Le corps du moteur du moteur à courant continu sans balais a une structure similaire à celle du moteur synchrone à aimant permanent, sauf qu'il n'y a pas d'enroulement de cage et son dispositif de démarrage. Son enroulement de stator peut être une simple structure monophasée ou plus que triphasée. Les méthodes de connexion des enroulements d'induit comprennent principalement une connexion en étoile et en triangle. Les circuits de commutation électroniques ont généralement des types de pont et sans pont. , ils peuvent être composés de nombreuses variantes. Ce qui suit est une analyse simple du principe de fonctionnement du moteur à courant continu sans balai à aimant permanent à six états en étoile deux-deux-triphasés le plus courant.
La structure du moteur à courant continu sans balais bipolaire triphasé
A, B et C sont des enroulements de stator triphasés, qui sont respectivement connectés aux dispositifs de commutation de puissance V1, V2, V3 dans le circuit de commutation électronique, et le rotor de suivi du capteur de position est placé sur l'arbre rotatif du moteur . VP1, VP2 et VP3 sont répartis uniformément à une extrémité du moteur à courant continu sans balais avec une différence de 120 degrés dans le quotient spatial. Grâce à l'action de la plaque d'ombrage rotative sur l'arbre du moteur, la position du pôle magnétique du rotor est déterminée selon qu'un certain dispositif optoélectronique est éclairé par la lumière.
Si la phase A de l'enroulement du stator est alimentée à un certain moment, le courant interagit avec le champ magnétique principal généré par l'aimant permanent sur le rotor pour générer un couple électromagnétique, de sorte que le rotor tourne et la position de l'aimant du rotor devient un signal électrique à travers le capteur de position. , puis contrôlez le circuit de commutation électronique, de sorte que chaque enroulement de phase du stator soit activé à son tour et que le courant de phase du stator change de phase dans un certain ordre avec le changement de position du rotor. De cette manière, la séquence de conduction du circuit de commutation électronique peut être synchronisée avec l'angle de rotation du rotor pour obtenir l'effet de commutation mécanique.
Modèle mathématique du moteur à courant continu sans balais
Moteur à courant continu triphasé bipolaire sans balais, structure de rotor interne, connexion en forme d'étoile des enroulements de stator et trois éléments Hall sont uniformément répartis avec une différence de 120 degrés dans l'espace. Dans le même temps, on suppose que le moteur a les caractéristiques suivantes :
(1) Le circuit magnétique du moteur n'est pas saturé et l'effet de courant de Foucault, la perte d'hystérésis et la réaction d'induit sont ignorés ;
(2) Inférieur à l'influence du couple d'encoche ;
(3) Les dispositifs de puissance du circuit de commande sont tous des dispositifs de commutation idéaux.
Équation de couple
Lorsque le moteur à courant continu est en état de fonctionnement normal, le couple électromagnétique fait référence au couple généré par l'interaction entre le conducteur et l'aimant permanent après la mise sous tension de l'enroulement d'induit. Lorsque le moteur fonctionne normalement, deux phases de l'enroulement sont maintenues en même temps, donc la puissance électromagnétique Pm est :
Pm=2EpIp
Sans tenir compte de l'influence de la commutation du courant, le couple électromagnétique Te du moteur est :
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
Dans la formule, Ep est la valeur de crête de la force électromotrice du moteur à courant continu sans balais ;
Ip est la valeur crête du courant du moteur
Ψp est la valeur de crête de la liaison de flux électromagnétique du moteur
On peut voir à partir de la formule que le couple électromagnétique du moteur est proportionnel au courant de crête
équation du mouvement
En général, l'équation du mouvement du système est
Te – TL – Zw=J*dw/dt
Dans la formule, Te et TL sont le couple électromagnétique et le couple de charge du moteur
W est la vitesse angulaire du moteur ;
Z est le coefficient de frottement visqueux
J est le moment d'inertie du rotor du moteur
Analyse caractéristique du moteur à courant continu sans balais
Caractéristiques de démarrage
Au démarrage, la force contre-électromotrice étant nulle, le courant d'induit est :
Je=Ud -2△U/2R
Dans la formule, Ud est la tension de ligne des enroulements biphasés activés par le moteur ;
△ U est la chute de puissance dans le circuit de commande ;
R est la résistance interne de l'enroulement du stator du moteur
En raison de la faible résistance interne, le courant d'induit augmente rapidement lors du démarrage, de sorte que le couple électromagnétique de démarrage est important, ce qui peut être démarré rapidement et peut également être démarré directement sous charge. Lorsque la vitesse augmente, la répulsion de l'induit fait augmenter la force électromotrice induite, le couple du moteur diminue et la vitesse d'accélération diminue également, et entre finalement dans l'état de fonctionnement normal, et la vitesse et le courant d'induit sont stables à ce moment.
Lorsque le moteur est démarré sans charge, la courbe de la vitesse et du courant d'induit avec le temps est indiquée sur la figure
Propriétés mécaniques
Les caractéristiques mécaniques font référence à la relation entre la vitesse du moteur et le couple de l'électromagnétique lorsque la tension continue Ud est constante. L'équation des caractéristiques mécaniques du moteur à courant continu sans balais est :
n=15/ BlπR′Wäcarré(U-RI-L dI/dt)
Après avoir terminé, vous pouvez obtenir :
n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt
Dans la formule, Kt est le coefficient de couple du moteur
Ke est le coefficient de force électromotrice induite du moteur
Ud est la tension de ligne
On peut voir qu'il existe une relation linéaire entre la vitesse de rotation et le couple électromagnétique. Cependant, dans le processus de fonctionnement réel, lorsque le couple électromagnétique devient plus important, la réaction d'induit produira un certain effet de démagnétisation. Dans le même temps, compte tenu de la non-linéarité du dispositif de puissance entraînant le circuit de commande, l'extrémité de la courbe caractéristique mécanique du moteur se courbera vers le bas. .
La courbe caractéristique mécanique du moteur à courant continu sans balais est représentée sur la figure
Caractéristiques de réglage
La caractéristique de régulation fait référence à la relation changeante entre la vitesse du moteur et la tension appliquée lorsque le couple électromagnétique du moteur est constant. Lorsque le moteur à courant continu sans balais est dans un état stable, en ignorant la perte du dispositif d'alimentation pilotant le circuit de commande, il existe la relation suivante
Ud=raI plus π/30*Ken
KTI-TL=π/30Zn
Alors la relation entre la vitesse et la tension est
N=30/30 KTKe plus πraZ*(KT Ud –ra –TL)
Ainsi, la courbe de la vitesse du moteur à courant continu sans balais changeant avec Ud sous différents couples électromagnétiques Te peut être obtenue, Te1<><><>
Le moteur à courant continu sans balais a de bonnes performances de contrôle, mais lorsque Ud est petit, le couple électromagnétique est également petit, le couple électromagnétique est également petit, le couple de charge ne peut pas être retenu et le moteur ne peut pas être démarré, de sorte que la vitesse du moteur est zéro, et quand Ud augmente Lorsqu'elle dépasse la tension de ligne de grille, le moteur commence à démarrer et tourne progressivement vers un état stable. Lorsque Ud est plus grand, la vitesse est également plus grande. Dans le même temps, du fait de l'existence de frottements, la caractéristique de réglage ne passe pas par l'origine.
