Elektromotors sastāv no rotora, kas novietots rotējošā magnētiskajā laukā. Šī rotējošā magnētiskā lauka ietekmē rotors iegūst rotācijas griezes momentu, izraisot tā griešanos. Asinhronie motori darbojas plašā jaudas diapazonā no dažiem vatiem līdz pat desmitiem tūkstošu kilovatu, nodrošinot jaudu dažādām mehāniskām iekārtām un sadzīves tehnikai.
Elektromotors (parasti saukts par "motoru") ir elektromagnētiska ierīce, kas pārveido vai pārraida elektrisko enerģiju, pamatojoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu. Tās galvenā funkcija ir ģenerēt piedziņas griezes momentu, kas kalpo kā strāvas avots elektroierīcēm vai dažādām mehāniskām iekārtām.
Ģeneratora galvenā funkcija ir pārveidot elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā.
Elektromotors galvenokārt sastāv no elektromagnēta tinuma vai sadalītiem statora tinumiem magnētiskā lauka ģenerēšanai, rotējošas armatūras vai rotora un citiem piederumiem. Statora tinumu radītā rotējošā magnētiskā lauka ietekmē strāva plūst caur armatūras vāveres{1}}būra alumīnija rāmi. Šī strāva mijiedarbojas ar magnētisko lauku, izraisot armatūras rotāciju.
Stators (stacionārā daļa) Statora kodols: motora magnētiskās ķēdes sastāvdaļa, uz kuras ir uzstādīti statora tinumi; Statora tinumi: motora elektriskā ķēde, caur kuru plūst trīs{0}fāzu maiņstrāva, lai radītu rotējošu magnētisko lauku; Rāmis: nostiprina statora serdi un priekšējo/aizmugurējo galu pārsegus, lai atbalstītu rotoru, vienlaikus nodrošinot aizsardzību, siltuma izkliedi un citas funkcijas;
Rotors (rotējošā daļa)
Rotora kodols: kalpo kā daļa no motora magnētiskās ķēdes un ievieto rotora tinumus tā spraugās;
Rotora tinumi: izgrieziet statora rotējošo magnētisko lauku, lai radītu inducētu elektromotora spēku un strāvu, radot elektromagnētisko griezes momentu, kas virza motora griešanos;
【Motora principa animācija】
Pastāvīgā magnēta motors ▼
Līdzstrāvas motors ▼
Kvantu magnētiskais motors ▼
Vienfāzes{0}}indukcijas motors ▼
Stepper motoru darbības princips ▼
Līdzsvara motors ▼
Elektriskās strāvas ģenerēšanas princips ▼
Trīs{0}}fāžu stators ▼
Motora šķērsgriezums-Sekcija ▼
Elektromotors ▼
Līdzstrāvas motori▼
Atšķirības starp mainīgas frekvences motoru un parasto motoru remontu
Mainīgas frekvences motoru remonta metodes būtībā ir tādas pašas kā parastajiem motoriem. Tomēr mainīgas frekvences barošanas avotu unikālo īpašību dēļ izolācijas prasības mainīgas frekvences motora tinumiem ir stingrākas nekā parastajiem motoriem. Lai uzlabotu izolācijas apstākļus, jāveic šādi pasākumi:
1. Atlasiet elektromagnētisko vadu ar izcilu koronanoturību, lai tas atbilstu motora prasībām, lai izturētu augstas-frekvences impulsus un daļēju izlādi.
Parasti izmanto poliesterimīda/poliamīdaimīda kompozītmateriālu emaljētu stiepli vai koronu{0}}izturīgu elektromagnētisko vadu.
2. Tinumu un spraugu ievietošanas konstrukcijas paņēmieni.
Stingra pārvaldība ir būtiska mainīgas frekvences motoru tinumu, slotu ievietošanas un saistīšanas procesos. Īpaša uzmanība jāpievērš tam, lai novērstu vadītāju bojājumus tinuma un spraugas ievietošanas laikā. Sprauga ievietošanai ir jānodrošina pareizs spraugas izolācijas, fāzes izolācijas un slāņa-līdz-slāņa izolācijas novietojums. Fāzes izolācijai jāizmanto materiāli, kas viegli iekļūst izolācijas lakā. Spoles galiem jābūt nostiprinātiem ar iesiešanu un nostiprināšanu, lai nodrošinātu, ka tie veido neatņemamu vienību.
Izolācijas pastiprināšana motora spraugas apakšā, starp fāzēm, starp slāņiem un spoles sākuma/ beigu apgriezieniem uzlabo motora dielektrisko izturību.
3. Galvenajai izolācijai ir jāizmanto izolācija bez spraugām.
Gaisa spraugas mainīgas frekvences motoru izolācijas struktūrā ir galvenais koronaizlādes cēlonis. Lai nodrošinātu, ka kopējā izolācijas konstrukcijā nav gaisa spraugu, saskaņā ar nacionālo standartu GB/TZ1707-2008 "Izolācijas specifikācijas trīs-fāzu asinhronajiem motoriem mainīgas frekvences ātruma kontrolei", izmantotā impregnēšanas laka nedrīkst būt zemāka par F-procesa laku un šķīdinātāja saturu, kas ir zemāks par 0%, bezgaistošo PI0 %. jābūt nodarbinātam. Šis process arī uzlabo izolācijas konstrukcijas kopējo mehānisko izturību.
4. Nodrošiniet pareizu saskaņošanu starp invertoru, kabeļiem un motoru un ierobežojiet kabeļu garumu starp motoru un strāvas avotu.
Sakarā ar pretestības neatbilstību elektropārvades līnijās, pārsprieguma amplitūda motora galā palielinās līdz ar kabeļu garumu starp invertoru un motoru, kas var viegli izraisīt daļēju izlādi. Tāpēc, pamatojoties uz mainīgas frekvences barošanas avota īpašajām īpašībām un faktiskajām prasībām, savienojuma kabeļa garums ir pēc iespējas jāsamazina, lai samazinātu pārsprieguma amplitūdu motora galā un daļējas izlādes apjomu, tādējādi pagarinot motora kalpošanas laiku. Mainīgas frekvences motoru barošanas kabeļos parasti tiek izmantoti specializēti kabeļi, kas pazīstami arī kā simetrisku vadītāju mainīgas frekvences kabeļi, kas pieder 3P +3N/E sērijai. Tas nozīmē, ka sākotnējā 3+1 konfigurācija sadala vienu nulles vadītāju trīs atsevišķos vadītājos.
Pakāpju motors
1.1. attēlā parādīts divfāzu pakāpju motora darbības princips, kam ir divi tinumi. Kad viens tinums tiek darbināts, tā statora pols ģenerē magnētisko lauku, kas piesaista rotoru, lai tas izlīdzinātu šo polu. Ja tinumi tiek darbināti secīgi ar vadības impulsiem-cikliski pa stāvokļiem A`A→B`B→`AA→`BB-, motors griežas pulksteņrādītāja virzienā. Kad motors tiek aktivizēts secībā A`A→`BB→`AA→B`B, motors griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Katrs vadības impulss maina barošanas virzienu, liekot motoram pārvietoties par vienu soli (90 grādiem). Četri impulsi pabeidz vienu pilnu apgriezienu. Augstāka impulsa frekvence nodrošina ātrāku motora rotāciju.
Stepper motora izejas griezes moments ir proporcionāls motora efektīvajam tilpumam, spoles pagriezieniem, magnētiskajai plūsmai un strāvai. Tāpēc lielāks efektīvais tilpums, vairāk spoles apgriezienu un mazāka gaisa sprauga starp statoru un rotoru rada lielāku griezes momentu un otrādi.
Att.. 2. Pakāpju motora mehānisma struktūras diagramma
Pakāpju motora struktūra sastāv no rotora (rotora serdeņa, pastāvīgā magnēta, vārpstas, lodīšu gultņiem), statora (tinumiem, statora serdeņa) un priekšējiem un aizmugurējiem gala vāciņiem. Tipiskākajam divfāžu hibrīda pakāpju motoram ir stators ar 8 lieliem zobiem un 40 maziem zobiem, savukārt rotoram ir 50 mazi zobi. Trīsfāzu motora statoram ir 9 lieli zobi un 45 mazi zobi, turklāt rotoram ir arī 50 mazi zobi.
Stepper motora fāžu skaits attiecas uz spoļu grupu skaitu motorā. Parasti izmantotie veidi ir divu-fāžu, trīs-fāžu, četru-fāžu un piecu-fāžu pakāpju motori. Dažādu fāžu skaitīšanas rezultātā tiek iegūti dažādi soļu leņķi: parasti divu-fāžu motoriem ir 0,9 grādi/1,8 grādi, trīs-fāzu motoriem ir 0,75 grādi /1,5 grādi, un pieciem{12}}fāzu motoriem ir 0,36 grādi/0,72 grādi. Bez mikropakāpju draivera lietotāji galvenokārt izvēlas pakāpju motorus ar dažādu fāžu skaitu, lai tie atbilstu nepieciešamajām soļa leņķa specifikācijām. Izmantojot mikropakāpju draiveri, 'fāžu skaits' kļūst nenozīmīgs; lietotāji var vienkārši pielāgot vadītāja mikrosoļu izšķirtspēju, lai mainītu soļa leņķi.
Neatkarīgi no tā, vai tas ir divu-četru-vadu, četru-fāžu piekto-vadu vai četru-sešu fāžu-pakāpju motors, iekšējā konstrukcija paliek nemainīga. Atšķirība starp četru-vadu, piecu-vadu vai sešu-vadu konfigurācijām ir atkarīga no tā, vai A un ~A pāriem vai B un B~ pāriem ir kopīgs termināla (COM) savienojums. Ja gan A, gan B grupai ir atsevišķi COM termināļi, motoram ir seši{11}}vadi. Ja kopējie A un B spailes ir savienoti kopā, tie ir pieci{13}}vadi.
Tāpēc, lai noteiktu pakāpju motora vadu konfigurāciju, vienkārši atdaliet A un B grupas un pārbaudiet tās ar multimetru.
Četri{0}}vadi:Tā kā četru{0}}vadu konfigurācijā nav kopēja (COM) vada, A un B grupas ir pilnībā izolētas un viena otru nevada. Tādējādi, pārbaudot ar multimetru, viena grupa neuzrādīs nepārtrauktību.
Pieci{0}}vadi:Piecu{0}}vadu konfigurācijā A un B grupas kopējie termināli ir savienoti kopā. Pārbaudot ar multimetru, ja viens vads uzrāda pretestības vērtību, kas ir līdzīga citiem vadiem, šis vads ir kopējais terminālis. Lai darbinātu piecu vadu-pakāpju motoru, kopējo spaili var atstāt nepievienotu, un motors joprojām darbosies.
Seši{0}}vadi:A un B grupas kopējie termināli nav savienoti. Līdzīgi, izmantojot multimetru pretestības mērīšanai, ja viens vads uzrāda identisku pretestību pārējiem diviem vadiem, šis vads ir com terminālis, un pārējie divi vadi veido grupu. Lai darbinātu četru-fāžu-sešu vadu pakāpju motoru, motoru var darbināt arī, nepievienojot divus kopējos sakaru spailes.
Ar pakāpju motoru saistītie jēdzieni:
Fāžu skaits: ierosmes spoļu pāru skaits, kas rada dažādus N un S magnētisko polu pārus. Parasti apzīmē ar m.
Impulsu skaits:Impulsu vai vadošo stāvokļu skaits, kas nepieciešams, lai pabeigtu vienu magnētiskā lauka ciklu, ko apzīmē ar n. Alternatīvi, tas attiecas uz impulsu skaitu, kas nepieciešams, lai motors pagrieztu vienu leņķi. Piemēram, četru{2}}fāžu motorā:
Pakāpiena leņķis:Motora rotora leņķiskais pārvietojums, kas atbilst vienam impulsa signālam, ko apzīmē ar θ. θ=360 grādi / (rotora zobi J × darba sitienu skaits). Parastajiem divu- vai četrfāžu-motoriem ar 50 rotora zobiem: četru-fāžu darbībā soļa leņķis ir θ=360 grādi /(50*4)=1.8 grādi (ko parasti sauc par pilnu soli). Astoņu-fāžu darbībā soļa leņķis ir θ=360 grāds /(50*8)=0.9 grādi (parasti saukts par pussoli).
Turēšanas griezes moments:Motora rotora bloķēšanas griezes moments, kad tas ir atslēgts- (ko izraisa magnētiskā lauka zobu profila harmonikas un mehāniskās kļūdas).
Statiskais griezes moments:Motora vārpstas bloķēšanas griezes moments, kad motors ir zem nominālā statiskā elektriskā spēka, bet negriežas. Šis griezes moments kalpo kā standarts motora izmēra (ģeometrisko izmēru) novērtēšanai un nav atkarīgs no piedziņas sprieguma vai barošanas avota.
Stepper motora piedziņa:Pakāpju motora vadīšana būtībā ietver nepārtrauktu impulsu pamīšus pielietošanu motora A un B grupām, ļaujot motoram darboties.
Nokavēts solis:Faktiskais motora darbības laikā veikto soļu skaits neatbilst teorētiskajam soļu skaitam.
Piemērs:Atšķirības starp divu{0}}fāžu un piecfāžu-fāzu pakāpju motoriem
Pakāpju motori galvenokārt tiek klasificēti pēc fāžu skaita, un pašreizējā tirgū visizplatītākie ir divu{0}}fāžu un piecu-fāžu pakāpju motori. Lielāko daļu divu-fāzu pakāpju motoru var iedalīt ne vairāk kā 400 vienādos soļos vienā apgriezienā, savukārt piecus{5}}fāžu motorus var iedalīt 1000 vienādos soļos. Līdz ar to piecu-fāžu pakāpju motoriem ir izcili veiktspējas raksturlielumi, īsāki paātrinājuma/palēninājuma laiki un zemāka dinamiskā inerce.
Atšķirību salīdzinājums starp divu{0}}fāzu un piecu-fāžu pakāpju motoriem:
| Divu{0}}fāžu pakāpju motors | Piecu{0}}fāžu pakāpju motors | |
| Izšķirtspēja | 1,8 grādi/0,9 grādi (200, 400 mikrosoļi) | 0,72 grādi/0,36 grādi (500 1000 mikrosoļu), kas ir 2,5 reizes augstāks nekā divu{5}}fāzu pakāpju motori |
| Vibrācijas īpašības | Zema-ātruma rezonanses diapazons no 100 līdz 200 PPS, ievērojama vibrācija | Nav nozīmīgu rezonanses punktu, zema vibrācija |
| Ātruma un griezes momenta raksturlielumi | Mazāks ātrums | Liels ātrums, liels griezes moments |
1. Kontroles precizitātes atšķirības
Divu-fāžu hibrīdpakāpju motoriem parasti ir 3,6 grādi vai 1,8 grādi, savukārt piecu-fāžu hibrīdpakāpju motoriem parasti ir 0,72 grādi vai 0,36 grādi. Daži augstas veiktspējas{7}}pakāpju motori piedāvā vēl mazākus soļu leņķus. Piemēram, pakāpju motoram, ko uzņēmums Sitong ražo lēnām-stiepļu griešanas mašīnām, pakāpiena leņķis ir 0,09 grādi. Trīs fāzu hibrīdpakāpju motoriem, ko ražo Vācijas uzņēmums Berger Lahr, var iestatīt soļu leņķi, izmantojot DIP slēdžus, uz 1,8 grādi, 0,9 grādi, 0,72 grādi, 0,36 grādi, 0,18 grādi, 0,09 grādi, 0,072 grādi vai 0,0 saderība ar 36 grādiem. divu-fāžu un piecu{22}}fāžu hibrīds pakāpju motora soļu leņķi.
Maiņstrāvas servomotoru vadības precizitāti nodrošina rotējošie kodētāji. Ņemot par piemēru Panasonic pilnībā digitālos maiņstrāvas servomotorus, motoriem, kas aprīkoti ar standarta 2500 līniju kodētājiem, impulsa ekvivalents ir 360 grādi/10000=0.036 grādi, pateicoties kvadrātveida frekvences pārveidošanas tehnoloģijai, kas ir ieviesta draiverī. Motoriem, kas aprīkoti ar 17 bitu kodētāju, piedziņa saņem 2¹⁷=131,072 impulsus vienā apgriezienā, kā rezultātā impulsa izšķirtspēja ir 360 grādi / 131 072 impulsi=0.002746 grādi uz impulsu.
2. Atšķirīgas zemas-frekvences īpašības
Pakāpju motori ir pakļauti zemas{0}}frekvences vibrācijai pie lēniem ātrumiem. Vibrācijas frekvence ir atkarīga no slodzes apstākļiem un vadītāja veiktspējas, ko parasti uzskata par pusi no motora palaišanas frekvences bez slodzes. Šī zemas-frekvences vibrācija, kas raksturīga pakāpju motoru darbības principam, ļoti kaitē normālai mašīnas darbībai. Kad pakāpju motori darbojas ar zemu ātrumu, ir jāizmanto slāpēšanas paņēmieni, lai mazinātu zemas-frekvences vibrācijas, piemēram, motoram jāpievieno slāpētāji vai vadītājam jāizmanto mikropakāpju tehnoloģija.
Maiņstrāvas servomotori darbojas ārkārtīgi vienmērīgi, neradot vibrācijas pat pie maziem ātrumiem. Maiņstrāvas servo sistēmās ir iekļautas rezonanses slāpēšanas iespējas, lai kompensētu mehāniskās stingrības trūkumus. Turklāt sistēmas iekšējās frekvences analīzes funkcija (FFT) nosaka mehāniskās rezonanses punktus, atvieglojot sistēmas noregulēšanu.
3. Atšķirīgi griezes momenta-frekvences raksturlielumi
Pakāpju motoriem, palielinoties ātrumam, samazinās izejas griezes moments, piedzīvojot strauju kritumu pie lielāka ātruma. Līdz ar to to maksimālais darbības ātrums parasti ir ierobežots līdz 300–600 apgr./min. Maiņstrāvas servomotori nodrošina nemainīgu griezes momentu, saglabājot nominālo griezes momentu to nominālā ātruma diapazonā (parasti 2000 vai 3000 apgr./min.). Virs nominālā ātruma tie pāriet uz nemainīgu jaudu.
4. Dažādas pārslodzes iespējas
Stepper motoriem parasti trūkst pārslodzes iespējas. Maiņstrāvas servomotoriem ir spēcīga pārslodzes spēja. Par piemēru ņemot Panasonic maiņstrāvas servo sistēmu, tai ir gan ātruma pārslodzes, gan griezes momenta pārslodzes iespēja. Tā maksimālais griezes moments trīs reizes pārsniedz nominālo griezes momentu, ļaujot tam pārvarēt inerciālo slodžu inerces griezes momentu palaišanas laikā. Stepper motoriem trūkst šīs pārslodzes iespējas. Lai palaišanas laikā pārvarētu inerciālo griezes momentu, specifikācijas laikā bieži tiek izvēlēti lielāka griezes momenta motori. Tomēr normālas darbības laikā tik liels griezes moments nav vajadzīgs, kā rezultātā tiek zaudēts griezes moments.
5. Dažādi darbības rādītāji
Stepper motori izmanto atvērtas{0}cilpas vadību. Pārāk augsta palaišanas frekvence vai pārmērīga slodze var izraisīt soļa zudumu vai apstāšanos. Pārāk liels ātrums apstāšanās laikā var izraisīt pārtēriņu. Tāpēc, lai nodrošinātu vadības precizitāti, paātrinājums un palēninājums ir pareizi jāpārvalda. Maiņstrāvas servopiedziņas sistēmās tiek izmantota slēgta -cilpas vadība. Vadītājs tieši ņem atgriezeniskās saites signālus no motora kodētāja, veidojot iekšējās pozīcijas un ātruma cilpas. Šis dizains parasti novērš soļu zudumu vai pārsniegšanas problēmas, kas raksturīgas soļu motoriem, nodrošinot uzticamāku vadības veiktspēju.
6. Dažāda ātruma reakcijas veiktspēja
Pakāpju motoram ir vajadzīgas 200–400 milisekundes, lai paātrinātu no miera stāvokļa līdz darba ātrumam (parasti vairāki simti apgr./min.). Maiņstrāvas servo sistēmām ir izcila paātrinājuma veiktspēja. Piemēram, Panasonic MSMA 400 W maiņstrāvas servomotors paātrina no miera stāvokļa līdz tā nominālajam ātrumam 3000 apgr./min tikai dažās milisekundēs, padarot to piemērotu lietojumprogrammām, kurām nepieciešama ātra palaišanas{6}}apturēšanas vadība.
Rezumējot, maiņstrāvas servosistēmas daudzos veiktspējas aspektos pārspēj soļu motorus. Tomēr soļu motori joprojām parasti tiek izmantoti kā izpildmehānismi mazāk prasīgos lietojumos. Tāpēc vadības sistēmas projektēšanas laikā, lai izvēlētos piemērotu motoru, ir vispusīgi jāizvērtē tādi faktori kā vadības prasības un izmaksas.