasa, kelajuan putaran dan voltan. Kuasa motor dinyatakan dalam watt. Ini bukan kuasa yang digunakan daripada sumber, tetapi kuasa mekanikal pada aci. Pilihan kuasa bergantung pada tujuan enjin. Jadi, untuk mainan dan model elektrik, kuasa sehingga 3 W adalah mencukupi, untuk kipas kecil - 10-15 W, untuk gergaji bulat - beratus-ratus watt. Kuasa enjin berkait rapat dengan kelajuan putaran.

Untuk kuasa tertentu, semakin tinggi kelajuan enjin, semakin kecil saiznya dan semakin sedikit bahan yang diperlukan. Motor berus DC dan AC boleh direka bentuk untuk sebarang kelajuan putaran (walaupun sehingga 10000 rpm). Tetapi, berdasarkan syarat untuk operasi berus yang boleh dipercayai pada komutator, tidak disyorkan untuk membina enjin dengan kelajuan putaran lebih daripada 5000 rpm.

Untuk motor tak segerak dari semua jenis, kelajuan pemutar bergantung pada kekerapan arus ulang-alik, yang kekal malar. Untuk motor dua kutub, yang paling kerap digunakan, kelajuan segerak pada frekuensi 50 Hz ialah 3000 rpm (dengan mengambil kira slip - 2900 rpm). Kelajuan putaran sedemikian jarang digunakan secara langsung; biasanya kotak gear dipasang di antara enjin dan mekanisme yang digerakkan.

Voltan motor ditentukan oleh bekalan kuasa. Motor elektrik kereta, sebagai contoh, bergantung pada voltan bateri.

Pengiraan motor DC bermula dengan menentukan dua dimensi utama: diameter dan panjang angker. Dimensi ini termasuk dalam formula

D²l = Pa 10⁹/1,1 AS B n (cm³), (satu)

di mana D ialah diameter penambat, cm; l - panjang sauh, cm; Pa - kuasa reka bentuk, W; AS - beban angker linear, A/cm; B - aruhan magnet dalam jurang udara, G; n - kelajuan putaran undian, rpm.

Bahagian kiri formula (1) adalah berkadar dengan isipadu angker. Seperti yang dapat dilihat dari sebelah kanan (1), isipadu angker adalah berkadar dengan kuasa enjin Pa dan berkadar songsang dengan kelajuan putaran n. Daripada ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa semakin tinggi kelajuan putaran angker enjin, semakin kecil dimensinya, dan dimensi bahagian-bahagian enjin yang tinggal bergantung pada dimensi angker.

Kuasa enjin yang diberi nilai

Pa = EI = P(1 + 2y)/3y (W), (2)

di mana E ialah EMF teraruh dalam belitan angker apabila ia berputar dalam medan magnet; I ialah arus yang digunakan oleh motor dari sumber, A; P - kuasa motor berkadar, W; y ialah kecekapan enjin, yang nilainya boleh ditentukan daripada Rajah 52 (seperti yang boleh dilihat dari lengkung, nilai kecekapan menurun dengan mendadak apabila kuasa enjin berkurangan). Kuasa enjin yang dikira sentiasa lebih besar daripada kuasa undian.

Penggunaan arus motor

I = P/U y (A), (3)

di mana U ialah voltan terkadar.

Mari tentukan EMF E:

E = Pa/I (B). (4)

Beban angker linear

AS = NI/2πD (A/cm). (5)

Dalam formula (5), N menandakan bilangan konduktor belitan angker, dua dalam penyebut menunjukkan bahawa jumlah arus angker I bercabang antara dua konduktor belitan, hasil darab πD ialah lilitan angker.

Beban linear AS dan aruhan magnet dalam celah udara B dipanggil beban elektromagnet. Mereka menunjukkan betapa beratnya motor dimuatkan secara elektrik dan magnet. Nilai ini tidak boleh melebihi had tertentu, jika tidak, enjin akan menjadi terlalu panas semasa operasi.

Pemanasan enjin bergantung bukan sahaja pada beban elektromagnet, tetapi juga pada masa operasi. Sesetengah motor berjalan untuk jangka masa yang lama tanpa berhenti (motor kipas). Enjin lain beroperasi secara berselang-seli, di mana mereka mempunyai masa untuk menyejukkan (motor pembersih vakum, peti sejuk). Operasi enjin secara berselang-seli dipanggil operasi terputus-putus.

Beban linear dan aruhan magnet boleh ditentukan menggunakan Rajah 53 dan 54 (di mana paksi mendatar menunjukkan kuasa undian dibahagikan dengan kelajuan putaran undian, contohnya, dengan kuasa 15 W dan kelajuan 3000 rpm, anda perlu ambil nombor 5 pada paksi absis).

Mari kita beralih kepada formula (1). Di dalamnya, diameter dan panjang sauh berkaitan antara satu sama lain dengan nisbah tertentu. Mari kita nyatakan nisbah l/D = k. Nilai k untuk enjin kecil berkisar antara 0,7 hingga 1,2. Jika enjin dengan panjang yang lebih pendek tetapi diameter yang lebih besar diperlukan, maka pilih k = 0,7. Sebaliknya, jika enjin perlu diletakkan dalam paip berdiameter kecil, maka k = 1,2 dipilih. Dengan memperkenalkan nisbah l/D = k ke dalam (1), kita dibebaskan daripada satu l yang tidak diketahui, dan formula (1) mengambil bentuk berikut:

D = (Pa 10⁹/1,1k AS B n)^1/3 (cm). (6)

Setelah mengira nilai D, kita dapati l melalui pekali k. Oleh itu, dimensi utama enjin ditentukan. Sekarang mari kita mengira belitan angker. Untuk melakukan ini, anda perlu menentukan fluks magnet motor. Jika aruhan magnet dalam jurang udara didarabkan dengan kawasan di mana talian kuasa memasuki angker, kita memperoleh fluks motor.

Ф = B atl, (7)

di mana t ialah pembahagian kutub, i.e. sebahagian daripada lilitan angker bagi setiap tiang. Dalam motor dua kutub t = πD/2. Pekali a biasanya diambil bersamaan dengan 0,65. Nilai B didapati daripada graf dalam Rajah 54. Bilangan konduktor angker ditentukan oleh formula

N = E 60 10⁸/F n. (8)

Bilangan konduktor tidak boleh sebarang integer. Konduktor belitan angker hendaklah diagihkan sama rata antara slot angker. Bilangan alur Z ditentukan daripada perhubungan Z = 3D. Adalah disyorkan untuk mengambil nombor ganjil terdekat. Bilangan konduktor dalam slot Nz = =N/Z mestilah genap untuk menggulung belitan dalam dua lapisan. Pilihan ini akan digambarkan dengan contoh.

Keratan rentas wayar untuk belitan angker S boleh ditentukan dengan membahagikan arus dalam konduktor I dengan ketumpatan arus g: S = I/2g. Untuk memilih ketumpatan semasa, anda boleh dibimbing oleh lengkung 1 dalam Rajah 55.

Bahagian ini adalah pendahuluan. Menggunakan buku rujukan (contohnya, "Komponen dan Bahan Radio," ms 8), anda perlu mencari keratan rentas wayar standard yang paling hampir dengan wayar yang dikira. Dalam jadual yang sama kita akan dapati diameter wayar d.

Sekarang mari kita tentukan saiz alur. Keratan rentas W, diperlukan untuk menampung wayar penggulungan,

W=d² Nz/Kz (mm²). (9)

Pekali Kz dipanggil pekali pengisian alur. Ia menunjukkan betapa ketatnya konduktor memenuhi alur. Apabila mengira, anda boleh mengambil

Kz = 0,6-0,7.

Apabila membuat sauh, keratan rentas alur mestilah lebih besar daripada mengikut formula (9), kerana ia masih mesti memuatkan lengan penebat 2 dengan ketebalan 0,2 mm dan baji 3 diperbuat daripada kadbod dengan ketebalan 0,3 mm (Gamb. 56).

Kawasan yang diduduki oleh lengan ialah

Sg = p tg (mm2), (10)

di mana p ialah perimeter alur, mm; tg - ketebalan lengan, mm.

Kawasan baji

Sk = hk bk (mm2), (11)

di mana hk ialah ketebalan baji, mm; bк - lebar baji, mm.

Oleh itu, jumlah keratan rentas alur adalah sama dengan Sp = W + Sg + Sk. Untuk alur bulat, diameter boleh ditentukan dengan keratan rentas penuh dп = 2 Sp/п (mm).

Setelah menentukan saiz alur mengikut Rajah 56, anda boleh mengira ketebalan gigi. Mula-mula, mari kita cari diameter bulatan Dn di mana pusat alur akan terletak. Untuk melakukan ini, tolak diameter alur + 1 mm daripada diameter angker

D_n = D - (d_n +1).

Jarak antara alur bersebelahan

t = nD_n/Z (mm),

ketebalan gigi

b_z = t - d_n (mm). (4)

Ketebalan gigi di tempat yang sempit hendaklah sekurang-kurangnya 2 mm. Jika ini tidak berfungsi, anda perlu memotong alur bentuk yang kompleks, dan kerana ini sukar, anda boleh meningkatkan diameter penambat untuk mendapatkan gigi sekurang-kurangnya 2 mm tebal. Slot alur “a” hendaklah 1 mm lebih besar daripada diameter wayar d_daripada.

Keratan rentas berus karbon atau grafit

S_щ = I/d_щ(5)

di mana d_щ - ketumpatan arus di bawah berus.

Mari kita teruskan untuk mengira sistem magnetik. Untuk enjin buatan sendiri, cara paling mudah ialah menggunakan sistem magnet jenis terbuka (Rajah 57, di mana 1 - kertas impregnated; 2 - bebibir; 3 - gegelung).

Pertama sekali, kita menentukan jurang udara q antara angker dan kutub. Dalam mesin DC, jurang yang meningkat digunakan, yang mengurangkan kesan penyahmagnetan medan magnet angker. Ruang udara

q = 0,45 t AS/B (cm). (6)

Kami mengira dimensi sistem magnet menggunakan aruhan magnet. Apabila mengira sistem magnet kutub dan bingkai, magnitud fluks magnet perlu ditingkatkan sebanyak 10%, kerana beberapa talian kuasa ditutup di antara sisi bingkai, memintas angker. Oleh itu, fluks magnet kutub dan bingkai

Fst = 1,1F.

Kami mengambil induksi dalam bingkai Vst = 5000 G (0,5 T).

Kami menentukan panjang katil Lst daripada lakaran dalam Rajah 58.

Jika bentuk bingkai sepadan dengan Rajah 59 (di mana 1 ialah gegelung; 2 ialah tiang; 3 ialah rivet), maka aliran bingkai Fst mesti dibahagikan kepada dua, kerana ia bercabang di sepanjang dua laluan selari.

Dalam Rajah 58, garis putus-putus menunjukkan laluan fluks magnet. Ia terdiri daripada bahagian berikut: dua jurang udara, dua gigi, sauh dan bingkai. Untuk mengetahui daya magnetisasi yang sepatutnya ada pada gegelung medan, anda perlu mengira Iw bagi setiap bahagian ini, dan kemudian menambah kesemuanya.

Mari kita mulakan dengan jurang udara. Daya magnet bagi jurang udara

I_w = 1,6 qkB, (7)

di mana q ialah jurang udara pada bahagian angker (cm); k - pekali yang boleh diambil k = 1,1; B - aruhan dalam jurang udara (G).

Untuk menentukan daya magnetisasi (ns) gigi angker, anda perlu mengetahui aruhan dalam gigi. Kami menentukan ketebalan gigi menggunakan formula (4). Fluks magnet memasuki gigi melalui bahagian lilitan angker setiap gigi. Ia dipanggil gigi dan ditentukan oleh formula

t₁ = nD/Z. (8)

Induksi dalam gigi akan menjadi lebih banyak kali ganda daripada induksi dalam celah udara kerana ketebalan gigi adalah kurang daripada bahagian gigi. Di samping itu, ia mesti diambil kira bahawa sebahagian daripada panjang angker diduduki oleh lapisan penebat antara kepingan, yang berjumlah 10%. Oleh itu, induksi dalam gigi

B_z = B_t/b_z 0,9. (9)

Menurut Jadual 2, aruhan ini sepadan dengan kekuatan medan Hz.

Jadual 2

Untuk mengira n.s. dengan dua ketinggian gigi Hz mesti didarab dengan ketinggian dua gigi I_wz = H_z 2h_z. Dalam jadual, aruhan magnet ditunjukkan dalam lajur menegak, dinyatakan dalam beribu-ribu gauss, dan dalam garis mendatar - dalam beratus-ratus gauss. Jika, sebagai contoh, aruhan ialah 10500 G, maka nilai kekuatan medan yang diperlukan ditemui di persimpangan baris 10000 dan lajur 500 (dalam kes ini 6,3). Daya magnetisasi boleh ditentukan dengan mendarabkan voltan dengan panjang garis medan.

Apabila mengira induksi dalam teras angker, ia harus diambil kira bahawa fluks magnet di dalamnya bercabang, dan oleh itu hanya separuh daripada fluks jatuh pada satu bahagian. Keratan rentas teras angker (mengikut Rajah 58) adalah sama dengan jarak h_a dari pangkal alur ke aci, didarab dengan panjang angker h_a = D/2 - j_z -d_b/2. Anda juga perlu mengambil kira lapisan penebat antara helaian. Oleh itu, aruhan dalam teras angker

B_a = Ф/(2j_al 0,9).

Mengikut jadual di atas, Ha sepadan dengan aruhan ini. Daya pengmagnetan teras angker I_w = HL_a, di mana L_a - panjang talian kuasa dalam teras mengikut Rajah 58:

L_a = n(D - 2j_z -h_a)/2 (cm).

Seperti yang dapat dilihat dalam Rajah 58, motor ini tidak mempunyai tiang terkeluar yang bercantum dengan bingkai. Oleh itu, pengiraan bahagian pegun litar magnetik turun kepada pengiraan bingkai.

Lebar bingkai ditentukan oleh aruhan yang diberi B = 5000 Gs.

Dari sini

b_cm = F_cm/5000 x l x 0,9 (sm).

Kekuatan medan Hcm untuk aruhan 5000 G terdapat dalam Jadual 2. Apabila menentukan panjang talian kuasa dalam bingkai, kesukaran dihadapi. Lagipun, panjang sisi bingkai bergantung pada ketebalan gegelung, dan ia tidak diketahui. Oleh itu, kami mengambil ketebalan gegelung sama dengan 30 nilai jurang udara. Setelah menentukan panjang garis daya dalam bingkai Lst dari lakaran, kami mengira daya magnetisasi (f.s.) untuk bingkai

Iw_cт =L_cт Н_cт.

Sekarang mari kita tambah n.s. semua bahagian

Iw₀ =Iw_d +Iw_z +Iw_a +Iw_cт .

n.s tersebut. harus mencipta gegelung apabila enjin melahu, tetapi apabila dimuatkan, kesan penyahmagnetan medan magnet angker akan muncul. Oleh itu, kita memerlukan rizab, yang kita kira menggunakan formula

Iw_p = 0,15 t AS (pusing-A). (10)

Bilangan lilitan gegelung boleh dikira daripada jumlah Iw: w = Iw/I. Untuk menentukan keratan rentas wayar, anda perlu membahagikan arus dengan ketumpatan semasa (kami menentukannya menggunakan lengkung 2 dalam Rajah 55. Menggunakan jadual buku rujukan "Komponen dan Bahan Radio" kami mencari standard terdekat keratan rentas dan diameter wayar dalam penebat d_daripada. Kawasan yang diduduki oleh lilitan gegelung, F = wd_daripada2 / k_з (k_з - faktor isi). Bahagikan kawasan F dengan panjang gegelung (dalam lakaran l_к) dan dapatkan lebarnya b_к = F/l_к.

Contoh pengiraan motor DC

Data motor berkadar: P = 5 W, U = 12 V, n = 4000 rpm. Menggunakan lengkung dalam Rajah 52, kami menentukan kecekapan enjin sebanyak 30%, menggunakan formula (2) - anggaran kuasa enjin

Ra = 5 (1 + 2x0,3)/3x0,3 = 8,9 W.

Untuk mencari nilai AS dan B menggunakan lengkung dalam Rajah 53 dan 54, kami mengira nisbah kuasa enjin, dinyatakan dalam miliwatt, kepada kelajuan putaran 5000/4000 = 1,25. Daripada Rajah 53 kita dapati AS = 50 A/cm. Begitu juga, daripada Rajah 54 kita dapati aruhan dalam celah udara B = 2200 G. Mari kita ambil nisbah l/D = 1. Gantikan nilai berangka nilai yang dikira ke dalam formula (6) dan cari diameter angker D=(8,9x10⁹/1,1x50x2200x4000)^1/2 = 2,6 cm.

Pada k = 1, panjang sauh ialah l = 2,61 = 2,6 cm.

Arus angker mengikut formula (3)

I = 5/0,3x12 = 1,4 A.

EMF belitan angker mengikut formula (4)

E = 3,14 2,6/1,4 = 6,3 V.

Pembahagian kutub angker t = 3,14x2,6/2 = 4,1 cm.

Fluks magnet mengikut formula (7)

Ф = 0,65x4,1x2,6x2200 = 15200.

Bilangan konduktor belitan angker mengikut formula (8) N= =6,3x60x10⁸/15200x4000 = 620. Bilangan slot angker z = 3x2,6 = 7,8. Kami bulatkan kepada nombor ganjil terdekat z = 7. Bilangan konduktor dalam slot Nz = =620/7= 88. Nombor ini boleh dibahagi dengan 2, jadi tidak perlu membundarkannya. Keratan rentas konduktor belitan angker pada d=10A/mm2 s = 1,4/2x10 = 0,07 mm2.

Mengikut lengkung 1 Rajah 55 dengan keratan rentas 0,07 mm² anda perlu mengambil ketumpatan arus 8 A/mm2. Mari laraskan keratan rentas wayar 0,07x10/8 = 0,085 mm² dan diameter wayar 0,33 mm. Dengan mengambil kira ketebalan penebat, diameter wayar terlindung ialah 0,37 mm². Keratan rentas alur mengikut formula (9) S = diz2 88/0,7 = 17,2 mm2. Diameter bulatan yang diduduki oleh konduktor penggulungan d0 = (4x17,2/3,14)1/2 = 4,7 mm. Perimeter lengan penebat ialah p = 3,14x4,7 = 14,7 mm. Kawasan alur yang diduduki oleh lengan mengikut formula (10) Sg = 14,7 0,2 = 2,9 mm². Kawasan alur yang diduduki oleh baji, mengikut formula (11) Sк = 0,3 3 = 0,9 mm². Jumlah keratan rentas alur Sp = 17,2 + 2,9 + 0,9 = 21 mm². Diameter alur dп = (4x21/3,14)1/2 = 5,2 mm. Diameter bulatan di mana pusat alur terletak ialah Dп = 26 - (5,2 + 1) = 19,8 mm. Jarak antara alur bersebelahan ialah 3,14 19,8/7 = 8,9 mm. Ketebalan gigi pada titik sempit ialah bz = 8,9 - 5,2 = 3,7 mm. Slot alur a = 0,37 + 1 = 1,37 mm. Bilangan plat pengumpul K = 7. Keratan rentas berus Ssh = 1,4/6 = 0,23 cm². Anda boleh mengambil berus segi empat sama dengan dimensi sisi 5 x 5 mm. Jurang udara antara angker dan tiang mengikut formula (6, RE 10/2000) adalah sama dengan 0,45x4,1x50/2200 = 0,4 mm.

Untuk menentukan n.s. gegelung, kita akan mengira litar magnet mengikut Rajah 58. NS. jurang udara mengikut formula (7, RE 10/2000) Iwd = 1,6x0,04x1,1x2200 = 155 pusingan A.

Pembahagian gigi mengikut formula (8, RE 10/2000) t1 = 3,14x2,6/7 = 1,2 cm Induksi dalam gigi mengikut formula (9, RE 10/2000) Bz = 2200x1,2/0,37x0,9 , 8000 = 10 Gs. Kekuatan medan gigi mengikut jadual (RE 2000/10, ms 4,05) Hz = 4,05. NS. gigi Iwz = 2x0,57x4,6 = 15200 Avitkov. Aruhan dalam teras angker Ba = 2/0,5x2,6x0,9x6500 = 3,2 Gs. Mengikut jadual yang sama untuk aruhan ini Ha = 3,2. NS. untuk teras angker Iw = 1,5x4,8 = 1,1 pusingan A. Kami menentukan n.s. untuk bahagian pegun litar magnetik. Fluks magnet bingkai Fst = 15200x16700 = XNUMX.

Mari kita andaikan aruhan dalam bingkai 5000 Gs. Kemudian lebar bingkai bst = 16700/5000x2,6x0,9 = 1,4 cm Mengikut jadual, aruhan 5000 G sepadan dengan nilai Hst = 2,5. Untuk menentukan panjang garis daya dalam bingkai, kita ambil ketebalan gegelung bk = 30d = 30x0,04 = 1,2 cm Daripada Rajah 58 kita tentukan panjang purata garis daya Lst = 4,5 cm N.s. bingkai Iwct = 2,5x4,5 = 11 pusingan A. Sekarang mari kita tambah n.s. daripada semua bahagian Iw0 = 155 + 4,6 + 4,8 + 11 = 175 pusingan A.

Daya penyahmagnetan mengikut formula (10) Iwp = 0,15x4,1x50 = 31 pusingan A. Kemudian n.s. pada beban enjin Iw = 175 + 31 = 206 pusingan A. Bilangan lilitan gegelung ialah w = 206/1,4 = 147 lilitan. Mari kita ambil ketumpatan arus dalam gegelung menjadi 5 A/mm², maka keratan rentas wayar ialah s = 1,4/5 = 0,28 mm2. Keratan rentas terdekat wayar standard ialah s = 0,273 mm² dan diameter wayar 0,59 mm. Diameter wayar bertebat ialah 0,64 mm. Kawasan yang diduduki oleh lilitan gegelung F = 147x0,642/0,7 = 86 mm². Panjang gegelung mengikut Rajah 58 ialah lк = 12 mm. Oleh itu ketebalan gegelung bk = 86/12 = 7,2 mm.

Pengiraan motor tak segerak fasa tunggal

Kami menetapkan kuasa enjin P (W), voltan U (V) dan kelajuan putaran n (rpm). Kuasa enjin yang diberi nilai

Magnitud η cos φ diambil daripada lengkung dalam Rajah 60.

Diameter luar stator

Da = (14Pa)^1/3 (cm). (2)

Diameter dalam pemegun

D = 0,55 Da (cm). (3)

Panjang stator l = D (cm). Pembahagian kutub t = 3,14 D/2 (cm). Kami memilih aruhan magnet dalam jurang udara B mengikut lengkung dalam Rajah 54. Fluks magnet, seperti di atas, ditentukan oleh formula Ф = a B t l. Untuk motor fasa tunggal, nilai "a" boleh dipilih sama dengan 0,72.

Bilangan slot stator untuk motor dengan belitan permulaan boleh tukar dipilih sebagai gandaan 6. Untuk motor dengan kuasa sehingga 10 W, 12 slot stator boleh diambil. Daripada jumlah ini, 8 akan diduduki oleh belitan yang berfungsi, dan 4 oleh belitan permulaan. Untuk motor berkuasa tinggi, 18 slot stator diperlukan (12 slot ialah belitan yang berfungsi, 6 adalah belitan permulaan). Bilangan lilitan belitan yang berfungsi

w_p = U 10^6/2,5 F. (4)

Bilangan konduktor dalam alur penggulungan kerja

N_z = 2w_p/z_p, ( 5 )

di mana z_p - bilangan slot yang diduduki oleh penggulungan yang berfungsi. Arus dalam belitan kerja

I=P_a/U (A). (6)

Keratan rentas konduktor bagi belitan kerja S = I/d. Kami mendapati diameter wayar dalam penebat seperti di atas. Dimensi alur ditentukan sama seperti pengiraan motor DC. Penggulungan permulaan menduduki 1/3 daripada slot stator. Bilangan lilitan belitan permulaan bergantung pada elemen mana yang dihidupkan secara bersiri dengan belitan permulaan apabila bermula. Jika rintangan aktif berfungsi sebagai elemen, maka bilangan lilitan belitan permulaan adalah 3-4 kali kurang daripada bilangan lilitan belitan kerja. Tetapi ia menduduki 2 kali lebih sedikit slot, oleh itu, dalam setiap slot akan terdapat 1,5-2 kali lebih sedikit giliran daripada dalam slot penggulungan yang berfungsi. Kami menggulung belitan permulaan dengan wayar yang sama seperti yang berfungsi. Jika kita menggunakan kapasitor sebagai elemen permulaan, maka bilangan lilitan belitan permulaan adalah sama dengan bilangan lilitan belitan yang berfungsi.

Agar belitan permulaan muat dalam alurnya, keratan rentas wayar mesti diambil separuh daripada saiz itu. Gambar rajah penggulungan dan susunan penempatannya dalam alur ditunjukkan dalam Rajah 61.

Bilangan slot rotor dipilih bergantung pada bilangan slot stator. Dengan 12 slot stator, anda boleh mengambil 9 slot rotor, dan dengan 18 slot stator, anda boleh mengambil 15 slot rotor. Kami memilih diameter alur pemutar supaya jumlah keratan rentas rod pemutar adalah 1,5-2 kali lebih besar daripada jumlah keratan rentas konduktor penggulungan stator yang berfungsi. Batang kuprum mesti dipacu ke dalam alur pemutar dan dipateri pada gelang penutup di hujung pemutar. Keratan rentas cincin penutup hendaklah lebih kurang tiga kali lebih besar daripada keratan rentas rod. Tork permulaan motor bergantung pada rintangan belitan pemutar, oleh itu, untuk motor dengan tork permulaan yang besar, rod pemutar hendaklah diperbuat daripada loyang atau gangsa. Jurang udara antara stator dan rotor dalam motor tak segerak hendaklah dikekalkan sekecil mungkin. Dalam enjin buatan kilang, jurang biasanya 0,25 mm. Dalam enjin buatan sendiri 0,3-0,4 mm.

Kapasiti kapasitor permulaan untuk motor berkuasa rendah biasanya 3-10 µF. Perlu diingat bahawa voltan dijana pada terminal kapasitor yang jauh melebihi voltan utama, jadi kapasitor mesti ditetapkan kepada voltan bersamaan tiga kali voltan utama. Apabila voltan berkurangan, kapasitansi kapasitor meningkat mengikut undang-undang kuadratik, jadi untuk voltan operasi 12 V adalah perlu untuk mengambil kapasitor berkapasiti besar (sehingga 1000 µF).

Contoh pengiraan motor tak segerak fasa tunggal

Data dinilai: kuasa 3 W, voltan 220 V, kelajuan putaran 3000 rpm, operasi enjin terputus-putus. Menggunakan lengkung dalam Rajah 60 kita dapati hasil darab η cos φ = 0,25.

Anggaran kuasa enjin mengikut formula (1) P_а = 3/0,25 = 12 V.A. Diameter luar stator mengikut formula (2)

D_a =(14x12)^1/3 = 5,5 cm.

Untuk memudahkan, mari kita ambil bentuk stator sebagai segi empat sama, diterangkan di sekeliling diameter luar (Rajah 62).

Diameter dalaman pemegun mengikut formula (3) D = 0,55x0,55 = 3 cm Panjang pemegun l = 3 cm Pembahagian kutub t = 3,14x3/2 = 4,7 cm Aruhan magnet dalam celah udara di sepanjang bahagian atas lengkung (lihat Rajah 54) adalah sama dengan 2800 Gs, tetapi dengan bentuk pemegun persegi ia perlu ditingkatkan kepada 4000 Gs. Fluks magnet Ф = 0,72x4000x4,7x3 = 40600. Bilangan slot stator ialah 12, di mana 8 untuk belitan kerja, 4 untuk belitan permulaan. Bilangan lilitan belitan kerja mengikut (4)

w_p = 220x10⁶/2,5x40600 = 2170 pusingan.

Bilangan konduktor dalam alur penggulungan kerja N_z = 2x2170/8 = 542. Kekuatan semasa dalam belitan kerja mengikut formula (6) I = 12/220 = 0,055 A. Pada ketumpatan arus d = 5 A/mm² keratan rentas wayar s = 0,055/5 = 0,011 mm². Bahagian ini sepadan dengan diameter wayar PEL dalam penebat 0,145 mm. Dengan faktor isian alur 0,5 oleh konduktor, kawasan alur yang diduduki oleh konduktor ialah s = 0,1452x542/0,5 = 27 mm². Diameter bulatan yang diduduki oleh konduktor belitan, d₀ = (4x27/3,14)1/2 = 5,9 mm. Perimeter lengan penebat ialah p = 3,14x5,9 = 18,3 mm. Kawasan alur yang diduduki oleh lengan, S_z = 18,3x0,2 = 3,7 mm². Kawasan alur yang diduduki oleh baji Sc = 0,3x3 = 0,9 mm². Jumlah keratan rentas alur S = 27 + 3,7 + 0,9 = 31,6 mm2. Diameter alur dn = (4x31,6/3,14)1/2 = 6,3 mm, dibulatkan kepada 6,5 mm. Diameter bulatan di mana pusat alur terletak, D_n = 30 + (6,5 + 1) = 37,5 mm.

Jarak antara alur bersebelahan ialah t = 3,14x37,5/12 = 9,6 mm. Ketebalan gigi pada titik sempit ialah bz = 9,6 - 6,5 = 3,1 mm. Slot alur a = 0,145 + 1 = 1,145 mm, dibulatkan kepada 1,2 mm.

Jurang udara diandaikan 0,3 mm. Diameter pemutar Dp = 30 - 2x0,3 = 29,4 mm. Bilangan slot rotor ialah 9. Jumlah keratan rentas kuprum dalam slot belitan stator yang berfungsi ialah 0,011x542x8 = 47 mm². Jumlah keratan rentas kuprum dalam slot rotor ialah 47x1,5 = 70,5 mm2. Keratan rentas rod pemutar 70,5: 9 = 7,8 mm². Diameter rod pemutar (4x7,8/3,14)^1/2 = 3,1 mm. Diameter wayar standard terdekat ialah 3,05 mm. Diameter alur pemutar dengan elaun untuk memandu dalam rod ialah 3,05 + 0,25 = 3,3 mm. Diameter bulatan di mana pusat slot rotor terletak ialah 29,4 - (3,3 + 1) = 25,1 mm. Jarak antara alur bersebelahan ialah 3,14x25,1/9 = 8,7 mm. Ketebalan gigi pemutar pada titik sempit ialah 8,7 - 3,3 = 5,4 mm.

Pengarang: A.D. Pryadko

Lihat artikel lain bahagian Motor elektrik.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kandungan alkohol bir hangat 07.05.2024

Bir, sebagai salah satu minuman beralkohol yang paling biasa, mempunyai rasa uniknya sendiri, yang boleh berubah bergantung pada suhu penggunaan. Satu kajian baru oleh pasukan saintis antarabangsa telah mendapati bahawa suhu bir mempunyai kesan yang ketara terhadap persepsi rasa alkohol. Kajian yang diketuai oleh saintis bahan Lei Jiang, mendapati bahawa pada suhu yang berbeza, molekul etanol dan air membentuk pelbagai jenis kelompok, yang mempengaruhi persepsi rasa alkohol. Pada suhu rendah, lebih banyak gugusan seperti piramid terbentuk, yang mengurangkan kepedasan rasa "etanol" dan menjadikan rasa minuman kurang alkohol. Sebaliknya, apabila suhu meningkat, gugusan menjadi lebih seperti rantai, menghasilkan rasa alkohol yang lebih ketara. Ini menjelaskan mengapa rasa beberapa minuman beralkohol, seperti baijiu, boleh berubah bergantung pada suhu. Data yang diperoleh membuka prospek baharu bagi pengeluar minuman, ...>>

Faktor risiko utama untuk ketagihan perjudian 07.05.2024

Permainan komputer menjadi satu bentuk hiburan yang semakin popular di kalangan remaja, tetapi risiko ketagihan permainan yang berkaitan masih menjadi masalah yang ketara. Para saintis Amerika menjalankan kajian untuk menentukan faktor utama yang menyumbang kepada ketagihan ini dan menawarkan cadangan untuk pencegahannya. Sepanjang enam tahun, 385 remaja telah diikuti untuk mengetahui faktor yang boleh menyebabkan mereka ketagihan perjudian. Keputusan menunjukkan bahawa 90% peserta kajian tidak berisiko mengalami ketagihan, manakala 10% menjadi penagih judi. Ternyata faktor utama dalam permulaan ketagihan perjudian adalah tahap tingkah laku prososial yang rendah. Remaja dengan tahap tingkah laku prososial yang rendah tidak menunjukkan minat terhadap bantuan dan sokongan orang lain, yang boleh menyebabkan kehilangan hubungan dengan dunia sebenar dan pergantungan yang semakin mendalam pada realiti maya yang ditawarkan oleh permainan komputer. Berdasarkan keputusan ini, saintis ...>>

Kebisingan lalu lintas melambatkan pertumbuhan anak ayam 06.05.2024

Bunyi yang mengelilingi kita di bandar moden semakin menusuk. Walau bagaimanapun, sedikit orang berfikir tentang bagaimana bunyi ini menjejaskan dunia haiwan, terutamanya makhluk halus seperti anak ayam yang belum menetas dari telur mereka. Penyelidikan baru-baru ini menjelaskan isu ini, menunjukkan akibat yang serius untuk pembangunan dan kelangsungan hidup mereka. Para saintis telah mendapati bahawa pendedahan anak ayam zebra diamondback kepada bunyi lalu lintas boleh menyebabkan gangguan serius kepada perkembangan mereka. Eksperimen telah menunjukkan bahawa pencemaran bunyi boleh melambatkan penetasan mereka dengan ketara, dan anak ayam yang muncul menghadapi beberapa masalah yang menggalakkan kesihatan. Para penyelidik juga mendapati bahawa kesan negatif pencemaran bunyi meluas ke dalam burung dewasa. Mengurangkan peluang pembiakan dan mengurangkan kesuburan menunjukkan kesan jangka panjang bunyi lalu lintas terhadap hidupan liar. Hasil kajian menyerlahkan keperluan ...>>

Berita rawak daripada Arkib Dapur gas lebih berbahaya daripada merokok pasif 03.07.2023 Dapur gas di dapur adalah pantas dan mudah, tetapi tidak selalu selamat, dan bukan sahaja kerana kemungkinan letupan gas isi rumah. Menggunakan dapur gas membawa kepada kepekatan tinggi benzena di udara, sebatian organik aromatik yang dikenali sebagai karsinogen, menurut satu kajian baru yang diterbitkan dalam Sains & Teknologi Alam Sekitar. Saluran paip gas dan silinder gas yang digunakan untuk membekalkan gas mengandungi hidrokarbon ringkas. Biasanya ia adalah metana dan propana, serta beberapa bahan tambahan lain. Gas ini terbakar dengan pelepasan haba, tetapi apabila dibakar sepenuhnya, bukan sahaja air dan karbon dioksida yang tidak berbahaya terbentuk, tetapi juga bahan berbahaya. Para penyelidik dalam kerja mereka menarik perhatian kepada benzena, salah satu sebatian yang terbentuk semasa pembakaran gas. Benzena ialah sebatian aromatik yang paling mudah, yang dalam bentuk tulennya menyebabkan kerengsaan kulit dan membran mukus, boleh terkumpul di dalam badan dan mencemarkan alam sekitar. Sifat karsinogeniknya amat membimbangkan, kerana ia boleh menyebabkan pelbagai jenis kanser, terutamanya penyakit malignan sistem hematopoietik dan sumsum tulang. Kajian itu dijalankan di 87 isi rumah, dan saintis mendapati bahawa dapur gas yang terbakar atau ketuhar yang dipanaskan hingga kira-kira 180 darjah memancarkan sejumlah besar benzena ke udara - lebih banyak daripada semasa menghisap rokok. Oleh itu, memasak di atas dapur gas boleh menjadi lebih berbahaya daripada merokok pasif. Dengan sendirinya, gas isi rumah mengandungi jumlah benzena yang sangat kecil, kira-kira seratus kali kurang daripada hasil pembakarannya, penulis nota kajian. Selain itu, apabila bereksperimen dengan panggang atas dapur (seperti bacon dan salmon), benzena tidak dikesan. Benzena yang dimasak di atas dapur dengan cepat merebak ke seluruh bilik di mana terletaknya dapur gas atau ketuhar. Ia mudah menembusi ke dalam bilik jiran dan bertahan di udara selama beberapa jam. Kepekatan benzena dalam bilik tidur melebihi had yang dibenarkan yang ditetapkan di banyak negara. Para saintis mencatatkan bahawa pengudaraan yang baik di dalam bilik membantu mengurangkan kepekatan benzena. Walau bagaimanapun, tudung konvensional di atas dapur mengatasi tugas ini dengan tidak cekap. Dalam hal ini, dapur elektrik dan aruhan, yang merupakan alternatif kepada dapur gas, nampaknya lebih selamat. Mereka mengeluarkan benzena 10-50 kali lebih sedikit, dan dalam kes periuk aruhan, ia tidak dikesan.

Berita menarik lain:

▪ Robot memilih buah

▪ Radar akan panas

▪ Lebah mempunyai keupayaan untuk mengklon sendiri

▪ Tanpa butang mekanikal

▪ Bau makanan diingati melalui mulut

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak pengiraan radio Amatur. Pemilihan artikel

▪ artikel Supaya layanan tidak kelihatan seperti madu. Ungkapan popular

▪ artikel Negara manakah yang melarang model atasan yang terlalu nipis daripada berfungsi? Jawapan terperinci

▪ pasal Akar oat putih. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi

▪ artikel Reka bentuk litar bekalan kuasa untuk komputer peribadi. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Gambaran Keseluruhan Antena Delta. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024