Explication du moteur丨Moteur à réluctance commutée
Le système d'entraînement du moteur à réluctance commutée (srd) se compose de quatre parties : moteur à réluctance commutée (moteur srm ou sr), convertisseur de puissance, contrôleur et détecteur. Le développement rapide d'un nouveau type de système d'entraînement de contrôle de vitesse développé. Le moteur à réluctance commutée est un moteur à double réluctance saillante, qui utilise le principe de réluctance minimale pour générer un couple de réluctance. En raison de sa structure extrêmement simple et robuste, de sa large plage de régulation de vitesse, de ses excellentes performances de régulation de vitesse et de sa vitesse relativement élevée sur toute la plage de régulation de vitesse. Le rendement élevé et la fiabilité élevée du système en font un concurrent sérieux du système de contrôle de la vitesse du moteur à courant alternatif, du système de contrôle de la vitesse du moteur à courant continu et du système de contrôle de la vitesse du moteur à courant continu sans balais. Les moteurs à réluctance commutée ont été largement ou ont commencé à être utilisés dans divers domaines tels que les entraînements de véhicules électriques, les appareils électroménagers, l'industrie générale, l'industrie aéronautique et les systèmes d'asservissement, couvrant divers systèmes d'entraînement à haute et basse vitesse avec une plage de puissance de 10w à 5mw, montrant énorme potentiel de marché.
2 Structure et caractéristiques de performance
2.1 Le moteur a une structure simple, un faible coût et convient à une vitesse élevée
La structure du moteur à réluctance commutée est plus simple que celle du moteur à induction à cage d'écureuil qui est généralement considérée comme la plus simple. La bobine de stator est un enroulement concentré, facile à intégrer, l'extrémité est courte et ferme et le fonctionnement est fiable. Environnement vibratoire ; le rotor est uniquement constitué de tôles d'acier au silicium, il n'y aura donc pas de problèmes tels qu'un mauvais moulage de la cage d'écureuil et des barres cassées lors de l'utilisation pendant le processus de fabrication des moteurs à induction à cage d'écureuil. Le rotor a une résistance mécanique extrêmement élevée et peut fonctionner à des vitesses extrêmement élevées. jusqu'à 100,000 tours par minute.
2.2 Circuit d'alimentation simple et fiable
La direction du couple du moteur n'a rien à voir avec la direction du courant d'enroulement, c'est-à-dire que seul le courant d'enroulement dans un sens est requis, et l'enroulement de phase est connecté entre les deux tubes de puissance du circuit principal, et il y aura être aucun défaut de court-circuit droit de bras de pont. , Le système a une forte tolérance aux pannes et une grande fiabilité, et peut être appliqué à des occasions spéciales telles que l'aérospatiale.
2.3 Couple de démarrage élevé, faible courant de démarrage
Les produits de nombreuses entreprises peuvent atteindre les performances suivantes : lorsque le courant de démarrage est de 15 % du courant nominal, le couple de démarrage est de 100 % du couple nominal ; lorsque le courant de démarrage est de 30 % de la valeur nominale, le couple de démarrage peut atteindre 150 % de la valeur nominale. pour cent. Par rapport aux caractéristiques de démarrage d'autres systèmes de contrôle de vitesse, tels qu'un moteur à courant continu avec un courant de démarrage de 100 %, obtenez un couple de 100 % ; moteur à induction à cage d'écureuil avec un courant de démarrage de 300 %, obtenez un couple de 100 %. On peut voir que le moteur à réluctance commutée a des performances de démarrage progressif, l'impact du courant est faible pendant le processus de démarrage et le chauffage du moteur et du contrôleur est inférieur à celui du fonctionnement nominal continu, il est donc particulièrement adapté pour occasions fréquentes de marche-arrêt et d'opérations avant et arrière, telles que raboteuse à portique, fraiseuses, laminoirs réversibles dans l'industrie métallurgique, scies volantes, cisailles volantes, etc.
2.4 Large plage de régulation de vitesse et haute efficacité
L'efficacité de fonctionnement atteint 92 % à la vitesse et à la charge nominales, et l'efficacité globale est maintenue à 80 % dans toutes les plages de vitesse.
2.5 Il existe de nombreux paramètres contrôlables et de bonnes performances de régulation de la vitesse
Il existe au moins quatre paramètres de fonctionnement principaux et des méthodes communes pour contrôler les moteurs à réluctance commutée : l'angle d'activation de la phase, l'angle de coupure pertinent, l'amplitude du courant de phase et la tension de l'enroulement de phase. Il existe de nombreux paramètres contrôlables, ce qui signifie que le contrôle est flexible et pratique. Selon les exigences de fonctionnement du moteur et les conditions du moteur, différentes méthodes de contrôle et valeurs de paramètres peuvent être utilisées pour le faire fonctionner dans le meilleur état, et il peut également réaliser diverses fonctions et courbes caractéristiques spécifiques, telles que rendre le moteur ont exactement la même capacité de fonctionnement à quatre quadrants (avant, arrière, moteur et freinage), avec un couple de démarrage élevé et des courbes de capacité de charge pour les moteurs en série.
2.6 Il peut répondre à diverses exigences particulières grâce à la conception unifiée et coordonnée de la machine et de l'électricité
3 Applications typiques
La structure et les performances supérieures du moteur à réluctance commutée rendent son champ d'application très étendu. Les trois applications typiques suivantes sont analysées.
3.1 Rabot à portique
La raboteuse à portique est une machine de travail principale dans l'industrie de l'usinage. La méthode de travail de la raboteuse est que la table de travail entraîne la pièce à travailler en va-et-vient. Lorsqu'elle avance, la raboteuse fixée sur le châssis planifie la pièce, et lorsqu'elle recule, la raboteuse soulève la pièce. A partir de là, l'atelier revient avec une ligne vide. La fonction du système de transmission principal de la raboteuse est d'entraîner le mouvement alternatif de la table de travail. De toute évidence, ses performances sont directement liées à la qualité de traitement et à l'efficacité de production de la raboteuse. Par conséquent, le système de transmission doit avoir les performances principales suivantes.
3.1.1 Caractéristiques principales
(1) Il convient aux démarrages, freinages et rotations avant et arrière fréquents, pas moins de 10 fois par minute, et le processus de démarrage et de freinage est fluide et rapide.
(2) Le taux de différence statique doit être élevé. La chute de vitesse dynamique de l'absence de charge au chargement soudain du couteau n'est pas supérieure à 3% et la capacité de surcharge à court terme est forte.
(3) La plage de régulation de la vitesse est large, ce qui convient aux besoins de rabotage à basse vitesse, à vitesse moyenne et de marche arrière à grande vitesse.
(4) La stabilité du travail est bonne et la position de retour de l'aller-retour est précise.
À l'heure actuelle, le système d'entraînement principal de la raboteuse domestique a principalement la forme d'une unité à courant continu et la forme d'un embrayage électromagnétique à moteur asynchrone. Un grand nombre de raboteuses principalement entraînées par des unités à courant continu sont dans un état de vieillissement sérieux, le moteur est très usé, les étincelles sur les brosses sont importantes à grande vitesse et à forte charge, la panne est fréquente et la charge de travail de maintenance est importante, qui affecte directement la production normale. . De plus, le système présente inévitablement les inconvénients d'un gros équipement, d'une forte consommation d'énergie et d'un bruit élevé. Le système d'embrayage électromagnétique à moteur asynchrone s'appuie sur l'embrayage électromagnétique pour réaliser les sens avant et arrière. L'embrayage s'use sérieusement, la stabilité de travail n'est pas bonne et il n'est pas pratique de régler la vitesse. Il n'est utilisé que pour les raboteuses légères.
3.1.2 Problèmes avec les moteurs à induction
Si le système d'entraînement à régulation de vitesse à fréquence variable du moteur à induction est utilisé, les problèmes suivants se posent :
(1) Les caractéristiques de sortie sont douces, de sorte que la raboteuse à portique ne peut pas supporter une charge suffisante à basse vitesse.
(2) La différence statique est grande, la qualité de traitement est faible, la pièce traitée a des motifs et s'arrête même lorsque le couteau est mangé.
(3) Le couple de démarrage et de freinage est faible, le démarrage et le freinage sont lents et le hors-jeu de stationnement est trop important.
(4) Le moteur chauffe.
Les caractéristiques du moteur à réluctance commutée sont particulièrement adaptées aux démarrages, freinages et commutations fréquents. Le courant de démarrage pendant le processus de commutation est faible et les couples de démarrage et de freinage sont réglables, garantissant ainsi que les exigences du processus sont adaptées dans différentes plages de vitesse. Rencontre le. Le moteur à réluctance commutée a également un facteur de puissance élevé. Qu'elle soit à haute ou basse vitesse, à vide ou à pleine charge, son facteur de puissance est proche de 1, ce qui est mieux que les autres systèmes de transmission actuellement utilisés dans les raboteuses à portique.
3.2 Machine à laver
Avec le développement de l'économie et l'amélioration continue de la qualité de vie des gens, la demande de machines à laver respectueuses de l'environnement et intelligentes augmente également. En tant que puissance principale de la machine à laver, les performances du moteur doivent être continuellement améliorées. À l'heure actuelle, il existe deux types de machines à laver populaires sur le marché intérieur : les machines à laver à pulsateur et à tambour. Quel que soit le type de machine à laver, le principe de base est que le moteur entraîne le pulsateur ou le tambour à tourner pour générer un débit d'eau, puis le débit d'eau et la force générée par le pulsateur et le tambour sont utilisés pour laver les vêtements. Les performances du moteur déterminent dans une large mesure le fonctionnement de la machine à laver. L'état, c'est-à-dire, détermine la qualité du lavage et du séchage, ainsi que la taille du bruit et des vibrations.
À l'heure actuelle, les moteurs utilisés dans la machine à laver à pulsateurs sont principalement des moteurs à induction monophasés, et quelques-uns utilisent des moteurs à conversion de fréquence et des moteurs à courant continu sans balais. La machine à laver à tambour est principalement basée sur un moteur série, en plus d'un moteur à fréquence variable, d'un moteur à courant continu sans balais, d'un moteur à réluctance commutée.
Les inconvénients de l'utilisation d'un moteur à induction monophasé sont très évidents, comme suit :
(1) ne peut pas régler la vitesse
Il n'y a qu'une seule vitesse de rotation pendant le lavage, ce qui est difficile à adapter aux exigences de divers tissus pour la vitesse de rotation de lavage, et les soi-disant "lavage fort", "lavage faible", "lavage doux" et autres procédures de lavage ne changent que en modifiant la rotation continue vers l'avant et vers l'arrière. Le temps n'y est que, et afin de répondre aux impératifs de vitesse de rotation lors du lavage, la vitesse de rotation lors de la déshydratation est souvent faible, généralement de 400 à 600 tr/min seulement.
(2) L'efficacité est très faible
Le rendement est généralement inférieur à 30 % et le courant de démarrage est très important, pouvant atteindre 7 à 8 fois le courant nominal. Il est difficile de s'adapter aux fréquentes conditions de lavage en marche avant et en marche arrière.
Le moteur de série est un moteur de série à courant continu, qui présente les avantages d'un couple de démarrage élevé, d'un rendement élevé, d'une régulation de vitesse pratique et de bonnes performances dynamiques. Cependant, l'inconvénient du moteur série est que la structure est complexe, le courant du rotor doit être commuté mécaniquement à travers le collecteur et le balai, et le frottement de glissement entre le collecteur et le balai est sujet à l'usure mécanique, au bruit, aux étincelles et interférence électromagnétique. Cela réduit la fiabilité du moteur et raccourcit sa durée de vie.
Les caractéristiques du moteur à réluctance commutée permettent d'obtenir de bons résultats lorsqu'il est appliqué aux machines à laver. Le système de contrôle de la vitesse du moteur à réluctance du commutateur a une large plage de contrôle de la vitesse, ce qui peut faire du "lavage" et
L'essorage" fonctionne tous à la meilleure vitesse pour réaliser un vrai lavage standard, un lavage rapide, un lavage doux, un lavage velours, et même un lavage à vitesse variable. Vous pouvez également choisir la vitesse de rotation à volonté lors de l'essorage. Vous pouvez également appuyer sur certains réglages. Le programme peut augmenter la vitesse de rotation, de sorte que les vêtements puissent éviter les vibrations et le bruit causés par une distribution inégale pendant le processus de déshydratation.L'excellente performance de démarrage du moteur à réluctance commutée peut éliminer l'impact du courant de démarrage fréquent vers l'avant et vers l'arrière du moteur pendant le processus de lavage sur le réseau électrique, ce qui facilite le processus de lavage., La commutation est stable et silencieuse.Le rendement élevé du système de régulation de la vitesse du moteur à réluctance de l'interrupteur dans toute la plage de régulation de la vitesse peut réduire considérablement la consommation d'énergie de la machine à laver.
Le moteur à courant continu sans balais est en effet un concurrent sérieux du moteur à réluctance commutée, mais les avantages du moteur à réluctance commutée sont son faible coût, sa robustesse, l'absence de démagnétisation et d'excellentes performances de démarrage.
3.3 Véhicules électriques
Depuis les années 1980, en raison de l'attention croissante portée aux problèmes environnementaux et énergétiques, les véhicules électriques sont devenus un moyen de transport idéal en raison de leurs avantages de zéro émission, de faible bruit, de larges sources d'alimentation et d'une utilisation élevée de l'énergie. Les véhicules électriques ont les exigences suivantes pour le système d'entraînement du moteur : rendement élevé dans toute la zone de fonctionnement, densité de puissance et densité de couple élevées, large plage de vitesse de fonctionnement, et le système est étanche, résistant aux chocs et aux chocs. À l'heure actuelle, les principaux systèmes d'entraînement de moteur pour véhicules électriques comprennent des moteurs à induction, des moteurs à courant continu sans balais et des moteurs à réluctance commutée.
Le système de contrôle de la vitesse du moteur à réluctance commutée présente une série de caractéristiques de performances et de structure, ce qui le rend très adapté aux véhicules électriques. Il présente les avantages suivants dans le domaine des véhicules électriques :
(1) Le moteur a une structure simple et convient à une vitesse élevée. La majeure partie de la perte du moteur est concentrée sur le stator, qui est facile à refroidir et peut être facilement transformé en une structure antidéflagrante refroidie à l'eau, qui ne nécessite pratiquement aucun entretien.
(2) Un rendement élevé peut être maintenu dans une large plage de puissance et de vitesse, ce qui est difficile à atteindre pour d'autres systèmes d'entraînement. Cette fonctionnalité est très bénéfique pour améliorer le parcours de conduite des véhicules électriques.
(3) Il est facile de réaliser un fonctionnement à quatre quadrants, de réaliser un retour de régénération d'énergie et de maintenir une forte capacité de freinage dans la zone de fonctionnement à grande vitesse.
(4) Le courant de démarrage du moteur est faible, il n'y a pas d'impact sur la batterie et le couple de démarrage est important, ce qui convient au démarrage à forte charge.
(5) Le moteur et le convertisseur de puissance sont très robustes et fiables, adaptés à divers environnements difficiles et à haute température, et ont une bonne adaptabilité.
Compte tenu des avantages ci-dessus, il existe de nombreuses applications pratiques des moteurs à réluctance commutée dans les véhicules électriques, les bus électriques et les vélos électriques au pays et à l'étranger.
