Aula do motor: Motor de relutância comutada

1 Introdução

 

O sistema de acionamento do motor de relutância comutada (srd) consiste em quatro partes: motor de relutância comutada (motor srm ou sr), conversor de potência, controlador e detector. O rápido desenvolvimento de um novo tipo de sistema de acionamento de controle de velocidade desenvolvido. O motor de relutância comutada é um motor de relutância dupla saliente, que utiliza o princípio da relutância mínima para gerar torque de relutância. Devido à sua estrutura extremamente simples e robusta, ampla faixa de regulação de velocidade, excelente desempenho de regulação de velocidade e velocidade relativamente alta em toda a faixa de regulação de velocidade. Alta eficiência e alta confiabilidade do sistema o tornam um forte concorrente do sistema de controle de velocidade do motor CA, sistema de controle de velocidade do motor CC e sistema de controle de velocidade do motor CC sem escovas. Motores de relutância comutados têm sido amplamente ou começaram a ser utilizados em vários campos, como acionamentos de veículos elétricos, eletrodomésticos, indústria geral, indústria de aviação e sistemas servo, cobrindo vários sistemas de acionamento de alta e baixa velocidade com faixa de potência de 10w a 5mw, mostrando enorme potencial de mercado.

 

2 Estrutura e características de desempenho

 

 

2.1 O motor possui estrutura simples, baixo custo e é adequado para alta velocidade

A estrutura do motor de relutância comutada é mais simples que a do motor de indução tipo gaiola de esquilo, que geralmente é considerado o mais simples. A bobina do estator é um enrolamento concentrado, fácil de incorporar, a extremidade é curta e firme e a operação é confiável. Ambiente vibratório; o rotor é feito apenas de chapas de aço silício, portanto, não haverá problemas como fundição deficiente em gaiola de esquilo e barras quebradas em uso durante o processo de fabricação de motores de indução de gaiola de esquilo. O rotor possui resistência mecânica extremamente alta e pode trabalhar em velocidades extremamente altas. até 100.000 rotações por minuto.

 

2.2 Circuito de energia simples e confiável

A direção do torque do motor não tem nada a ver com a direção da corrente do enrolamento, ou seja, apenas a corrente do enrolamento em uma direção é necessária, os enrolamentos de fase são conectados entre os dois tubos de potência do circuito principal, e haverá nenhuma falha de curto-circuito direto no braço da ponte. , O sistema possui forte tolerância a falhas e alta confiabilidade, podendo ser aplicado em ocasiões especiais, como aeroespacial.

2.3 Alto torque de partida, baixa corrente de partida

Os produtos de muitas empresas podem atingir o seguinte desempenho: quando a corrente de partida é 15% da corrente nominal, o torque de partida é 100% do torque nominal; quando a corrente de partida é 30% do valor nominal, o torque de partida pode atingir 150% do valor nominal. %. Comparado com as características de partida de outros sistemas de controle de velocidade, como motor DC com 100% de corrente de partida, obtém 100% de torque; motor de indução em gaiola de esquilo com 300% de corrente de partida, obtém 100% de torque. Pode-se observar que o motor de relutância comutada possui desempenho de partida suave, o impacto da corrente é pequeno durante o processo de partida e o aquecimento do motor e do controlador é menor que o da operação nominal contínua, por isso é especialmente adequado para operações freqüentes de partida-parada e comutação direta-reversa, como plainas de pórtico, fresadoras, laminadores reversíveis na indústria metalúrgica, serras voadoras, tesouras voadoras, etc.

 

2.4 Ampla faixa de regulação de velocidade e alta eficiência

A eficiência operacional chega a 92% na velocidade nominal e na carga nominal, e a eficiência geral é mantida em até 80% em todas as faixas de velocidade.

2.5 Existem muitos parâmetros controláveis ​​e bom desempenho de regulação de velocidade

Existem pelo menos quatro parâmetros operacionais principais e métodos comuns para controlar motores de relutância comutada: ângulo de ativação da fase, ângulo de interrupção relevante, amplitude da corrente de fase e tensão do enrolamento de fase. Existem muitos parâmetros controláveis, o que significa que o controle é flexível e conveniente. Diferentes métodos de controle e valores de parâmetros podem ser usados ​​de acordo com os requisitos operacionais do motor e as condições do motor para fazê-lo funcionar no melhor estado, e também pode alcançar várias funções e curvas características específicas, como fazer o O motor tem exatamente a mesma capacidade de operação em quatro quadrantes (avanço, ré, motorização e frenagem), com alto torque de partida e curvas de capacidade de carga para motores em série.

2.6 Pode atender a vários requisitos especiais através do design unificado e coordenado de máquinas e eletricidade

 

3 aplicações típicas

 

A estrutura e o desempenho superiores do motor de relutância comutada tornam seu campo de aplicação muito extenso. As três aplicações típicas a seguir são analisadas.

 

3.1 Plaina de pórtico

A plaina pórtico é a principal máquina de trabalho na indústria de usinagem. O método de trabalho da plaina é que a mesa de trabalho aciona a peça de trabalho em movimento alternativo. Ao avançar, a plaina fixada na estrutura planeja a peça e, ao retroceder, a plaina levanta a peça. A partir daí o workbench retorna com uma linha em branco. A função do sistema de acionamento principal da plaina é acionar o movimento alternativo da mesa de trabalho. Obviamente, seu desempenho está diretamente relacionado à qualidade de processamento e à eficiência de produção da plaina. Portanto, o sistema de acionamento deve ter as seguintes propriedades principais.

 

3.1.1 Principais Características

(1) É adequado para partidas, frenagens e rotações para frente e para trás frequentes, não menos que 10 vezes por minuto, e o processo de partida e frenagem é suave e rápido.

 

(2) A taxa de diferença estática deve ser alta. A queda dinâmica da velocidade de sem carga para carregamento repentino da faca não é superior a 3% e a capacidade de sobrecarga de curto prazo é forte.

 

(3) A faixa de regulação de velocidade é ampla, o que é adequado para as necessidades de planejamento de baixa velocidade, velocidade média e deslocamento reverso em alta velocidade.

(4) A estabilidade de trabalho é boa e a posição de retorno da viagem de ida e volta é precisa.

Atualmente, o sistema de acionamento principal da plaina de pórtico doméstico tem principalmente a forma de unidade DC e a forma de embreagem eletromagnética de motor assíncrono. Um grande número de plainas acionadas principalmente por unidades CC estão em estado de envelhecimento grave, o motor está muito desgastado, as faíscas nas escovas são grandes em alta velocidade e carga pesada, a falha é frequente e a carga de trabalho de manutenção é grande, o que afeta diretamente a produção normal. . Além disso, este sistema tem inevitavelmente as desvantagens de equipamentos grandes, alto consumo de energia e alto ruído. O sistema de embreagem eletromagnética do motor assíncrono depende da embreagem eletromagnética para realizar as direções de avanço e ré, o desgaste da embreagem é sério, a estabilidade de trabalho não é boa e é inconveniente ajustar a velocidade, por isso é usado apenas para plainas leves .

3.1.2 Problemas com Motores de Indução

Se o sistema de acionamento de regulação de velocidade de frequência variável do motor de indução for usado, existem os seguintes problemas:

(1) As características de saída são suaves, de modo que a plaina do pórtico não consegue transportar carga suficiente em baixa velocidade.

(2) A diferença estática é grande, a qualidade do processamento é baixa, a peça processada tem padrões e até para quando a faca é comida.

(3) O torque de partida e frenagem é pequeno, a partida e a frenagem são lentas e o impedimento de estacionamento é muito grande.

(4) O motor aquece.

As características do motor de relutância comutada são especialmente adequadas para partidas frequentes, frenagens e operações de comutação. A corrente de partida durante o processo de comutação é pequena e os torques de partida e frenagem são ajustáveis, garantindo assim que a velocidade seja consistente com os requisitos do processo em diversas faixas de velocidade. atende o. O motor de relutância comutada também possui um alto fator de potência. Quer seja de alta ou baixa velocidade, sem carga ou com carga total, seu fator de potência é próximo de 1, o que é melhor do que outros sistemas de transmissão usados ​​atualmente em plainas de pórtico.

 

3.2 Máquina de lavar

Com o desenvolvimento da economia e a melhoria contínua da qualidade de vida das pessoas, a procura por máquinas de lavar roupa amigas do ambiente e inteligentes também está a aumentar. Como principal potência da máquina de lavar, o desempenho do motor deve ser continuamente melhorado. Atualmente, existem dois tipos de máquinas de lavar populares no mercado interno: máquinas de lavar pulsadoras e de tambor. Não importa o tipo de máquina de lavar, o princípio básico é que o motor aciona o pulsador ou o tambor para girar, gerando assim o fluxo de água, e então o fluxo de água e a força gerada pelo pulsador e pelo tambor são usados ​​para lavar as roupas . O desempenho do motor determina em grande parte o funcionamento da máquina de lavar. O estado, isto é, determina a qualidade da lavagem e secagem, bem como o tamanho do ruído e da vibração.

Atualmente, os motores usados ​​na máquina de lavar pulsadora são principalmente motores de indução monofásicos, e alguns usam motores de conversão de frequência e motores CC sem escovas. A máquina de lavar tambor é baseada principalmente em motor em série, além de motor de frequência variável, motor DC sem escova e motor de relutância comutada.

As desvantagens de usar um motor de indução monofásico são muito óbvias, como segue:

(1) não é possível ajustar a velocidade

Existe apenas uma velocidade de rotação durante a lavagem e é difícil adaptar-se aos requisitos de vários tecidos quanto à velocidade de rotação da lavagem. A chamada “lavagem forte”, “lavagem fraca”, “lavagem suave” e outros procedimentos de lavagem mudam apenas por É apenas para alterar a duração da rotação para frente e para trás, e para atender aos requisitos de velocidade de rotação durante a lavagem, a velocidade de rotação durante a desidratação é frequentemente baixa, geralmente apenas 400 rpm a 600 rpm.

 

(2) A eficiência é muito baixa

A eficiência geralmente fica abaixo de 30% e a corrente de partida é muito grande, podendo chegar a 7 a 8 vezes a corrente nominal. É difícil adaptar-se às frequentes condições de lavagem direta e reversa.

O motor da série é um motor da série DC, que tem as vantagens de grande torque de partida, alta eficiência, regulação de velocidade conveniente e bom desempenho dinâmico. No entanto, a desvantagem do motor em série é que a estrutura é complexa, a corrente do rotor precisa ser comutada mecanicamente através do comutador e da escova, e o atrito deslizante entre o comutador e a escova está sujeito a desgaste mecânico, ruído, faíscas e interferência eletromagnética. Isto reduz a confiabilidade do motor e encurta sua vida útil.

As características do motor de relutância comutada permitem obter bons resultados quando aplicado em máquinas de lavar. O sistema de controle de velocidade do motor de relutância do interruptor possui uma ampla faixa de controle de velocidade, que pode fazer “lavagem” e

As centrifugações “funcionam na velocidade ideal para lavagens verdadeiramente padrão, lavagens expressas, lavagens suaves, lavagens de veludo e até lavagens de velocidade variável. Você também pode escolher a velocidade de rotação à vontade durante a desidratação. Você também pode aumentar a velocidade de acordo com alguns programas definidos, para que as roupas evitem vibrações e ruídos causados ​​pela distribuição irregular durante o processo de centrifugação. O excelente desempenho de partida do motor de relutância comutada pode eliminar o impacto da frequente corrente de partida direta e reversa do motor na rede elétrica durante o processo de lavagem, tornando a lavagem e a comutação suaves e silenciosas. A alta eficiência do sistema de regulação de velocidade do motor de relutância comutada em toda a faixa de regulação de velocidade pode reduzir significativamente o consumo de energia da máquina de lavar.

O motor DC sem escovas é de fato um forte concorrente do motor de relutância comutada, mas as vantagens do motor de relutância comutada são baixo custo, robustez, sem desmagnetização e excelente desempenho de partida.

 

3.3 Veículos Elétricos

Desde a década de 1980, devido à crescente atenção das pessoas às questões ambientais e energéticas, os veículos eléctricos tornaram-se um meio de transporte ideal devido às suas vantagens de emissões zero, baixo ruído, amplas fontes de energia e elevada utilização de energia. Os veículos elétricos possuem os seguintes requisitos para o sistema de acionamento motorizado: alta eficiência em toda a área operacional, alta densidade de potência e densidade de torque, ampla faixa de velocidade operacional e o sistema é à prova d'água, resistente a choques e impacto. Atualmente, os principais sistemas de acionamento de motores para veículos elétricos incluem motores de indução, motores CC sem escovas e motores de relutância comutada.

 

O sistema de controle de velocidade do motor de relutância comutada possui uma série de características de desempenho e estrutura, que o tornam muito adequado para veículos elétricos. Possui as seguintes vantagens na área de veículos elétricos:

(1) O motor possui uma estrutura simples e é adequado para alta velocidade. A maior parte da perda do motor está concentrada no estator, que é fácil de resfriar e pode ser facilmente transformado em uma estrutura à prova de explosão resfriada a água, que basicamente não requer manutenção.

(2) A alta eficiência pode ser mantida em uma ampla faixa de potência e velocidade, o que é difícil de ser alcançado por outros sistemas de acionamento. Este recurso é muito benéfico para melhorar o percurso de condução de veículos elétricos.

(3) É fácil realizar operação em quatro quadrantes, obter feedback de regeneração de energia e manter forte capacidade de frenagem em áreas de operação de alta velocidade.

(4) A corrente de partida do motor é pequena, não há impacto na bateria e o torque de partida é grande, o que é adequado para partida com carga pesada.

(5) Tanto o motor quanto o conversor de energia são muito resistentes e confiáveis, adequados para vários ambientes agressivos e de alta temperatura e têm boa adaptabilidade.

Tendo em vista as vantagens acima, existem muitas aplicações práticas de motores de relutância comutados em veículos elétricos, ônibus elétricos e bicicletas elétricas no país e no exterior].

 

4 Conclusão

 

Como o motor de relutância comutada tem as vantagens de estrutura simples, pequena corrente de partida, ampla faixa de regulação de velocidade e boa controlabilidade, ele tem grandes vantagens de aplicação e amplas perspectivas de aplicação nas áreas de plainas de pórtico, máquinas de lavar e veículos elétricos. Existem muitas aplicações práticas nos campos mencionados acima. Embora exista um certo grau de aplicação na China, ainda está na sua infância e o seu potencial ainda não foi concretizado. Acredita-se que a sua aplicação nos campos acima mencionados se tornará cada vez mais extensa.


Horário da postagem: 18 de julho de 2022