Le système d'entraînement de moteur à réluctance commutée (srd) se compose de quatre parties : un moteur à réluctance commutée (moteur srm ou sr), un convertisseur de puissance, un contrôleur et un détecteur. Le développement rapide d'un nouveau type de système d'entraînement à contrôle de vitesse a été 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 dans toute la plage de régulation de vitesse. Un rendement élevé et une fiabilité élevée du système en font un concurrent sérieux du système de contrôle de 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 10 W à 5 MW, montrant énorme potentiel de marché.
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 considéré comme le 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 aucun problème tel 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 possède 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, les enroulements de phase sont connectés entre les deux tubes de puissance du circuit principal, et il y aura pas de défaut de court-circuit direct du 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. %. 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, que l'impact du courant est faible pendant le processus de démarrage et que le chauffage du moteur et du contrôleur est inférieur à celui du fonctionnement nominal continu, il est donc particulièrement adapté pour opérations fréquentes de démarrage-arrêt et de commutation avant-arrière, telles que raboteuses à portique, fraiseuses, laminoirs réversibles dans l'industrie métallurgique, scies volantes, cisailles volantes, etc.
2.4 Large plage de régulation de vitesse et rendement élevé
L'efficacité de fonctionnement atteint 92 % à la vitesse et à la charge nominales, et l'efficacité globale est maintenue jusqu'à 80 % dans toutes les plages de vitesse.
2.5 Il existe de nombreux paramètres contrôlables et de bonnes performances de régulation de vitesse
Il existe au moins quatre paramètres de fonctionnement principaux et méthodes courantes pour contrôler les moteurs à réluctance commutée : l'angle d'ouverture de phase, l'angle de coupure pertinent, l'amplitude du courant de phase et la tension d'enroulement de phase. Il existe de nombreux paramètres contrôlables, ce qui signifie que le contrôle est flexible et pratique. Différentes méthodes de contrôle et valeurs de paramètres peuvent être utilisées en fonction des exigences de fonctionnement du moteur et des conditions du moteur pour le faire fonctionner dans le meilleur état, et il peut également réaliser diverses fonctions et courbes caractéristiques spécifiques, telles que la réalisation de Les moteurs ont exactement la même capacité de fonctionnement à quatre quadrants (avant, arrière, moteur et freinage), avec des courbes de couple de démarrage et de capacité de charge élevées 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
La structure supérieure et les performances du moteur à réluctance commutée rendent son champ d'application très étendu. Les trois applications typiques suivantes sont analysées.
3.1 Raboteuse 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 effectuer un mouvement alternatif. 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 d'entraînement 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 du traitement et à l’efficacité de la production de la raboteuse. Par conséquent, le système d’entraînement doit posséder les propriétés principales suivantes.
3.1.1 Principales caractéristiques
(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 ne dépasse pas 3 % et la capacité de surcharge à court terme est forte.
(3) La plage de régulation de vitesse est large, ce qui convient aux besoins de rabotage à basse et moyenne vitesse 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 à portique domestique se présente principalement sous la forme d'une unité à courant continu et 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 important, le moteur est très usé, les étincelles sur les brosses sont importantes à grande vitesse et sous forte charge, les pannes sont fréquentes et la charge de travail de maintenance est importante, ce qui affecte directement la production normale. . De plus, ce système présente inévitablement les inconvénients d'un gros équipement, d'une consommation d'énergie élevée et d'un bruit élevé. Le système d'embrayage électromagnétique à moteur asynchrone repose sur l'embrayage électromagnétique pour réaliser les directions avant et arrière, l'usure de l'embrayage est importante, la stabilité de travail n'est pas bonne et il n'est pas pratique d'ajuster la vitesse, il n'est donc utilisé que pour les raboteuses légères. .
3.1.2 Problèmes avec les moteurs à induction
Si le système d'entraînement de régulation de vitesse à fréquence variable du moteur à induction est utilisé, les problèmes suivants existent :
(1) Les caractéristiques de sortie sont douces, de sorte que la raboteuse à portique ne peut pas supporter suffisamment de charge à basse vitesse.
(2) La différence statique est grande, la qualité du traitement est faible, la pièce traitée présente des motifs et elle 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 opérations fréquentes de démarrage, de freinage et de commutation. Le courant de démarrage pendant le processus de commutation est faible et les couples de démarrage et de freinage sont réglables, garantissant ainsi que la vitesse est cohérente avec les exigences du processus dans différentes plages de vitesse. rencontre le. Le moteur à réluctance commutée présente également un facteur de puissance élevé. Qu'il s'agisse d'une vitesse élevée ou faible, à vide ou à pleine charge, son facteur de puissance est proche de 1, ce qui est meilleur que les autres systèmes de transmission actuellement utilisés dans les raboteuses à portique.
3.2 Lave-linge
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 en rotation, générant ainsi 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. C'est-à-dire que l'état détermine la qualité du lavage et du séchage, ainsi que l'ampleur du bruit et des vibrations.
À l'heure actuelle, les moteurs utilisés dans la machine à laver à pulsateur 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 en série, en plus d'un moteur à fréquence variable, d'un moteur à courant continu sans balais et d'un moteur à réluctance commutée.
Les inconvénients de l’utilisation d’un moteur à induction monophasé sont très évidents :
(1) impossible de régler la vitesse
Il n'y a qu'une seule vitesse de rotation pendant le lavage, et il est difficile de s'adapter aux exigences des différents tissus en matière de vitesse de rotation de lavage. Les procédures de lavage dites « lavage fort », « lavage faible », « lavage doux » et autres procédures de lavage ne changent que par Il s'agit uniquement de modifier la durée de la rotation avant et arrière, et afin de prendre en compte les exigences de vitesse de rotation. lors du lavage, la vitesse de rotation lors de la déshydratation est souvent faible, généralement de seulement 400 tr/min à 600 tr/min.
(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 conditions fréquentes de lavage en avant et en arrière.
Le moteur de série est un moteur de série à courant continu, qui présente les avantages d'un couple de démarrage important, 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 vitesse du moteur à réticence de commutation dispose d'une large plage de contrôle de vitesse, ce qui peut effectuer le « lavage » et
Les essorages fonctionnent tous à la vitesse optimale pour les vrais lavages standards, les lavages express, les lavages doux, les lavages velours et même les lavages à vitesse variable. Vous pouvez également choisir la vitesse de rotation à volonté lors de la déshydratation. Vous pouvez également augmenter la vitesse selon certains programmes définis, afin que les vêtements puissent éviter les vibrations et le bruit causés par une répartition inégale pendant le processus d'essorage. Les excellentes performances de démarrage du moteur à réluctance commutée peuvent éliminer l'impact du courant de démarrage fréquent en avant et en arrière du moteur sur le réseau électrique pendant le processus de lavage, rendant le lavage et la commutation fluides et silencieux. Le rendement élevé du système de régulation de la vitesse du moteur à réluctance commutée 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 questions environnementales 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'énergie et d'utilisation élevée d'énergie. Les véhicules électriques ont les exigences suivantes pour le système d'entraînement 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 par moteur pour véhicules électriques comprennent les moteurs à induction, les moteurs à courant continu sans balais et les moteurs à réluctance commutée.
Le système de contrôle de vitesse du moteur à réluctance commutée présente une série de caractéristiques en termes de performances et de structure, qui le rendent très approprié pour les 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 des pertes 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 fondamentalement 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 aucun impact sur la batterie et le couple de démarrage est important, ce qui convient au démarrage sous forte charge.
(5) Le moteur et le convertisseur de puissance sont tous deux 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.]
Étant donné que le moteur à réluctance commutée présente les avantages d'une structure simple, d'un faible courant de démarrage, d'une large plage de régulation de vitesse et d'une bonne contrôlabilité, il présente de grands avantages d'application et de larges perspectives d'application dans les domaines des raboteuses à portique, des machines à laver et des véhicules électriques. Il existe de nombreuses applications pratiques dans les domaines mentionnés ci-dessus. Bien qu’il existe un certain degré d’application en Chine, cette technologie n’en est qu’à ses balbutiements et son potentiel n’a pas encore été exploité. On pense que son application dans les domaines mentionnés ci-dessus deviendra de plus en plus étendue.
Heure de publication : 18 juillet 2022