Arbejdsprincippet for DC-motor

.En jævnstrømsmaskine (DC-maskine) refererer til en roterende motor, der er i stand til at omdanne elektrisk energi fra jævnstrøm til mekanisk energi (som en jævnstrømsmotor) eller omdanne mekanisk energi til elektrisk jævnstrømsenergi (som en jævnstrømsgenerator). Det er en type motor, der letter gensidig omdannelse mellem elektrisk og mekanisk energi. Når den fungerer som en motor, fungerer den som en jævnstrømsmotor, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi; når den fungerer som en generator, fungerer den som en jævnstrømsgenerator, der omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.

 

Sammensætning struktur

Strukturen af ​​en jævnstrømsmotor bør bestå af to hoveddele: statoren og rotoren. Den stationære del af en jævnstrømsmotor under drift kaldes statoren. Statorens hovedfunktion er at generere et magnetfelt, som er sammensat af motorbasen, magnetiske hovedpoler, vendepoler, endehætter, lejer og børsteanordninger. Den del, der roterer under drift, kaldes rotoren, som hovedsageligt genererer elektromagnetisk drejningsmoment og induceret elektromotorisk kraft. Det er navet for energikonvertering i DC-motorer, så det kaldes normalt ankeret, der består af en aksel, ankerkerne, ankervikling, kommutator og ventilator.

 

Hovedmagnetisk pol

Funktionen af ​​den magnetiske hovedpol er at generere et luftgab-magnetfelt. Den magnetiske hovedpol består af to dele: den magnetiske hovedpols jernkerne og excitationsviklingen. Jernkernen er generelt lavet af 0,5 mm til 1,5 mm tykke siliciumstålplader, som presses og nittes sammen. Den er opdelt i to dele: stangkroppen og stangskoene. Den del, der er oven på excitationsviklingen, kaldes stangkroppen, og den del på bunden, der er udvidet, kaldes stangskoene. Polskoene er bredere end polkroppen, hvilket kan justere fordelingen af ​​magnetfelt i luftgabet og lette fikseringen af ​​excitationsviklingen. Excitationsviklingen er lavet af isoleret kobbertråd og viklet rundt om den magnetiske hovedpolkerne. Hele den magnetiske hovedpol er fastgjort til maskinbunden med skruer,

Vendestang

Funktionen af ​​vendestangen er at forbedre kommuteringen og reducere de mulige kommuteringsgnister mellem den elektriske børste og kommutatoren under motordrift. Det er generelt installeret mellem to tilstødende magnetiske hovedpoler og består af en omvendt pol jernkerne og en omvendt polvikling. Vendepolviklingen er lavet af isolerede ledninger viklet rundt om vendepolsjernkernen, og antallet af vendepoler er lig med de magnetiske hovedpoler.

 

Maskinbase

Den ydre skal af motorstatoren kaldes basen. Maskinbasens funktion er todelt:

Den ene bruges til at fastgøre den magnetiske hovedpol, vendepolen og endedækslet og til at understøtte og fastgøre hele motoren;

For det andet er selve maskinbasen også en del af det magnetiske kredsløb, som danner den magnetiske bane mellem de magnetiske poler. Den del, som den magnetiske flux passerer igennem, kaldes det magnetiske åg. For at sikre, at maskinbunden har tilstrækkelig mekanisk styrke og god magnetisk ledningsevne, er den generelt lavet af støbt stål eller svejset af stålplader.

 

Elektrisk børsteanordning

Elektrisk børsteanordning bruges til at indføre eller udvinde jævnspænding og jævnstrøm. Den elektriske børsteanordning består af en elektrisk børste, en børsteholder, en børstestang og en børstestangholder. Den elektriske børste placeres i børsteholderen og komprimeres med en fjeder for at sikre god glidekontakt mellem børsten og kommutatoren. Børsteholderen er fastgjort på børstestangen, som er monteret på et cirkulært børstestangssæde og skal være isoleret fra hinanden. Børstestangssædet er installeret på endedækslet eller lejeets indre dæksel, og den perifere position kan justeres. Efter justering er den fikset.

 

(1) Armature jernkerne

Armaturkernen er hoveddelen af ​​det magnetiske hovedkredsløb og bruges til at indlejre ankerviklingen. Den generelle ankerjernkerne er lavet af 0,5 mm tykke siliciumstålplader, udstanset og lamineret for at reducere hvirvelstrøms- og hysteresetab, der genereres i ankerjernkernen under motordrift. Den stablede jernkerne er fastgjort på akslen eller rotorbeslaget. Den ydre cirkel af jernkernen har ankeråbninger, hvori ankerviklingerne er indlejret.

(2) Armaturvikling

Funktionen af ​​ankerviklingen er at generere elektromagnetisk drejningsmoment og induceret elektromotorisk kraft, og det er en nøglekomponent til energiomdannelse i DC-motorer, så det kaldes ankeret. Den er sammensat af mange spoler (herefter benævnt komponenter) forbundet i henhold til visse regler. Spolerne er viklet med høj-stærk emaljeret tråd eller glasfiberindpakket flad kobbertråd. Spolekanterne på forskellige spoler er opdelt i øvre og nedre lag og indlejret i ankeråbningen. Isoleringen mellem spolen og jernkernen samt mellem de øvre og nedre spolkanter skal vedligeholdes korrekt. For at forhindre, at centrifugalkraften kaster spolekanten ud af spalten, er spalten fastgjort med spaltekiler. Endeforbindelsesdelen af ​​spolen, der strækker sig ud af spalten, er bundet med termohærdende ikke-vævet glastape.

 

(3)Kommutator

I en jævnstrømsmotor er kommutatoren udstyret med elektriske børster, som kan omdanne den eksterne jævnstrøm til vekselstrøm i anker-spolen og holde retningen af ​​det elektromagnetiske drejningsmoment konstant; I en jævnstrømsgenerator er kommutatoren udstyret med elektriske børster, som kan omdanne den vekslende elektromotoriske kraft induceret i anker-spolen til direkte elektromotorisk kraft, der trækkes fra positive og negative elektriske børster. En kommutator er en cylindrisk krop sammensat af mange kommutatorsegmenter, som er isoleret med glimmerplader imellem dem.

 

(4) Roterende aksel

Akslen spiller en understøttende rolle i rotorens rotation og kræver en vis grad af mekanisk styrke og stivhed. Det er generelt forarbejdet af rundstål

Hovedkategorier

 

(5) DC generator

En DC-generator er en maskine, der omdanner mekanisk energi til DC elektrisk energi. Det bruges hovedsageligt som excitationsstrømkilde til DC-motorer, elektrolyse, galvanisering, elektrisk smeltning, opladning og AC-generatorer. Selvom strømensretterkomponenter også bruges på steder, hvor der er behov for jævnstrøm for at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm, kan vekselstrømsensretterstrømkilder med hensyn til visse ydeevne ikke fuldstændigt erstatte jævnstrømsgeneratorer.

(6) DC motor

En roterende enhed, der omdanner jævnstrømsenergi til mekanisk energi. Elmotorens stator giver et magnetfelt, DC-strømforsyningen giver strøm til rotorens vikling, og kommutatoren holder retningen af ​​rotorstrømmen og drejningsmomentet genereret af magnetfeltet konstant. DC-motorer kan opdeles i to kategorier baseret på om de er udstyret med almindeligt anvendte børstekommutatorer, herunder børstede DC-motorer og børsteløse DC-motorer.

Børsteløs jævnstrømsmotor er en ny type jævnstrømsmotor, der er udviklet i de senere år med udviklingen af ​​mikroprocessorteknologi, anvendelsen af ​​nye kraftelektroniske enheder med høj koblingsfrekvens og lavt strømforbrug, samt optimering af styringsmetoder og fremkomsten af ​​lave-omkostninger, højmagnetiske energiniveauer af permanentmagnetmaterialer.

(7) Kontrolprincip

Styringsprincippet for en børsteløs jævnstrømsmotor er, at for at få motoren til at rotere, skal styreenheden først bestemme positionen af ​​motorrotoren, der registreres af hallsensoren, og derefter bestemme rækkefølgen for at tænde (eller slukke) for effekttransistorerne i inverteren i henhold til statorviklingen. AH, BH, CH (disse kaldes overarmseffekttransistorer) og AL, BL, CL (disse kaldes underarmseffekttransistorer) i inverteren får strømmen til at flyde gennem motorspolen i rækkefølge for at generere et fremad (eller baglæns) roterende magnetfelt og interagere med rotorens magnet for at få motoren til at rotere med uret/mod uret. Når motorrotoren roterer til den position, hvor et andet sæt signaler registreres af hallsensoren, tænder styreenheden det næste sæt effekttransistorer, så den cykliske motor kan fortsætte med at rotere i samme retning, indtil styreenheden beslutter at stoppe motorrotoren og slukke for effekttransistorerne (eller kun tænde for krafttransistorerne på underarmen); Hvis motorrotoren skal vendes, vendes rækkefølgen af ​​effekttransistoraktivering.

 

Grundlæggende kan åbningsmetoden for effekttransistorer eksemplificeres som følger: AH, BL gruppe → AH, CL gruppe → BH, CL gruppe → BH, AL gruppe → CH, AL gruppe → CH, BL gruppe, men den må ikke åbnes som AH, AL eller BH, BL eller CH, CL. Desuden, fordi elektroniske komponenter altid har switch-responstid, bør effekttransistorens responstid tages i betragtning ved slukning og tænding. Ellers, når overarmen (eller underarmen) ikke er helt slukket, vil underarmen (eller overarmen) allerede være tændt, hvilket resulterer i en kortslutning mellem over- og underarm og brænder effekttransistoren ud.

 

Når motoren roterer, vil kontrolenheden sammenligne kommandoen sammensat af hastigheden og accelerations-/decelerationshastigheden indstillet af chaufføren med hastigheden af ​​hallsensorens signalændring (eller beregnet af software) for at bestemme, om det næste sæt af kontakter (AH, BL eller AH, CL eller BH, CL eller...) skal tændes og varigheden af ​​tændingstiden. Hvis hastigheden ikke er nok, vil den blive forlænget; hvis hastigheden er for høj, vil den blive forkortet. Denne del af arbejdet er afsluttet af PWM. PWM er måden at bestemme, om motorhastigheden er hurtig eller langsom, og hvordan man genererer en sådan PWM er kernen for at opnå mere præcis hastighedskontrol.

 

Høj-hastighedskontrollen skal overveje, om systemets UR-opløsning er tilstrækkelig til at forstå behandlingstiden for softwareinstruktioner. Derudover påvirker dataadgangsmetoden til ændringer i hallsensorsignaler også processorydeevne, bedømmelsesnøjagtighed og realtidsydelse. Hvad angår lav-hastighedskontrol, især lav-starthastighed, bliver ændringerne i hallsensorsignalet langsommere. Det er meget vigtigt at udtrække signalet, behandle det på det rigtige tidspunkt og konfigurere kontrolparameterværdierne passende i henhold til motorens karakteristika. Alternativt kan hastighedsfeedbacken justeres baseret på koderændringerne for at øge signalopløsningen for bedre kontrol. Motoren kan fungere jævnt og reagere godt, og passende PID-styring kan ikke ignoreres. Som nævnt tidligere er den børsteløse jævnstrømsmotor en lukket-sløjfekontrol, så feedbacksignalet svarer til at fortælle kontrolafdelingen, hvor meget motorhastigheden stadig er forskellig fra målhastigheden, hvilket er fejlen. At kende fejlen kræver naturligvis kompensation, hvilket kan opnås gennem traditionelle ingeniørstyringer såsom PID-styring. Men kontroltilstanden og -miljøet er faktisk komplekse og konstant{19}}foranderlige. For at opnå robust og holdbar styring, er faktorer, der skal tages i betragtning, muligvis ikke fuldt ud mestret af traditionel ingeniørstyring. Derfor vil fuzzy-styring, ekspertsystemer og neurale netværk også indgå som vigtige teorier for intelligent PID-styring.