Էլեկտրական մեքենաների տարբեր շարժիչների համեմատություն

Շրջակա միջավայրի հետ մարդկանց համակեցությունը և համաշխարհային տնտեսության կայուն զարգացումը ստիպում են մարդկանց ցանկանալ ցածր արտանետումների և ռեսուրսների համար արդյունավետ փոխադրամիջոց փնտրել, իսկ էլեկտրական մեքենաների օգտագործումը, անկասկած, խոստումնալից լուծում է:

Ժամանակակից էլեկտրական մեքենաները համապարփակ արտադրանք են, որոնք միավորում են տարբեր բարձր տեխնոլոգիական տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են էլեկտրականությունը, էլեկտրոնիկան, մեխանիկական հսկողությունը, նյութագիտությանը և քիմիական տեխնոլոգիաները: Ընդհանուր գործառնական կատարումը, տնտեսությունը և այլն առաջին հերթին կախված են մարտկոցի համակարգից և շարժիչի շարժիչի կառավարման համակարգից: Էլեկտրական մեքենայի շարժիչի շարժիչ համակարգը սովորաբար բաղկացած է չորս հիմնական մասերից, մասնավորապես՝ կարգավորիչից: Էլեկտրաէներգիայի փոխարկիչներ, շարժիչներ և սենսորներ: Ներկայումս էլեկտրական մեքենաներում օգտագործվող շարժիչները հիմնականում ներառում են DC շարժիչներ, ինդուկցիոն շարժիչներ, անջատիչ դժկամությամբ շարժիչներ և մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի շարժիչներ:

1. Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների հիմնական պահանջները էլեկտրական շարժիչներին

Էլեկտրական մեքենաների շահագործումը, ի տարբերություն ընդհանուր արդյունաբերական կիրառությունների, շատ բարդ է: Հետեւաբար, շարժիչային համակարգի պահանջները շատ բարձր են:

1.1 Էլեկտրական մեքենաների շարժիչները պետք է ունենան մեծ ակնթարթային հզորության, ուժեղ ծանրաբեռնվածության հզորության, 3-ից 4-ի գերբեռնվածության գործակից), արագացման լավ կատարողականության և երկար սպասարկման բնութագրեր:

1.2 Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների շարժիչները պետք է ունենան արագության կարգավորման լայն շրջանակ, ներառյալ մշտական ​​ոլորող մոմենտների տարածքը և մշտական ​​հզորության տարածքը: Մշտական ​​ոլորող մոմենտների տարածքում ցածր արագությամբ վազելիս պահանջվում է բարձր ոլորող մոմենտ՝ մեկնարկի և բարձրանալու պահանջները բավարարելու համար. մշտական ​​հզորության տարածքում բարձր արագություն է պահանջվում, երբ ցածր ոլորող մոմենտ է պահանջվում հարթ ճանապարհների վրա բարձր արագությամբ վարելու պահանջները բավարարելու համար: Պահանջել.

1.3 Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների էլեկտրական շարժիչը պետք է կարողանա իրականացնել վերականգնողական արգելակում, երբ մեքենան դանդաղում է, վերականգնել և էներգիա վերադարձնել մարտկոցին, որպեսզի էլեկտրական մեքենան ունենա էներգիայի օգտագործման լավագույն ցուցանիշը, ինչը հնարավոր չէ հասնել ներքին այրման շարժիչով մեքենայում: .

1.4 Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների էլեկտրական շարժիչը պետք է ունենա բարձր արդյունավետություն ողջ աշխատանքային տիրույթում, որպեսզի բարելավվի մեկ լիցքավորման միջակայքը:

Բացի այդ, պահանջվում է նաև, որ էլեկտրական մեքենաների էլեկտրական շարժիչն ունենա լավ հուսալիություն, կարող է երկար ժամանակ աշխատել կոշտ միջավայրում, ունի պարզ կառուցվածք և հարմար է զանգվածային արտադրության համար, շահագործման ընթացքում ցածր աղմուկ է, հեշտ է օգտագործել: և պահպանել, և էժան է:

Էլեկտրական մեքենաների էլեկտրական շարժիչների 2 տեսակներ և կառավարման մեթոդներ
2.1 DC
Շարժիչներ Խոզանակով DC շարժիչների հիմնական առավելություններն են պարզ կառավարումը և հասուն տեխնոլոգիան: Այն ունի գերազանց կառավարման բնութագրեր, որոնք չեն համընկնում AC շարժիչների հետ: Վաղ զարգացած էլեկտրական մեքենաներում հիմնականում օգտագործվում են DC շարժիչներ, և նույնիսկ այժմ որոշ էլեկտրական մեքենաներ դեռ շարժվում են DC շարժիչներով: Այնուամենայնիվ, խոզանակների և մեխանիկական կոմուտատորների առկայության պատճառով դա ոչ միայն սահմանափակում է շարժիչի ծանրաբեռնվածության հզորության և արագության հետագա բարելավումը, այլև պահանջում է խոզանակների և կոմուտատորների հաճախակի սպասարկում և փոխարինում, եթե այն երկար ժամանակ աշխատի: Բացի այդ, քանի որ կորուստը առկա է ռոտորի վրա, դժվար է ջերմությունը ցրել, ինչը սահմանափակում է շարժիչի ոլորող մոմենտ-զանգված հարաբերակցության հետագա բարելավումը: Հաշվի առնելով DC շարժիչների վերը նշված թերությունները, DC շարժիչները հիմնականում չեն օգտագործվում նոր մշակված էլեկտրական մեքենաներում:

2.2 AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչ

2.2.1 AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի հիմնական կատարումը

AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչները ամենաշատ օգտագործվող շարժիչներն են: Ստատորը և ռոտորը լամինացված են սիլիկոնային պողպատե թիթեղներով, և չկան սահող օղակներ, կոմուտատորներ և այլ բաղադրիչներ, որոնք միմյանց հետ շփվում են ստատորների միջև: Պարզ կառուցվածք, հուսալի շահագործում և դիմացկուն: AC ինդուկցիոն շարժիչի հզորության ծածկույթը շատ լայն է, և արագությունը հասնում է 12000 ~ 15000 r/min: Կարելի է օգտագործել օդային հովացում կամ հեղուկ սառեցում՝ հովացման ազատության բարձր աստիճանով: Այն ունի լավ հարմարվողականություն շրջակա միջավայրին և կարող է իրականացնել վերականգնողական հետադարձ արգելակում: Նույն հզորության DC շարժիչի համեմատ, արդյունավետությունը ավելի բարձր է, որակը կրճատվում է մոտ կեսով, գինը էժան է, իսկ սպասարկումը հարմար է:

2.2.2 Կառավարման համակարգը

AC ինդուկցիոն շարժիչը Քանի որ AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչը չի կարող ուղղակիորեն օգտագործել մարտկոցի կողմից մատակարարվող DC էներգիան, և AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչն ունի ոչ գծային ելքային բնութագրեր: Հետևաբար, AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչ օգտագործող էլեկտրական մեքենայում անհրաժեշտ է օգտագործել հոսանքի կիսահաղորդչային սարքը ինվերտորում՝ ուղղակի հոսանքը փոփոխական հոսանքի վերածելու համար, որի հաճախականությունը և ամպլիտուդը կարող են կարգավորվել՝ AC-ի կառավարումն իրականացնելու համար։ եռաֆազ շարժիչ: Գոյություն ունեն հիմնականում v/f կառավարման մեթոդ և սայթաքման հաճախականության վերահսկման մեթոդ:

Օգտագործելով վեկտորի կառավարման մեթոդը, վերահսկվում են AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի գրգռման ոլորման փոփոխական հոսանքի հաճախականությունը և մուտքային AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի տերմինալային կարգավորումը, պտտվող մագնիսական դաշտի մագնիսական հոսքը և ոլորող մոմենտը: AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչը կառավարվում է, և կատարվում է փոփոխական եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի փոփոխություն: Արագությունը և ելքային ոլորող մոմենտը կարող են բավարարել բեռի փոփոխության բնութագրերի պահանջները և կարող են ստանալ ամենաբարձր արդյունավետությունը, որպեսզի AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչը լայնորեն օգտագործվի էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներում:

2.2.3 Թերությունները

AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչ AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի էներգիայի սպառումը մեծ է, և ռոտորը հեշտ է տաքացնել: Բարձր արագությամբ աշխատանքի ժամանակ անհրաժեշտ է ապահովել AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի սառեցումը, հակառակ դեպքում շարժիչը կվնասվի: AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի հզորության գործակիցը ցածր է, այնպես որ հաճախականության փոխարկման և լարման փոխակերպման սարքի մուտքային հզորության գործակիցը նույնպես ցածր է, ուստի անհրաժեշտ է օգտագործել մեծ հզորության հաճախականության փոխակերպման և լարման փոխակերպման սարք: AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի կառավարման համակարգի արժեքը շատ ավելի բարձր է, քան բուն AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի արժեքը, ինչը մեծացնում է էլեկտրական մեքենայի արժեքը: Բացի այդ, AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի արագության կարգավորումը նույնպես վատ է:

2.3 Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչ

2.3.1 Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչի հիմնական կատարումը

Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչը բարձր արդյունավետությամբ շարժիչ է: Դրա ամենամեծ առանձնահատկությունն այն է, որ այն ունի DC շարժիչի արտաքին բնութագրերը՝ առանց խոզանակներից կազմված մեխանիկական կոնտակտային կառուցվածքի: Բացի այդ, այն ընդունում է մշտական ​​մագնիսական ռոտոր, և գրգռման կորուստ չկա. ջեռուցվող խարիսխը տեղադրված է արտաքին ստատորի վրա, որը հեշտությամբ ցրում է ջերմությունը: Հետևաբար, մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակների DC շարժիչը չունի կոմուտացիոն կայծեր, ռադիոմիջամտություններ, երկար կյանք և հուսալի շահագործում: , հեշտ սպասարկում. Բացի այդ, դրա արագությունը չի սահմանափակվում մեխանիկական կոմուտացիայով, և եթե օգտագործվում են օդային առանցքակալներ կամ մագնիսական կախովի առանցքակալներ, այն կարող է աշխատել մինչև մի քանի հարյուր հազար պտույտ րոպեում: Համեմատած մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչի համակարգի հետ, այն ունի ավելի բարձր էներգիայի խտություն և ավելի բարձր արդյունավետություն և ունի լավ կիրառման հեռանկար էլեկտրական մեքենաներում:

2.3.2 Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչի կառավարման համակարգը

Տիպիկ մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակների DC շարժիչը վեկտորի կառավարման գրեթե անջատող համակարգ է: Քանի որ մշտական ​​մագնիսը կարող է առաջացնել միայն ֆիքսված ամպլիտուդի մագնիսական դաշտ, մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչի համակարգը շատ կարևոր է: Այն հարմար է մշտական ​​ոլորող մոմենտով աշխատելու համար՝ ընդհանուր առմամբ օգտագործելով ընթացիկ հիստերեզի հսկողությունը կամ ընթացիկ հետադարձ տիպի SPWM մեթոդը՝ ավարտելու համար: Արագությունը հետագա ընդլայնելու համար մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչը կարող է նաև օգտագործել դաշտի թուլացման հսկողությունը: Դաշտի թուլացման կառավարման էությունը ֆազային հոսանքի ֆազային անկյունն առաջ տանելն է՝ ուղիղ առանցքի ապամագնիսացման ներուժ ապահովելու համար՝ ստատորի ոլորուն հոսքի կապը թուլացնելու համար:

2.3.3 Անբավարարություն

Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակ DC շարժիչ Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակ DC շարժիչի վրա ազդում և սահմանափակվում է մշտական ​​մագնիսական նյութի պրոցեսը, որը դարձնում է մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակ DC շարժիչի հզորության միջակայքը փոքր, իսկ առավելագույն հզորությունը ընդամենը տասնյակ կիլովատ է: Երբ մշտական ​​մագնիսական նյութը ենթարկվում է թրթռման, բարձր ջերմաստիճանի և ծանրաբեռնված հոսանքի, դրա մագնիսական թափանցելիությունը կարող է նվազել կամ ապամագնիսանալ, ինչը կնվազեցնի մշտական ​​մագնիսական շարժիչի աշխատանքը և նույնիսկ կվնասի շարժիչը ծանր դեպքերում: Գերբեռնվածություն չի առաջանում: Մշտական ​​սնուցման ռեժիմում մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակ DC շարժիչի աշխատանքը բարդ է և պահանջում է բարդ կառավարման համակարգ, որը շատ թանկ է դարձնում մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակ DC շարժիչի շարժիչ համակարգը:

2.4 Անջատիչ դժկամության շարժիչ

2.4.1 Անջատիչ դժկամությամբ շարժիչի հիմնական կատարումը

Միացված դժկամությամբ շարժիչը նոր տեսակի շարժիչ է: Համակարգն ունի շատ ակնհայտ առանձնահատկություններ. նրա կառուցվածքն ավելի պարզ է, քան ցանկացած այլ շարժիչ, և շարժիչի ռոտորի վրա չկան սայթաքող օղակներ, ոլորուններ և մշտական ​​մագնիսներ, այլ միայն ստատորի վրա: Կա պարզ կենտրոնացված ոլորուն, ոլորուն ծայրերը կարճ են, և չկա միջֆազային ցատկող, որը հեշտ է պահպանել և վերանորոգել: Հետեւաբար, հուսալիությունը լավ է, եւ արագությունը կարող է հասնել 15000 ռ / րոպե: Արդյունավետությունը կարող է հասնել 85% -ից 93%, ինչը ավելի բարձր է, քան AC ինդուկցիոն շարժիչները: Կորուստը հիմնականում ստատորի մեջ է, իսկ շարժիչը հեշտ է սառչել; ռոտորը մշտական ​​մագնիս է, որն ունի արագության կարգավորման լայն շրջանակ և ճկուն հսկողություն, որը հեշտ է հասնել ոլորող մոմենտ-արագության բնութագրերի տարբեր հատուկ պահանջների և պահպանում է բարձր արդյունավետությունը լայն տիրույթում: Այն ավելի հարմար է էլեկտրական մեքենաների հզորության կատարման պահանջներին:

2.4.2 Անջատիչ դժկամությամբ շարժիչի կառավարման համակարգ

Անջատիչ դժկամությամբ շարժիչը ունի ոչ գծային բնութագրերի բարձր աստիճան, հետևաբար, դրա շարժիչ համակարգը ավելի բարդ է: Դրա կառավարման համակարգը ներառում է էներգիայի փոխարկիչ:

ա. Էլեկտրաէներգիայի փոխարկիչի անջատված դժկամության շարժիչի գրգռման ոլորունԱնկախ առաջընթաց կամ հակառակ հոսանքով, ոլորող մոմենտների ուղղությունը մնում է անփոփոխ, և ժամանակաշրջանը փոխվում է: Յուրաքանչյուր փուլին անհրաժեշտ է միայն ավելի փոքր հզորությամբ հոսանքի անջատիչի խողովակ, և հոսանքի փոխարկիչի միացումը համեմատաբար պարզ է, առանց ուղիղ խափանումների, լավ հուսալիության, հեշտ գործարկվող փափուկ մեկնարկի և համակարգի չորս քառակուսի գործարկման, և ուժեղ վերականգնողական արգելակման հնարավորություն: . Արժեքն ավելի ցածր է, քան AC եռաֆազ ինդուկցիոն շարժիչի ինվերտորային կառավարման համակարգը:

բ. Վերահսկիչ

Կարգավորիչը բաղկացած է միկրոպրոցեսորներից, թվային տրամաբանական սխեմաներից և այլ բաղադրիչներից։ Վարորդի կողմից տրված հրամանի համաձայն՝ միկրոպրոցեսորը վերլուծում և մշակում է շարժիչի ռոտորի դիրքը, որը սնվում է դիրքի դետեկտորից և ընթացիկ դետեկտորից միևնույն ժամանակ, և մի ակնթարթում որոշումներ է կայացնում և տալիս է մի շարք կատարման հրամաններ. վերահսկել անջատված դժկամության շարժիչը: Հարմարվել էլեկտրական մեքենաների աշխատանքին տարբեր պայմաններում: Կարգավորիչի աշխատանքը և ճշգրտման ճկունությունը կախված են միկրոպրոցեսորի ծրագրային ապահովման և սարքաշարի միջև կատարողական համագործակցությունից:

գ. Դիրքի դետեկտոր
Անջատիչ դժկամությամբ շարժիչները պահանջում են բարձր ճշգրտության դիրքի դետեկտորներ, որոնք վերահսկման համակարգին տրամադրում են շարժիչի ռոտորի դիրքի, արագության և հոսանքի փոփոխությունների ազդանշաններ և պահանջում են ավելի բարձր անջատման հաճախականություն՝ անջատված դժկամության շարժիչի աղմուկը նվազեցնելու համար:

2.4.3 Անջատիչ դժկամությամբ շարժիչների թերությունները

Միացված դժկամության շարժիչի կառավարման համակարգը մի փոքր ավելի բարդ է, քան մյուս շարժիչների կառավարման համակարգերը: Դիրքի դետեկտորը անջատված դժկամության շարժիչի հիմնական բաղադրիչն է, և դրա կատարումը կարևոր ազդեցություն ունի անջատված դժկամության շարժիչի կառավարման վրա: Քանի որ անջատված դժկամությամբ շարժիչը կրկնակի ակնառու կառույց է, անխուսափելիորեն կա պտտող մոմենտների տատանումներ, և աղմուկը անջատված դժկամությամբ շարժիչի հիմնական թերությունն է: Այնուամենայնիվ, վերջին տարիների հետազոտությունները ցույց են տվել, որ անջատված դժկամության շարժիչի աղմուկը կարող է ամբողջությամբ ճնշվել՝ ընդունելով խելամիտ դիզայն, արտադրություն և հսկողություն տեխնոլոգիա:

Բացի այդ, անջատված դժկամության շարժիչի ելքային մոմենտի մեծ տատանման և հոսանքի փոխարկիչի DC հոսանքի մեծ տատանման պատճառով DC ավտոբուսի վրա անհրաժեշտ է տեղադրել մեծ ֆիլտրի կոնդենսատոր:Մեքենաները տարբեր պատմական ժամանակաշրջաններում ընդունել են տարբեր էլեկտրական շարժիչներ՝ օգտագործելով DC շարժիչը լավագույն հսկողության կատարողականությամբ և ավելի ցածր գնով: Շարժիչային տեխնոլոգիայի, մեքենաների արտադրության տեխնոլոգիայի, ուժային էլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայի և ավտոմատ կառավարման տեխնոլոգիայի, AC շարժիչների շարունակական զարգացմամբ: Մշտական ​​մագնիս առանց խոզանակի DC շարժիչները և անջատիչ դժկամությամբ շարժիչները ցույց են տալիս բարձր արդյունավետություն DC շարժիչների համեմատ, և այդ շարժիչներն աստիճանաբար փոխարինում են էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների DC շարժիչներին: Աղյուսակ 1-ը համեմատում է ժամանակակից էլեկտրական մեքենաներում օգտագործվող տարբեր էլեկտրական շարժիչների հիմնական ցուցանիշները: Ներկայումս փոփոխական հոսանքի շարժիչների, մշտական ​​մագնիսների շարժիչների, անջատված դժկամությամբ շարժիչների և դրանց կառավարման սարքերի արժեքը դեռևս համեմատաբար բարձր է: Զանգվածային արտադրությունից հետո այս շարժիչների և ագրեգատների կառավարման սարքերի գները արագորեն կնվազեն, ինչը կբավարարի տնտեսական օգուտների պահանջները և կհանգեցնի էլեկտրական մեքենաների գների նվազմանը։