Industrial Automation Motor Knowledge Primer

Rafmótor samanstendur af snúningi sem er staðsettur innan snúnings segulsviðs. Undir áhrifum þessa snúnings segulsviðs fær snúningurinn snúningstog sem veldur því að hann snýst. Ósamstilltir mótorar starfa yfir breitt aflsvið, allt frá nokkrum vöttum til tugþúsunda kílóvötta, og veita afl fyrir ýmsan vélbúnað og heimilistæki.
Rafmótor (almennt kallaður "mótor") er rafsegulbúnaður sem umbreytir eða sendir raforku byggt á meginreglunni um rafsegulinnleiðslu. Meginhlutverk þess er að búa til aksturstog, sem þjónar sem aflgjafi fyrir raftæki eða ýmis vélrænan búnað.
Meginhlutverk rafala er að breyta raforku í vélræna orku.

 

 

Rafmótor samanstendur fyrst og fremst af rafsegulvinda eða dreifðum statorvindum til að búa til segulsvið, snúningsbúnað eða snúning og öðrum fylgihlutum. Undir áhrifum snúnings segulsviðsins sem framleitt er af statorvindunum flæðir straumur í gegnum íkorna-álgrind armaturesins. Þessi straumur hefur samskipti við segulsviðið, sem veldur því að armaturen snýst.

 

 

 

 

Stator (kyrrstæður hluti) Stator kjarni: Hluti segulhringrásar mótorsins, sem statorvindurnar eru festar á; Stator vafningar: Rafrásir mótorsins, sem þriggja-fasa riðstraumur flæðir í gegnum til að mynda snúnings segulsvið; Rammi: Festir stator kjarna og fram/aftan endalok til að styðja við snúninginn, en veitir vernd, hitaleiðni og aðrar aðgerðir;

 

Rotor (snúningshluti)
Kjarni snúnings: Þjónar sem hluti af segulhringrás mótorsins og hýsir snúningsvindurnar innan raufanna;
Snúningsvindingar: Skerið í gegnum snúnings segulsvið statorsins til að mynda framkallaðan rafkraft og straum, sem framleiðir rafsegultog sem knýr snúning mótorsins;

【Motor Principle Animation】
Varanleg segulmótor ▼

DC mótor ▼

Skammta segulmótor ▼

Einfasa örvunarmótor ▼

Vinnureglur skrefmótora ▼

Jafnvægismótor ▼

Meginreglan um að búa til rafstraum ▼

Þriggja-fasa stator ▼

Lítill rafmótor ▼

Motor Cross-Section ▼

Rafmótor ▼

DC mótorar▼

Munur á viðgerð á mótorum með breytilegum tíðni og hefðbundnum mótorum

Viðgerðaraðferðir fyrir mótora með breytilegri tíðni eru í grundvallaratriðum þær sömu og fyrir hefðbundna mótora. Hins vegar, vegna einstakra eiginleika aflgjafa með breytilegri tíðni, eru einangrunarkröfur fyrir breytilega tíðni mótorvinda strangari en fyrir hefðbundna mótora. Gera skal eftirfarandi ráðstafanir til að bæta einangrunarskilyrði:

1. Veldu rafsegulvír með framúrskarandi kórónuþol til að uppfylla kröfur mótorsins til að standast há-tíðnipúls og hlutahleðslu.

Venjulega er pólýesterimíð/pólýamíðimíð samsettur emaljeður vír eða kórónuþolinn rafsegulvír -ónæmur.

2. Byggingartækni fyrir vinda og rifainnsetningu.

Ströng stjórnun er nauðsynleg við vinda, innsetningu raufa og bindingarferla fyrir mótora með breytilegri tíðni. Sérstaklega þarf að huga að því að koma í veg fyrir skemmdir á leiðara við vafning og innsetningu rifa. Innsetning rifa verður að tryggja rétta staðsetningu rifaeinangrunar, fasaeinangrunar og lags-til-lags einangrunar. Fasa einangrun ætti að nota efni sem auðvelt er að komast í gegnum einangrunarlakk. Spóluendarnir verða að vera styrktir með bindingu og festingu til að tryggja að þeir myndi óaðskiljanlega einingu.

Styrking einangrun á botni mótorraufarinnar, á milli fasa, á milli laga og við upphaf/enda snúninga á spólu eykur rafstyrk mótorsins.

3. Aðaleinangrun verður að nota bil-lausa einangrun.

Loftbil innan einangrunarbyggingar mótora með breytilegri tíðni eru aðalorsök kórónulosunar. Til að tryggja að ekki séu loftbil í heildareinangrunarbyggingunni, samkvæmt landsstaðlinum GB/TZ1707-2008 "Einangrunarforskriftir fyrir þriggja-fasa ósamstillta mótora fyrir breytilegt tíðnihraðastýringu," má gegndreypingarlakkið sem notað er ekki vera lægra en F-innihald undir leysiefnislausum, 10% lakkefnisflokki VPI ferli verður að vera notað. Þetta ferli eykur einnig heildar vélrænan styrk einangrunarbyggingarinnar.

4. Gakktu úr skugga um rétta samsvörun milli inverter, snúrur og mótor og takmarkaðu lengd kapla milli mótorsins og aflgjafans.

Vegna ósamræmis viðnáms í raflínum eykst yfirspennusviðið í mótorendanum með lengd snúranna á milli invertersins og mótorsins, sem getur auðveldlega valdið hluta afhleðslu. Þess vegna, byggt á sérstökum eiginleikum aflgjafa með breytilegri tíðni og raunverulegum kröfum, ætti að lágmarka lengd tengisnúrunnar eins mikið og mögulegt er til að draga úr ofspennu amplitude í mótorendanum og magn af útskrift að hluta og lengja þannig endingartíma mótorsins. Rafmagnssnúrur fyrir mótora með breytilegri tíðni nota almennt sérhæfða snúrur, einnig þekktar sem samhverfar leiðara með breytilegri tíðni, sem eru af 3P+3N/E röðinni. Þetta þýðir að upprunalega 3+1 uppsetningin skiptir einum hlutlausa leiðaranum í þrjá aðskilda leiðara.

Stigamótor

 

Mynd 1.1 sýnir rekstrarreglu tveggja-fasa þrepamótors, sem er með tveimur vafningum. Þegar ein vinda er spennt myndar statorskaut hennar segulsvið sem laðar að snúninginn til að samræmast þessum skauti. Ef vafningarnar eru virkjaðar í röð undir stjórnpúlsum -snýst mótorinn réttsælis. Þegar hann er spenntur í röðinni A`A→`BB→`AA→B`B snýst mótorinn rangsælis. Hver stjórnpúls breytir virkjunarstefnu, sem veldur því að mótorinn hreyfist eitt skref (90 gráður). Fjórir púlsar klára einn heilan snúning. Hærri púlstíðni leiðir til hraðari snúnings hreyfils.
Úttaksvægi skrefmótors er í réttu hlutfalli við virkt rúmmál mótorsins, spólubeygjur, segulflæði og straum. Þess vegna leiða stærra virkt rúmmál, fleiri snúninga spólu og minna loftbil milli stator og snúðs í meira tog og öfugt.

Mynd. 1 Skýringarmynd tveggja-stigamótors

Mynd. 2 Uppbyggingarmynd skrefhreyfils

Uppbygging stepper mótor samanstendur af snúningi (snúningskjarna, varanleg segull, skaft, kúlulegur), stator (vinda, stator kjarna) og endaloka að framan og aftan. Dæmigerðasti tveggja-hyrndar þrepamótorinn er með stator með 8 stórum tönnum og 40 litlum tönnum, en snúðurinn hefur 50 litlar tennur. Stator þriggja-mótors hefur 9 stórar tennur og 45 litlar tennur, þar sem númerið hefur einnig 50 litlar tennur.

Fasafjöldi stigmótors vísar til fjölda spóluhópa innan mótorsins. Algengar tegundir eru meðal annars tveggja-fasa, þriggja-fasa, fjögurra-fasa og fimm-fasa þrepamótorar. Mismunandi fasatalning leiðir til mismunandi þrepahorna: venjulega hafa tveggja-fasa mótorar skrefhorn upp á 0,9 gráður /1,8 gráður, þriggja-fasa mótorar hafa 0,75 gráður /1,5 gráður og fimm-fasa mótorar hafa 0,36 gráður /0,72 gráður. Án microstepping drifkrafts velja notendur fyrst og fremst skrefamótora með mismunandi fasafjölda til að uppfylla kröfur um skrefhorn. Þegar þú notar microstepping rekla, verður 'fasafjöldi' óviðkomandi; notendur geta einfaldlega stillt microstep upplausnina á ökumanninum til að breyta skrefahorninu.

Hvort sem það er tveggja-fasa fjögurra-víra, fjögurra-fasa fimm-víra eða fjögurra-fasa sex-þráða þrepamótor, er innri byggingin stöðug. Munurinn á fjögurra-víra, fimm-víra eða sex-víra stillingum fer eftir því hvort A og ~A pörin, eða B og B~ pörin, deila sameiginlegri útstöð (COM) tengingu. Ef bæði A og B hóparnir eru með eigin sérstaka COM tengi er mótorinn sex-víra. Ef sameiginlegu tengin fyrir A og B eru tengd saman eru þær fimm-víra.

Þess vegna, til að ákvarða raflögn fyrir skrefmótor, einfaldlega aðskilja A og B hópana og prófa þá með margmæli.

Fjórir-víra:Þar sem það er enginn sameiginlegur (COM) vír í fjögurra-víra uppsetningu eru A og B hóparnir algjörlega einangraðir og ekki-leiðandi hver við annan. Þannig að þegar hann er prófaður með margmæli mun einn hópur ekki sýna neina samfellu.

Fimm-víra:Í fimm-víra uppsetningu eru sameiginlegar skautar A og B hópanna tengdar saman. Þegar prófað er með margmæli, ef einn vír sýnir viðnámsgildi svipað og hinir vírarnir, þá er sá vír sameiginlegur tengi. Til að keyra fimm-þráða þrepamótor er hægt að skilja sameiginlega útstöðina ótengda og mótorinn mun enn virka.

Sex-víra:Sameiginlegar skautar A og B hópanna eru ekki tengdar. Á sama hátt, með því að nota margmæli til að mæla viðnám, ef einn vír sýnir eins viðnám og hina tvo vírana, þá er sá vír com-terminal og hinir tveir vírarnir mynda hóp. Til að knýja fjögurra-sex-þráða þrepamótor er einnig hægt að knýja mótorinn án þess að tengja saman tvær algengu tengistöðvarnar.

Stigamótor tengd hugtök:

Fjöldi fasa: Fjöldi örvunarspólapöra sem mynda mismunandi pör af N og S segulskautum. Almennt táknað með m.

Púlsfjöldi:Fjöldi púlsa eða leiðandi ástands sem þarf til að ljúka einni segulsviðslotu, táknaður með n. Að öðrum kosti vísar það til fjölda púlsa sem þarf til að mótorinn snúist um eitt hallahorn. Til dæmis, í fjögurra-fasa mótor:

Skref horn:Hornfærslu hreyfils snúðs sem samsvarar einu púlsmerki, táknað með θ. θ=360 gráður / (snúningstennur J × rekstrarslögsnúmer). Fyrir hefðbundna tveggja- eða fjögurra-fasa mótora með 50 snúningstennur: Í fjögurra-fasa notkun er skrefahornið θ=360 gráður /(50*4)=1.8 gráður (almennt kallað heilt skref). Í átta-fasa aðgerð er skrefahornið θ=360 gráður /(50*8)=0.9 gráður (almennt kallað hálft skref).

Haldið tog:Innbyggt læsingarátak hreyfils snúðsins þegar-er er óvirkt (orsakað af harmonikum segulsviðartanna og vélrænum villum).

Statískt tog:Læsingartogið á mótorskaftinu þegar mótorinn er undir áætluðum stöðurafmagni en snýst ekki. Þetta tog þjónar sem staðall til að meta stærð mótors (geometrísk stærð) og er óháð drifspennu eða aflgjafa.

Steppamótor drif:Að keyra þrepamótor felur í raun í sér að beita stöðugum púlsum til skiptis á A og B hópa mótorsins, sem gerir mótornum kleift að starfa.

Misst skref:Raunverulegur fjöldi skrefa sem tekin eru við notkun hreyfilsins samsvarar ekki fræðilegri skrefatölu.

Dæmi:Mismunur á tveggja-fasa og fimmfasa-stigamótorum

Stigamótorar eru fyrst og fremst flokkaðir eftir fjölda fasa, þar sem tveggja-fasa og fimm-fasa stigmótorar eru þeir sem eru mest notaðir á núverandi markaði. Hægt er að skipta flestum tveggja-þrepamótorum í að hámarki 400 jöfn skref á hvern snúning, en fimm-fasa mótorum er hægt að skipta í 1000 jöfn skref. Þar af leiðandi sýna fimm- þrepamótorar yfirburði afkastaeiginleika, styttri hröðunar-/hraðaminnkun og minni hreyfitregðu.

Samanburður á mismun á tveggja-fasa og fimmfasa-stigamótorum:

1. Mismunur á nákvæmni stjórnunar

Tveggja-hyrndar þrepamótorar eru venjulega með þrepahorn upp á 3,6 gráður eða 1,8 gráður, á meðan fimm-fasa blendingsþrepamótorar eru yfirleitt með þrepahorn upp á 0,72 gráður eða 0,36 gráður. Sumir afkastamiklir-stígvélar bjóða upp á enn minni skrefahorn. Til dæmis er skrefamótor framleiddur af Sitong Company fyrir hægar-víraklippingarvélar með skrefhornið 0,09 gráður. Þriggja-hybrid stigmótorarnir sem framleiddir eru af þýska Berger Lahr geta haft skrefahornin stillt með DIP rofa á 1,8 gráður, 0,9 gráður, 0,72 gráður, 0,36 gráður, 0,18 gráður, 0,09 gráður, 0,072 gráður, eða 6 gráður, samhæfni við bæði 0, eða 0. tveggja-fasa og fimm-fasa Hybrid stepper mótor skrefahorn.

Stýringarnákvæmni AC servómótora er tryggð með snúningskóðarum. Með því að taka algjörlega stafræna riðstraumsservómótora Panasonic sem dæmi, fyrir mótora sem eru búnir stöðluðum 2500 lína kóðara, er púlsjafngildið 360 gráður/10000=0.036 gráður vegna ferningatíðnibreytingartækninnar sem er innleitt innbyrðis í ökumanninum. Fyrir mótora sem eru búnir 17 bita kóðara fær drifið 2¹⁷=131.072 púls á hvern snúning, sem leiðir til púlsupplausnar upp á 360 gráður / 131.072 púls=0.002746 gráður á púls.

2. Mismunandi lágtíðni-eiginleikar

Stífmótorar eru hætt við lágt-tíðni titringi á hægum hraða. Tíðni titrings fer eftir hleðsluskilyrðum og frammistöðu ökumanns, almennt talin vera helmingur ræsingartíðni mótorsins án-álags. Þessi lágtíðni titringur, sem felst í rekstrarreglu skrefmótora, er mjög skaðlegur fyrir venjulega notkun vélarinnar. Þegar þrepamótorar starfa á lágum hraða ætti að beita dempunaraðferðum til að draga úr lágtíðni titringi, svo sem að bæta dempara við mótorinn eða nota microstepping tækni í drifi.

AC servómótorar starfa einstaklega vel og sýna engan titring jafnvel á lágum hraða. AC servókerfi fela í sér ómunabælingarmöguleika til að bæta upp fyrir vélrænni stífleikaskort. Að auki greinir innri tíðnigreiningaraðgerð kerfisins (FFT) vélræna ómun punkta, sem auðveldar kerfisstillingu.

3. Mismunandi tog-tíðnieiginleikar

Skrefmótorar sýna minnkandi úttaksvægi með auknum hraða og upplifa mikla lækkun á meiri hraða. Þar af leiðandi er hámarkshraði þeirra venjulega takmarkaður við 300–600 RPM. AC servómótorar skila stöðugu togafköstum og halda hlutfallsvægi innan nafnhraðasviðs síns (almennt 2000 eða 3000 snúninga á mínútu). Fyrir ofan nafnhraðann fara þeir yfir í stöðugt afköst.

4. Mismunandi ofhleðslugeta

Stappmótorar skortir almennt ofhleðslugetu. AC servó mótorar búa yfir sterkri ofhleðslugetu. Með því að taka Panasonic AC servókerfið sem dæmi, þá býður það upp á bæði hraðaofhleðslu og togofhleðslu. Hámarkstog hans nær þrisvar sinnum meira togi, sem gerir honum kleift að sigrast á tregðutogi tregðuálags við ræsingu. Stappmótorar skortir þessa ofhleðslugetu. Til að sigrast á tregðuvægi við ræsingu eru stærri togmótorar oft valdir við forskrift. Hins vegar er svo hátt tog óþarft við venjulega notkun, sem veldur sóun á togi.

5. Mismunandi rekstrarafköst

Skrefmótorar nota opna-lykkjustýringu. Of há byrjunartíðni eða of mikið álag getur valdið skrefatapi eða stöðvun. Of mikill hraði meðan á stöðvun stendur getur leitt til ofskots. Þess vegna, til að tryggja nákvæmni stjórnunar, verður að stjórna hröðun og hraðaminnkun á réttan hátt. AC servó drifkerfi nota lokaða-lykkjustýringu. Ökumaðurinn tekur beint úr endurgjöfarmerkjum frá mótorkóðaranum og myndar innri stöðu- og hraðalykkjur. Þessi hönnun forðast almennt skrefatap eða yfirskotsvandamál sem eru algeng í stigmótorum og skilar áreiðanlegri stjórnunarafköstum.

6. Mismunandi hraðaviðbrögð

Stígamótor þarf 200–400 millisekúndur til að hraða úr hvíld í vinnuhraða (venjulega nokkur hundruð snúninga á mínútu). AC servókerfi sýna framúrskarandi hröðunarafköst. Til dæmis flýtir Panasonic MSMA 400W AC servómótorinn úr hvíld í 3000 snúninga á mínútu á örfáum millisekúndum, sem gerir hann hentugan fyrir forrit sem krefjast hraðvirkrar ræsingar-stöðvunarstýringar.

Í stuttu máli, AC servókerfi standa sig betur en skrefmótora í fjölmörgum frammistöðuþáttum. Hins vegar eru stigmótorar enn almennt notaðir sem stýrivélar í minna krefjandi forritum. Þess vegna, við hönnun stýrikerfisins, verður að meta þætti eins og stjórnunarkröfur og kostnað ítarlega til að velja viðeigandi mótor.