Вентильные электродвигатели

Для современных производств, сложных машин и технологических комплексов часто используются двигатели вентильного типа. В отличие от обычных электродвигателей, такие моторы обладают улучшенными техническими характеристиками и высоким КПД. Это делает их использование более выгодным, чем двигателей переменного тока, что является главным преимуществом. Учитывая их востребованность, рассмотрим подробнее, что представляют собой такие механизмы.

Содержание

1. Что такое вентильный электродвигатель
2. Особенности конструкции электродвигателя вентильного типа
3. Принцип работы
4. Преимущества и недостатки вентильного электродвигателя
5. Основные виды вентильных электродвигателей
6. Выводы

Что такое вентильный электродвигатель

Итак, вентильный электродвигатель — это мотор электрического типа, где традиционный щеточно-коллекторный комплекс заменен специальным полупроводниковым коммутатором, который управляется датчиком положения ротора. Вентильный двигатель имеет функцию регулирования скорости вращения, что делает его более универсальным на практике.

Особенности конструкции электродвигателя вентильного типа

Для лучшего понимания всех особенностей функционирования вентильного электродвигателя, стоит подробнее рассмотреть его внутреннее строение. Такой механизм состоит из статора, ротора, системы управления, а также вентилей. Статор — это несущий корпус, который содержит обмотки, внутри которых создается магнитное поле при подаче электрического тока. А ротор — это вращающаяся часть, которая состоит из магнитного материала.

Современное оборудование такого типа включает в себя измерительные компоненты (датчики) им. Холла, с помощью которых определяют конкретное положение вращения самого вала, а также блок центрального процессора. Последний отвечает за создание импульсов, а также за частоту роторного вращения, сравнивая показания датчиков и значение тока, подаваемого на обмотку основной фазы. По сути, электродвигатель вентильного типа представляет собой модифицированный вариант коллекторного мотора.

Вентили представляют собой полупроводниковые устройства, которые переключают направление электрического тока. Благодаря им обеспечивается изменение скорости вращения ротора, что позволяет использовать электродвигатели для самых разных целей.

Таким образом, любой вентильный двигатель, включает в себя механическую, электронную и электрическую подсистемы.

Принцип работы

Основной принцип функционирования такого двигателя — использование импульсной модуляции, при помощи чего контроллерный компонент управляет напряжением, которое проходит непосредственно по обмотке. В результате этого можно контролировать вращение ротора за счет управления магнитным полем самого статора.

Говоря проще, принцип работы лежит в точном позиционировании магнитов постоянного типа по отношению к пиковой нагрузке электромагнитного главного импульса, который возникает на электрической обмотке главной фазы. Изменение пропускной способности реактивных элементов происходит за счет того, что магнитные датчики определяют данные относительно положении во внутреннем пространстве.

Математический расчет скорости вращения вентильного электродвигателя основан на законах электродинамики и теории электрических цепей. Формула расчета скоростного непосредственного вращения выглядит следующим образом:

n = (60f)/p

где n — скорость ротора (об/мин),

f — частота сигнала,

p — количество парных полюсов вентильного электродвигателя.

Преимущества и недостатки вентильного электродвигателя

Для лучшего понимания особенности и эффективности электродвигателей, стоит рассмотреть их плюсы и минусы. К главным достоинствам относятся следующие:

• повышенный уровень безопасности при функционировании на предельных нагрузках;
• минимальные потери энергии, высокий уровень КПД за счет низкого сопротивления магнитного поля;
• расширенный интервал рабочей скорости;
• плавная корректировка скоростных режимов;
• исключительная точность функционирования, а также улучшенная динамика;
• отсутствие коллекторного узла щеток, что облегчает техническое обслуживание;
• возможность функционирования не только в обычной, но также и в негативной среде;
• долгий срок практической эксплуатации;
• исключительная надежность за счет устойчивости к большим нагрузкам.

Чтобы информация о вентильных электродвигателях была более объективной, стоит рассмотреть также ряд их недостатков:

• сложное управление, которое требует квалификационной подготовки специалистов;
• более высокий шум, что важно учитывать при монтаже в определенном месте;
• высокая цена в сравнении с традиционными моторами, поскольку здесь используются силовые ключи полупроводникового типа.

В целом вентильный электродвигатель постоянного тока обладает несомненными достоинствами, которые превышают недостатки, чем и обуславливается его востребованность.

Основные виды вентильных электродвигателей

Моторы такого типа могут быть разными по числу фаз. Ниже рассмотрим более подробно каждый из них:

• Однофазные. Представляют собой упрощенную конструкцию, имеющую небольшое количество связей между электроникой и самим мотором. Из недостатков выделяют высокие пульсации, а также фактическую невозможность запуска при определенных положениях самого ротора. Такие двигатели широко применяются в автомобилестроении, где требуется высокая скорость функционирования.
• Двухфазные. Более сложные механизмы, где часто присутствует связь между обмоткой и статором. Устройства имеют увеличенный вращательный момент и большие пульсации, что нередко приводит к негативным последствиям.
• Трехфазные. Двигатели такого часто применяются с целью воссоздания момента по вращению, но без использования значительного числа фаз. Они широко применяются в промышленной индустрии, а также бытовых условиях. Это фактически традиционная конструкция среди вентильных двигателей. Трехфазные моторы с четным числом полюсов подходят для тех устройств, где требуется сочетание небольшой скорости и высокой мощности. Недостатком трехфазных вентильных моторов является высокий уровень шума.
• Четырехфазные. Отличаются уменьшенным моментом вращения и пульсацией, однако на практике используются достаточно редко по причине высокой стоимости.

Электрический двигатель вентильного типа можно встретить на химических заводах, буровых установках, производственных фабриках, а также нефтяных скважинах.

Выводы

В заключение можно отметить, что вентильный электродвигатель является более совершенным и универсальным вариантом мотора, который может быть использован в различных отраслях промышленности. Благодаря возможности регулирования скорости вращения, высокому коэффициенту полезного действия и низкому уровню шума в работе, они являются очень эффективными и удобными в работе.

В то же время нужно помнить том, что оборудование такого типа требует сложной и достаточно тонкой настройки, поэтому к обслуживающему персоналу предъявляются высокие требования. Несмотря на высокую стоимость, оборудование такого типа всецело себя оправдывает, поскольку на протяжении многих лет сохраняет свою начальную функциональность и технические характеристики.