Princip rada DC motora

.Mašina jednosmjerne struje (DC mašina) se odnosi na rotirajući motor sposoban da pretvara električnu energiju iz jednosmjerne struje u mehaničku energiju (kao DC motor) ili pretvara mehaničku energiju u električnu energiju jednosmjerne struje (kao DC generator). To je tip motora koji olakšava međusobnu konverziju između električne i mehaničke energije. Kada radi kao motor, funkcionira kao DC motor, pretvarajući električnu energiju u mehaničku energiju; kada radi kao generator, funkcioniše kao DC generator, pretvarajući mehaničku energiju u električnu.

 

Struktura kompozicije

Struktura DC motora treba da se sastoji od dva glavna dijela: statora i rotora. Stacionarni dio DC motora tokom rada naziva se stator. Glavna funkcija statora je stvaranje magnetnog polja, koje se sastoji od baze motora, glavnih magnetnih polova, polova za obrnuto, završnih kapa, ležajeva i uređaja za četke. Dio koji se rotira tokom rada naziva se rotor, koji uglavnom stvara elektromagnetski moment i induciranu elektromotornu silu. To je čvorište za konverziju energije u DC motorima, pa se obično naziva armaturom, koja se sastoji od osovine, jezgre armature, namota armature, komutatora i ventilatora.

 

Glavni magnetni pol

Funkcija glavnog magnetnog pola je stvaranje magnetnog polja zračnog raspora. Glavni magnetni pol sastoji se od dva dijela: glavnog magnetnog pola željeznog jezgra i pobudnog namotaja. Gvozdeno jezgro je uglavnom napravljeno od silikonskih čeličnih ploča debljine 0,5 mm do 1,5 mm, koje su presovane i zakivane zajedno. Podijeljen je na dva dijela: tijelo motke i cipele za motku. Dio na vrhu uzbudnog namotaja naziva se tijelo pola, a dio na dnu koji je proširen naziva se polne cipele. Papuče za stup su šire od tijela pola, koje mogu podesiti raspodjelu magnetnog polja u zračnom procjepu i olakšati fiksiranje pobudnog namota. Pobudni namotaj je napravljen od izolovane bakarne žice i omotan oko glavnog jezgra magnetnog pola. Ceo glavni magnetni pol je pričvršćen za bazu mašine pomoću vijaka,

Reversing pole

Funkcija reverznog pola je poboljšati komutaciju i smanjiti moguće komutacijske iskre između električne četke i komutatora tijekom rada motora. Uglavnom se postavlja između dva susjedna glavna magnetna pola i sastoji se od željeznog jezgra sa obrnutim polom i namotaja obrnutih polova. Namotaj obrnutog pola je napravljen od izolovanih žica namotanih oko gvozdenog jezgra obrnutog pola, a broj reverznih polova jednak je glavnim magnetnim polovima.

 

Baza mašine

Vanjski omotač statora motora naziva se baza. Funkcija baze mašine je dvostruka:

Jedan se koristi za fiksiranje glavnog magnetnog pola, reverznog pola i krajnjeg poklopca, te za podupiranje i fiksiranje cijelog motora;

Drugo, sama baza mašine je takođe deo magnetnog kola, koji formira magnetni put između magnetnih polova. Dio kroz koji prolazi magnetni tok naziva se magnetni jaram. Kako bi se osiguralo da baza stroja ima dovoljnu mehaničku čvrstoću i dobru magnetnu provodljivost, obično je izrađena od livenog čelika ili zavarena od čeličnih ploča.

 

Uređaj za električnu četku

Električna četkica se koristi za uvođenje ili izdvajanje istosmjernog napona i istosmjerne struje. Uređaj za električnu četku sastoji se od električne četke, držača četkice, šipke za četkicu i držača šipke za četkicu. Električna četka je postavljena u držač četkice i pritisnuta oprugom kako bi se osigurao dobar klizni kontakt između četke i komutatora. Držač četke je fiksiran na šipku za četkicu, koja je postavljena na kružno sedište šipke za četkicu i mora biti izolovana jedan od drugog. Sjedište šipke četke je ugrađeno na krajnji poklopac ili unutrašnji poklopac ležaja, a obodni položaj se može podesiti. Nakon podešavanja, fiksira se.

 

(1) Armaturno gvozdeno jezgro

Jezgro armature je glavni dio glavnog magnetnog kola i koristi se za ugradnju namotaja armature. Općenito armaturno željezno jezgro je napravljeno od čeličnih silikonskih limova debljine 0,5 mm izbušenih i laminiranih kako bi se smanjili gubici vrtložnih struja i histereze koji nastaju u jezgri armature tokom rada motora. Naslagano željezno jezgro je pričvršćeno na osovinu ili nosač rotora. Vanjski krug željeznog jezgra ima proreze za armaturu, u koje su ugrađeni namotaji armature.

(2) Namotaj armature

Funkcija namotaja armature je stvaranje elektromagnetnog momenta i inducirane elektromotorne sile, a ključna je komponenta za konverziju energije u DC motorima, pa se naziva armatura. Sastoji se od mnogih namotaja (u daljem tekstu komponente) povezanih prema određenim pravilima. Zavojnice su namotane emajliranom žicom visoke{2}}vrste ili ravnom bakarnom žicom omotanom staklenim vlaknima. Rubovi zavojnica različitih zavojnica podijeljeni su na gornji i donji sloj i ugrađeni u utor za armaturu. Izolacija između zavojnice i gvozdene jezgre, kao i između gornje i donje ivice zavojnice, mora se pravilno održavati. Kako bi se spriječilo da centrifugalna sila izbaci rub zavojnice iz utora, utor je fiksiran klinovima za utore. Krajnji spojni dio zavojnice koji izlazi iz utora je vezan termoreaktivnom ne{7}}tkanom staklenom trakom.

 

(3) Komutator

U DC motoru, komutator je opremljen električnim četkama, koje mogu pretvoriti vanjsku istosmjernu snagu u naizmjeničnu struju u zavojnici armature, održavajući smjer elektromagnetnog momenta konstantnim; U DC generatoru, komutator je opremljen električnim četkicama, koje mogu pretvoriti naizmjeničnu elektromotornu silu indukovanu u zavojnici armature u direktnu elektromotornu silu izvučenu iz pozitivnih i negativnih električnih četkica. Komutator je cilindrično tijelo sastavljeno od mnogih komutatorskih segmenata, koji su izolovani slojevima liskuna između njih.

 

(4) Rotirajuća osovina

Osovina igra potpornu ulogu u rotaciji rotora i zahtijeva određeni stupanj mehaničke čvrstoće i krutosti. Obično se obrađuje od okruglog čelika

Glavne kategorije

 

(5)DC generator

DC generator je mašina koja pretvara mehaničku energiju u DC električnu energiju. Uglavnom se koristi kao izvor energije uzbude za DC motore, elektrolizu, galvanizaciju, električno topljenje, punjenje i AC generatore. Iako se komponente energetskih ispravljača također koriste na mjestima gdje je istosmjerna struja potrebna za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu, u pogledu određenih aspekata performansi, izvori napajanja ispravljača naizmjenične struje ne mogu u potpunosti zamijeniti generatore istosmjerne struje.

(6)DC motor

Rotirajući uređaj koji pretvara jednosmjernu struju u mehaničku energiju. Stator elektromotora osigurava magnetsko polje, DC napajanje osigurava struju namotaju rotora, a komutator održava smjer struje rotora i moment koji stvara magnetsko polje konstantan. DC motori se mogu podijeliti u dvije kategorije ovisno o tome jesu li opremljeni uobičajenim četkčastim komutatorima, uključujući brušene DC motore i DC motore bez četkica.

DC motor bez četkica je nova vrsta DC motora razvijena posljednjih godina razvojem mikroprocesorske tehnologije, primjenom novih energetskih elektronskih uređaja sa visokom frekvencijom prebacivanja i malom potrošnjom energije, kao i optimizacijom metoda upravljanja i pojavom nisko{0}}cijenovih materijala sa trajnim magnetima visokog nivoa magnetske energije.

(7) Princip kontrole

Princip upravljanja jednosmjernog motora bez četkica je da, kako bi se motor rotirao, kontrolna jedinica mora prvo odrediti položaj rotora motora koji detektuje Halov senzor, a zatim odlučiti o redoslijedu uključivanja (ili isključivanja) energetskih tranzistora u pretvaraču prema namotaju statora. AH, BH, CH (oni se zovu tranzistori snage gornjeg kraka) i AL, BL, CL (oni se zovu tranzistori snage donjeg kraka) u inverteru čine struju da teče kroz zavojnicu motora u nizu kako bi se stvorilo naprijed (ili obrnuto) rotirajuće magnetno polje, i u interakciji s magnetom rotora, tako da se motor okreće u smjeru kazaljke na satu. Kada se rotor motora rotira u poziciju u kojoj Holov senzor detektuje drugi set signala, kontrolna jedinica uključuje sledeći set tranzistora snage, tako da ciklički motor može da nastavi da se okreće u istom smeru sve dok kontrolna jedinica ne odluči da zaustavi rotor motora i isključi tranzistore snage (ili uključi samo tranzistore snage donjeg kraka); Ako se rotor motora treba obrnuti, redoslijed aktiviranja tranzistora snage je obrnut.

 

U osnovi, način otvaranja energetskih tranzistora može se prikazati na sljedeći način: AH, BL grupa → AH, CL grupa → BH, CL grupa → BH, AL grupa → CH, AL grupa → CH, BL grupa, ali se ne smije otvarati kao AH, AL ili BH, BL ili CH, CL. Osim toga, budući da elektronske komponente uvijek imaju vrijeme odziva prekidača, vrijeme odziva tranzistora snage treba uzeti u obzir prilikom isključivanja i uključivanja. U suprotnom, kada nadlaktica (ili donja ruka) nije u potpunosti isključena, donja ruka (ili nadlaktica) će već biti uključena, što će rezultirati kratkim spojem između nadlaktice i donje ruke i izgaranjem tranzistora snage.

 

Kada se motor okreće, kontrolna jedinica će uporediti naredbu koja se sastoji od brzine i brzine ubrzanja/usporavanja koju je postavio vozač sa brzinom promjene signala senzora Halla (ili izračunate softverom) kako bi odredila da li sljedeći set prekidača (AH, BL ili AH, CL ili BH, CL ili...) treba biti uključen i trajanje vremena uključivanja. Ako brzina nije dovoljna, biće produžena; ako je brzina prevelika, biće skraćena. Ovaj dio posla završava PWM. PWM je način da se odredi da li je brzina motora velika ili spora, a način na koji se generira takav PWM je jezgro za postizanje preciznije kontrole brzine.

 

Kontrola velike-brzine mora uzeti u obzir da li je rezolucija SATA sistema dovoljna da shvati vrijeme obrade softverskih instrukcija. Osim toga, metoda pristupa podacima za promjene signala Hall senzora također utiče na performanse procesora, tačnost prosuđivanja i performanse-u realnom vremenu. Što se tiče kontrole niske{4}}brzine, posebno malog{5}}staranja, promjene u signalu Hall senzora koji se vraća postaju sporije. Vrlo je važno izdvojiti signal, obraditi ga u pravo vrijeme i konfigurirati vrijednosti kontrolnih parametara na odgovarajući način prema karakteristikama motora. Alternativno, povratna informacija o brzini može se podesiti na osnovu promjena kodera kako bi se povećala rezolucija signala radi bolje kontrole. Motor može raditi glatko i dobro reagirati, a prikladnost PID kontrole se ne može zanemariti. Kao što je ranije spomenuto, DC motor bez četkica je kontrola zatvorene-petlje, tako da je povratni signal ekvivalentan kontrolnom odjelu koji govori koliko se brzina motora još uvijek razlikuje od ciljne brzine, što je greška. Poznavanje greške prirodno zahtijeva kompenzaciju, koja se može postići tradicionalnim inženjerskim kontrolama kao što je PID kontrola. Međutim, stanje i okruženje kontrole su zapravo složeni i-promjenjivi. Da bi se postigla robusna i izdržljiva kontrola, faktori koje treba uzeti u obzir možda neće biti u potpunosti savladani tradicionalnom inženjerskom kontrolom. Stoga će fuzzy kontrola, ekspertni sistemi i neuronske mreže također biti uključeni kao važne teorije za inteligentnu PID kontrolu.