Электромеханическое преобразование исходной (первичной) энергии в электрическую. Принцип действия и основные конструкции вентильных двигателей постоянного тока, страница 8

• сочетание надежности, устойчивого самовозбуждения и жесткости внешних характеристик МЭГ с компактностью, простотой и удобством регулирования напряжения индукторных машин;

•    более высокую, чем в индукторных машинах степень использования магнитного потока зазора из-за знакопеременного характера поля в зазоре;

• повышенную перегрузочную способность, меньшую величину всплесков и провалов напряжения при динамических изменениях нагрузок;

•    простую конфигурацию применяемых постоянных магнитов, при которой могут быть получены и  эффективно  использованы  высокие магнитные свойства современных магнитных материалов.

С другой стороны, реализация комбинированного возбуждения приводит, как правило, к усложнению конструкции статора, а в некоторых случав и ротора. Такая конструктивная схема делает необ­ходимым введение в магнитную цепь генератор дополнительных воздушных зазоров.

ПРИНЦИП  ДЕЙСТВИЯ  И  ОСНОВНЫЕ  КОНСТРУКЦИИ

ВЕНТИЛЬНЫХ  ДВИГАТЕЛЕЙ  ПОСТОЯННОГО ТОКА

Обычные коллекторные двигатели постоянного тока имеют высокий КПД и могут использоваться в качестве серводвигателей. Их единст­венный недостаток связан с наличием коллектора и щеток, которые в процессе эксплуатации изнашиваются, и поэтому двигателю требует­ся текущий ремонт. Если функции коллектора и щеток выполняют полупроводниковые ключи, то можно построить двигатели постоянно­го тока, не требующие текущего ремонта в процессе эксплуатации. Такие двигатели получили название бесконтактных вентильных двига­телей постоянного тока.

Трехфазный двигатель с двухполупериодным управлением

Трехфазный вентильный двигатель, питаемый от сети постоянного тока через трехфазный мостовой инвертор, имеет максимальный КПД, являющийся отношением выходной мощности к входной электрической мощности, поскольку при этом по каждой обмотке двигателя протекает ток, так же как и в двигателе переменного тока. Такой способ управ­ления вентильным двигателем называют двухполупериодным управ­лением. В этом случае термин биполярный означает, что к каждой обмотке попеременно прикладывается биполярное напряжение, вызы­вающее ее попеременное намагничивание.

Рис. 1.-Трехфазный вентильный двигатель с двухполупериодным управлением:

I-команда выбора направления вращением, II-логическое управляющее устройство, определяющее последовательность коммутации ключами моста (1-6),

III-фототранзисторы, IV-вращающийся затвор

Сравнение коллекторного и вентильного двигателей постоянного тока

Хотя существует мнение, что вентильные и коллекторные двигатели постоянного тока одинаковы по своим статическим характеристикам, это не совсем так. Анализ различий между этими типами двигателей оказывается полезным для понимания практического использования двигателей. Сравнение характеристик двух типов двигателей приведено в табл.1. При анализе характеристик двигателей не следует забы­вать значение обмоток и коммутаций. Коммутацией называют процесс преобразования входного постоянного тока в переменный и надеж­ного токораспределения для каждой обмотки якоря. В стандартных коллекторных двигателях постоянного тока коммутация осуществля­ется с помощью коллектора и щеток. В противоположность этому ком­мутация в вентильных двигателях постоянного тока осуществляется с   помощью   полупроводниковых   приборов,   например  транзисторов.

Таблица 1.   Сравнение коллекторных и вентильных двигателей постоянного тока

____________________________________________________________________________

Сравниваемые                 Коллекторные                        Вентильные двигатели

признаки                             двигатели           

_____________________________________________________________________________            

Механическая         Постоянные магниты        Постоянные магниты на роторе распо-структура                 расположены на ста-         ложены так же, как и в синхронных

                                             торе                                              двигателях

Отличительные       Высокие динамические     Большой срок службы, простое об-

признаки                 характеристики и про-       служивание (обычно обслуживание

                                 стога управления                не требуется)

Соединение             Кольцевое соединение      1. Наилучшее решение при трехфаз-

обмоток                   (простейшее - соеди-             ном соединении по схемам "звезда"

нение по схеме "тре-              или "треугольник".)  

 угольник" .                          2.Нормальное решение при трехфаз-

                                    ном соединении ПО схеме "звезда" с            

                                                                                    заземленной нейтралью или четы-

                                                рехфазное соединение.     

                                           3. Простейшее решение при двух­фазном  

                                                соединении.

Метод комму-         Механический контакт      Электронная коммутация с помощью

 тации                       между щетками и кол-       транзисторов

                                   лектором

Метод опреде-         Автоматически опре-        Элемент Холла, оптическое кодирую-

ления положе-         делятся щетками                  шее устройство и т. д.

ния ротора

Способ ревер-         Изменение полярнос-         Перенастройка логического устройст-

сирования                ти напряжения пита-           ва  управления последовательностью

направления            ния                                         включения транзисторов силового

вращения                                                                каскада

_____________________________________________________________________________

 Различие в коммутации.

Для управления вентильным двигателем постоянного тока по экономическим причинам желательно иметь минимальное количество полупроводниковых приборов. Поскольку направление вращения коллекторного двигателя постоянного тока определяется полярностью приложенного напряжения, то необходимо иметь в этом двигателе по край ней мере три сегмента коллектора.