वाल्व मोटर

डीसी मशीनों, एक नियम के रूप में, वर्तमान मशीनों की तुलना में उच्च तकनीकी और आर्थिक संकेतक (विशेषताओं की रैखिकता, उच्च दक्षता, छोटे आयाम, आदि) हैं। एक महत्वपूर्ण नुकसान एक ब्रश उपकरण की उपस्थिति है, जो विश्वसनीयता को कम करता है, जड़ता के क्षण को बढ़ाता है, रेडियो हस्तक्षेप, विस्फोट का खतरा आदि पैदा करता है। इसलिए, स्वाभाविक रूप से, संपर्क रहित (ब्रशलेस) डीसी मोटर बनाने का कार्य।

सेमीकंडक्टर उपकरणों के आगमन से इस समस्या का समाधान संभव हो गया। संपर्क रहित डीसी मोटर में, जिसे निरंतर वाल्व करंट मोटर कहा जाता है, ब्रश सेट को सेमीकंडक्टर स्विच से बदल दिया जाता है, आर्मेचर स्थिर होता है, रोटर होता है स्थायी चुंबक.

वाल्व इंजन के संचालन का सिद्धांत

वाल्व मोटर को एक चर इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम के रूप में समझा जाता है जिसमें एक वैकल्पिक विद्युत मोटर संरचनात्मक रूप से एक सिंक्रोनस मशीन, एक वाल्व कनवर्टर और नियंत्रण उपकरणों के समान होता है जो मोटर रोटर की स्थिति के आधार पर मोटर वाइंडिंग सर्किट का कम्यूटेशन प्रदान करता है।इस अर्थ में, एक वाल्व मोटर एक डीसी मोटर के समान है, जिसमें एक कम्यूटेशन स्विच के माध्यम से, आर्मेचर वाइंडिंग का वह मोड़, जो फील्ड पोल के नीचे स्थित है, जुड़ा हुआ है।

एक डीसी मोटर एक जटिल विद्युत यांत्रिक उपकरण है जो सरलतम विद्युत मशीन और एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली को जोड़ती है।

डायरेक्ट करंट मोटर्स के गंभीर नुकसान हैं, मुख्यतः ब्रश कलेक्टर की उपस्थिति के कारण:

1. संग्राहक तंत्र की अपर्याप्त विश्वसनीयता, इसके आवधिक रखरखाव की आवश्यकता।

2. आर्मेचर वोल्टेज के सीमित मूल्य और, तदनुसार, डीसी मोटर्स की शक्ति, जो उच्च गति, उच्च-शक्ति ड्राइव के लिए उनके उपयोग को सीमित करती है।

3. डीसी मोटर्स की सीमित अधिभार क्षमता, आर्मेचर करंट के परिवर्तन की दर को सीमित करना, जो अत्यधिक गतिशील इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए आवश्यक है।

एक वाल्व इंजन में, ये नुकसान खुद को प्रकट नहीं करते हैं, क्योंकि यहां ब्रश-कलेक्टर स्विच को थायरिस्टर्स (हाई-पावर ड्राइव के लिए) या ट्रांजिस्टर (200 किलोवाट तक की शक्ति वाले ड्राइव के लिए) पर बने गैर-संपर्क स्विच से बदल दिया जाता है। ). इसके आधार पर, एक वाल्व मोटर जो संरचनात्मक रूप से एक तुल्यकालिक मशीन पर आधारित होती है, उसे अक्सर संपर्क रहित डीसी मोटर कहा जाता है।

नियंत्रणीयता के संदर्भ में, एक ब्रशलेस मोटर भी डीसी मोटर के समान होती है - इसकी गति लागू डीसी वोल्टेज के परिमाण को अलग-अलग करके समायोजित की जाती है। उनके अच्छे नियामक गुणों के कारण, वाल्व मोटर्स का व्यापक रूप से विभिन्न रोबोट, धातु काटने की मशीन, औद्योगिक मशीनों और तंत्रों को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ स्थायी चुंबक ट्रांजिस्टर कम्यूटेटर

इस प्रकार की वाल्व मोटर रोटर पर स्थायी चुंबक के साथ तीन चरण वाली सिंक्रोनस मशीन के आधार पर बनाई जाती है। तीन-चरण स्टेटर वाइंडिंग्स को श्रृंखला में आपूर्ति की गई प्रत्यक्ष धारा के साथ दो श्रृंखला-जुड़े चरण वाइंडिंग्स की आपूर्ति की जाती है। वाइंडिंग का स्विचिंग तीन-चरण ब्रिज सर्किट के अनुसार बने ट्रांजिस्टर स्विच द्वारा किया जाता है। मोटर रोटर की स्थिति के आधार पर ट्रांजिस्टर स्विच खोले और बंद किए जाते हैं। वाल्व मोटर आरेख को अंजीर में दिखाया गया है।

अंजीर। 1. ट्रांजिस्टर स्विच के साथ वाल्व मोटर का आरेख

मोटर द्वारा बनाया गया टॉर्क दो धागों की परस्पर क्रिया से निर्धारित होता है:

स्टेटर वाइंडिंग्स में करंट द्वारा निर्मित स्टेटर,

• उच्च-ऊर्जा स्थायी चुम्बकों से निर्मित रोटर (समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातुओं और अन्य पर आधारित)।

कहा पे: θ स्टेटर और रोटर फ्लक्स वैक्टर के बीच ठोस कोण है; पीएन ध्रुव जोड़े की संख्या है।

स्टेटर चुंबकीय प्रवाह स्थायी चुंबक रोटर को घुमाता है ताकि रोटर प्रवाह स्टेटर प्रवाह के साथ दिशा में मेल खाता हो (चुंबकीय सुई, कंपास को न भूलें)।

रोटर शाफ्ट पर बनाया गया सबसे बड़ा पल फ्लक्स वैक्टर के बीच π / 2 के बराबर कोण पर होगा और फ्लक्स प्रवाह दृष्टिकोण के रूप में शून्य हो जाएगा। यह निर्भरता चित्र में दिखाई गई है। 2.

आइए हम मोटर मोड के अनुरूप फ्लक्स वैक्टर के स्थानिक आरेख पर विचार करें (ध्रुव जोड़े pn = 1 की संख्या के साथ)। मान लीजिए कि इस समय ट्रांजिस्टर VT3 और VT2 चालू हैं (चित्र 1 में चित्र देखें)। फिर चरण बी की वाइंडिंग के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है और चरण ए की वाइंडिंग के माध्यम से विपरीत दिशा में परिणामी वेक्टर पीपीएम। स्टेटर अंतरिक्ष में F3 की स्थिति पर कब्जा कर लेगा (चित्र 3 देखें)।

यदि रोटर अब अंजीर में दिखाई गई स्थिति में है। 4, तो मोटर 1 अधिकतम टोक़ के अनुसार विकसित होगा जिस पर रोटर घड़ी की दिशा में बदल जाएगा। जैसे ही कोण θ घटेगा, बल आघूर्ण घटेगा। जब रोटर को 30 ° घुमाया जाता है, तो यह अंजीर में ग्राफ के अनुसार आवश्यक होता है। 2. मोटर चरणों में करंट स्विच करें ताकि परिणामी पीपीएम वेक्टर स्टेटर F4 स्थिति में हो (चित्र 3 देखें)। ऐसा करने के लिए, ट्रांजिस्टर VT3 को बंद करें और ट्रांजिस्टर VT5 चालू करें।

रोटर पोजीशन सेंसर DR द्वारा नियंत्रित एक ट्रांजिस्टर स्विच VT1-VT6 द्वारा चरण स्विचिंग किया जाता है; इस स्थिति में, कोण θ को 90 ° ± 30 ° के भीतर बनाए रखा जाता है, जो कि सबसे छोटे तरंगों के साथ अधिकतम टोक़ मान से मेल खाता है। ρn = 1 पर, रोटर की एक क्रांति के प्रति छह स्विच किए जाने चाहिए, इसलिए पीपीएम। स्टेटर एक पूर्ण क्रांति करेगा (चित्र 3 देखें)। जब पोल जोड़े की संख्या एक से अधिक होती है, तो पीपीएम वेक्टर स्टेटर का रोटेशन और इसलिए रोटर 360/पीएन डिग्री होगा।

अंजीर। 2. स्टेटर और रोटर फ्लक्स वैक्टर के बीच के कोण पर मोटर टॉर्क की निर्भरता (pn = 1 पर)

अंजीर। 3. वाल्व मोटर के चरणों को स्विच करते समय पीपीएम स्टेटर का स्थानिक आरेख

अंजीर। 4. मोटर मोड में स्थानिक आरेख

पीपीएम मान को बदलकर टोक़ मूल्य को समायोजित किया जाता है। स्टेटर, यानी स्टेटर वाइंडिंग में करंट के औसत मूल्य में परिवर्तन

कहाँ पे: R1 स्टेटर वाइंडिंग का प्रतिरोध है।

चूंकि मोटर प्रवाह स्थिर है, दो श्रृंखला से जुड़े स्टेटर वाइंडिंग में प्रेरित ईएमएफ रोटर गति के समानुपाती होगा।स्टेटर सर्किट के लिए विद्युत संतुलन समीकरण होगा

जब स्विच बंद होते हैं, तो स्टेटर वाइंडिंग्स में करंट तुरंत गायब नहीं होता है, लेकिन रिवर्स डायोड और फिल्टर कैपेसिटर सी के माध्यम से बंद हो जाता है।

इसलिए, मोटर आपूर्ति वोल्टेज U1 को समायोजित करके, स्टेटर करंट और मोटर टॉर्क के परिमाण को समायोजित करना संभव है

यह देखना आसान है कि प्राप्त अभिव्यक्तियां डीसी मोटर के अनुरूप अभिव्यक्तियों के समान हैं, जिसके परिणामस्वरूप इस सर्किट में वाल्व मोटर की यांत्रिक विशेषताएं Φ = const पर स्वतंत्र उत्तेजना के साथ डीसी मोटर की विशेषताओं के समान होती हैं।

विचाराधीन सर्किट में ब्रशलेस मोटर की आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन किया जाता है नाड़ी चौड़ाई समायोजन विधि द्वारा… उनके शामिल होने की अवधि के दौरान ट्रांजिस्टर VT1-VT6 के दालों के कर्तव्य चक्र को बदलकर, मोटर के स्टेटर वाइंडिंग्स को आपूर्ति किए गए वोल्टेज के औसत मूल्य को समायोजित करना संभव है।

स्टॉप मोड को लागू करने के लिए, ट्रांजिस्टर स्विच ऑपरेशन एल्गोरिथ्म को इस तरह से बदलना चाहिए कि स्टेटर पीपीएम वेक्टर रोटर फ्लक्स वेक्टर से पिछड़ जाए। तब मोटर टॉर्क नेगेटिव हो जाएगा। चूंकि कनवर्टर के इनपुट पर एक अनियंत्रित रेक्टीफायर स्थापित किया गया है, इसलिए इस सर्किट में ब्रेकिंग ऊर्जा का पुनर्जन्म असंभव है।

शटडाउन के दौरान, फिल्टर सी के कैपेसिटर को रिचार्ज किया जाता है। ट्रांजिस्टर VT7 के माध्यम से डिस्चार्ज प्रतिरोध को जोड़कर कैपेसिटर पर वोल्टेज सीमा को बाहर किया जाता है। इस तरह, लोड प्रतिरोध में ब्रेकिंग ऊर्जा का प्रसार होता है।