Амаль палову сусветнага спажывання электраэнергіі прыходзіцца на рухавікі, таму высокі ККД рухавікоў называюць самай эфектыўнай мерай вырашэння сусветных энергетычных праблем.
Наогул кажучы, гэта адносіцца да пераўтварэння сілы, якая ствараецца токам, які цячэ ў магнітным полі, у круцільнае дзеянне, а ў шырокім сэнсе яно таксама ўключае лінейнае дзеянне.У залежнасці ад тыпу крыніцы харчавання, які прыводзіцца ў дзеянне рухавіком, яго можна падзяліць на рухавік пастаяннага току і рухавік пераменнага току.Па прынцыпе кручэння рухавіка яго можна ўмоўна падзяліць на наступныя катэгорыі.(акрамя спецыяльных рухавікоў)
Рухавік пераменнага току Матавы рухавік: Шырока выкарыстоўваны матавы рухавік звычайна называюць рухавіком пастаяннага току.Электрод, які называецца «шчотка» (з боку статара) і «камутатар» (з боку якара), паслядоўна ўключаюцца ў кантакт для пераключэння току, тым самым выконваючы круцільнае дзеянне.Бесщеточный рухавік пастаяннага току: яму не патрэбныя шчоткі і камутатары, але для пераключэння току і кручэння выкарыстоўваюцца такія функцыі пераключэння, як транзістары.Крокавы рухавік: гэты рухавік працуе сінхронна з імпульснай магутнасцю, таму яго таксама называюць імпульсным рухавіком.Яго характарыстыка ў тым, што ён можа лёгка рэалізаваць дакладную аперацыю пазіцыянавання.Асінхронны рухавік: пераменны ток прымушае статар ствараць верціцца магнітнае поле, якое прымушае ротар вырабляць індукцыйны ток і круціцца пад дзеяннем яго.Рухавік пераменнага току (пераменнага току) Сінхронны рухавік: пераменны ток стварае вярчальнае магнітнае поле, а ротар з магнітнымі полюсамі круціцца за кошт прыцягнення.Хуткасць кручэння сінхранізуецца з частатой харчавання.
Аб току, магнітным полі і сіле Перш за ўсё, каб палегчыць наступнае тлумачэнне прынцыпу рухавіка, давайце разгледзім асноўныя законы/правілы адносна току, магнітнага поля і сілы.Нягледзячы на тое, што адчуваецца настальгія, гэтыя веды лёгка забыцца, калі вы не часта выкарыстоўваеце магнітныя кампаненты.
Як круціцца рухавік?1) рухавік круціцца з дапамогай магнітаў і магнітнай сілы.Вакол пастаяннага магніта з валам, які верціцца, ① круціце магніт (для стварэння вярчальнага магнітнага поля), ② у адпаведнасці з прынцыпам, што розныя полюсы N і S полюса прыцягваюцца, а аднолькавы ўзровень адштурхваецца, ③ магніт з верціцца вал будзе круціцца.
Ток, які цячэ ў дроце, выклікае кручэнне магнітнага поля (магнітную сілу) вакол яго, так што магніт круціцца, што фактычна з'яўляецца такім жа станам дзеяння, як і гэты.
Акрамя таго, калі дрот намотваецца ў катушку, магнітная сіла сінтэзуецца, утвараючы вялікі паток магнітнага поля (магнітны паток), што прыводзіць да N-полюса і S-полюса.Акрамя таго, устаўляючы жалезны стрыжань у праваднік у форме шпулькі, лініі магнітнага поля становяцца лёгкімі для праходжання і могуць ствараць больш моцную магнітную сілу.2) Сапраўдны рухавік, які верціцца Тут, у якасці практычнага метаду кручэння электрычнай машыны, прадстаўлены метад вытворчасці магнітнага поля з дапамогай трохфазнага пераменнага току і шпулькі.(Трохфазны пераменны ток - гэта сігнал пераменнага току з інтэрвалам фаз 120.) Шпулькі, наматаныя на жалезны стрыжань, падзелены на тры фазы, а шпулькі U-фазы, V-фазы і W-фазы размешчаны з інтэрвалам 120. Шпулькі з высокім напружаннем ствараюць N полюсаў, а шпулькі з нізкім напружаннем — S.Кожная фаза змяняецца ў адпаведнасці з сінусоідай, таму палярнасць (N полюс, S полюс), якая ствараецца кожнай шпулькай, і яе магнітнае поле (магнітная сіла) будуць змяняцца.У гэты час проста паглядзіце на шпулькі, якія ствараюць N палюсоў, і змяніце іх у парадку U-фаза шпулька → V-фаза шпулька → W-фаза шпулька → U-фаза шпулька, такім чынам круцячыся.Структура маленькага рухавіка На наступным малюнку паказана агульная структура і параўнанне крокавага рухавіка, матавага рухавіка пастаяннага току і бесщеточного рухавіка пастаяннага току.Асноўнымі кампанентамі гэтых рухавікоў з'яўляюцца ў асноўным шпулькі, магніты і ротары.Акрамя таго, з-за розных тыпаў яны дзеляцца на шпулькі фіксаванага тыпу і магнітнага фіксаванага тыпу.
Тут магніт шчотачнага рухавіка пастаяннага току замацаваны звонку, а шпулька круціцца ўнутры.Шчотка і камутатар адказваюць за падачу энергіі на шпульку і змену напрамку току.Тут шпулька бесщеточного рухавіка замацавана звонку, а магніт круціцца ўнутры.З-за розных тыпаў рухавікоў іх структуры адрозніваюцца, нават калі асноўныя кампаненты аднолькавыя.Гэта будзе падрабязна расказана ў кожнай частцы.Шчотачны рухавік. Структура шчотачнага рухавіка. Ніжэй прыведзены знешні выгляд матавага рухавіка пастаяннага току, які часта выкарыстоўваецца ў мадэлі, а таксама схематычная схема звычайнага двухполюснага (два магніты) трохслотавага (тры шпулькі) рухавіка.Напэўна, у многіх ёсць вопыт разборкі матора і вымання магніта.Відаць, што пастаянны магніт шчоткавага рухавіка пастаяннага току нерухомы, а шпулька шчоткавага рухавіка пастаяннага току можа круціцца вакол унутранага цэнтра.Фіксаваны бок называецца «статар», а верціцца бок - «ротар».
Прынцып кручэння рухавіка шчоткі ① Павярніце супраць гадзіннікавай стрэлкі ад пачатковага стану Шпулька A знаходзіцца ўверсе, падключаючы крыніцу харчавання да шчоткі, і хай левы бок будзе (+), а правы бок (-).Вялікі ток цячэ ад левай шчоткі да шпулькі А праз камутатар.Гэта структура, у якой верхняя частка (звонку) шпулькі А становіцца S-полюсам.Паколькі 1/2 току шпулькі A цячэ ад левай шчоткі да шпулькі B і шпулькі C у кірунку, процілеглым шпульцы A, вонкавыя бакі шпулькі B і шпулькі C становяцца слабымі N-полюсамі (пазначаны трохі меншымі літарамі ў фігура).Магнітнае поле, якое ствараецца ў гэтых шпульках, а таксама адштурхванне і прыцягненне магнітаў прымушаюць шпулькі круціцца супраць гадзіннікавай стрэлкі.② далейшае кручэнне супраць гадзінны стрэлкі.Далей мяркуецца, што правая шчотка знаходзіцца ў кантакце з двума камутатарамі ў стане, калі шпулька A круціцца супраць гадзінны стрэлкі на 30 градусаў.Ток шпулькі А бесперапынна цячэ ад левай шчоткі да правай шчоткі, а вонкавы бок шпулькі ўтрымлівае S-полюс.Той самы ток, што і шпулька A, цячэ праз шпульку B, а вонкавы бок шпулькі B становіцца больш моцным N-полюсам.Паколькі абодва канцы шпулькі C замыкаюцца шчоткамі, ток не цячэ і магнітнае поле не ствараецца.Нават у гэтым выпадку ён будзе падвяргацца сіле кручэння супраць гадзінны стрэлкі.Ад ③ да ④ верхняя шпулька бесперапынна атрымлівае сілу, якая рухаецца налева, а ніжняя шпулька бесперапынна атрымлівае сілу, якая рухаецца направа, і працягвае круціцца супраць гадзіннікавай стрэлкі.Калі шпулька паварочваецца да ③ і ④ кожныя 30 градусаў, калі шпулька размешчана над цэнтральнай гарызантальнай воссю, вонкавы бок шпулькі становіцца S-полюсам;Калі шпулька знаходзіцца ўнізе, яна становіцца N полюсам, і гэты рух паўтараецца.Іншымі словамі, верхняя шпулька некалькі разоў падвяргаецца сіле, якая рухаецца налева, а ніжняя шпулька шматкроць падвяргаецца сіле, якая рухаецца направа (абодва супраць гадзінны стрэлкі).Гэта прымушае ротар заўсёды круціцца супраць гадзінны стрэлкі.Калі крыніца сілкавання падключана да супрацьлеглых левай шчоткі (-) і правай шчоткі (+), у шпульцы будзе стварацца магнітнае поле супрацьлеглых напрамкаў, таму кірунак сілы, прыкладзенай да шпулькі, таксама супрацьлеглы, паварот па гадзіннікавай стрэлцы .Акрамя таго, пры адключэнні электрасілкавання ротар шчотачнага рухавіка перастане круціцца, таму што няма магнітнага поля, якое б падтрымлівала яго кручэнне.Трохфазны поўнахвалевы бесщеточный рухавік. Знешні выгляд і структура трохфазнага поўнахвалевага бесщеточного рухавіка
Схема ўнутранай структуры і эквівалентная схема злучэння шпулькі трохфазнага двуххвалевага бесщеточного рухавіка Далей прыводзіцца прынцыповая схема ўнутранай структуры і эквівалентная схема злучэння шпулькі.Схема ўнутранай структуры ўяўляе сабой просты прыклад 2-полюснага (2 магніты) 3-слотавага (3 шпулькі) рухавіка.Гэта падобна на структуру рухавіка шчоткі з той жа колькасцю полюсаў і прарэзаў, але бок шпулькі фіксаваны, і магніт можа круціцца.Шчоткі, вядома, няма.У гэтым выпадку шпулька выкарыстоўвае метад Y-злучэння, і паўправадніковы элемент выкарыстоўваецца для падачы току ў шпульку, а прыток і адток току кантралююцца ў адпаведнасці з становішчам верціцца магніта.У гэтым прыкладзе элемент Хола выкарыстоўваецца для вызначэння становішча магніта.Элемент Хола размешчаны паміж шпулькамі і выяўляе генерыраванае напружанне ў залежнасці ад напружанасці магнітнага поля і выкарыстоўвае яго ў якасці інфармацыі аб становішчы.На малюнку рухавіка шпіндзеля FDD, прыведзеным раней, таксама відаць, што паміж шпулькай і шпулькай ёсць элемент Хола (над шпулькай) для вызначэння становішча.Элемент Хола - вядомы магнітны датчык.Велічыню магнітнага поля можна пераўтварыць у велічыню напружання, а кірунак магнітнага поля можна паказаць станоўчым і адмоўным.
Прынцып кручэння трохфазнага поўнахвалевага бесщеточного рухавіка Далей будзе растлумачаны прынцып кручэння бесщеточного рухавіка ў адпаведнасці з крокамі ① ~ ⑥.Для зручнасці разумення пастаянны магніт тут спрошчаны з круглага на прастакутны.① У трохфазнай шпульцы хай шпулька 1 будзе замацавана ў кірунку 12 гадзін гадзінніка, шпулька 2 будзе замацавана ў кірунку гадзінніка 4 гадзіны, а шпулька 3 будзе замацавана ў кірунку 8 гадзін. гадзіна кірунак гадзінніка.Няхай N-полюс 2-полюснага пастаяннага магніта знаходзіцца злева, а S-полюс - справа, і ён можа круціцца.Ток Io цячэ ў катушку 1 для стварэння S-полюса магнітнага поля па-за шпулькі.Ток Io/2 цячэ ад шпулькі 2 і шпулькі 3 для стварэння N-полюснага магнітнага поля па-за шпулькай.Калі магнітныя палі шпулькі 2 і шпулькі 3 вектарна сінтэзаваны, N-полюснае магнітнае поле генеруецца ўніз, якое ў 0,5 раза перавышае памер магнітнага поля, якое ствараецца пры праходжанні току Io праз адну шпульку, і пры даданні да магнітнага поля шпулькі 1, яна становіцца ў 1,5 разы.Гэта створыць складовае магнітнае поле з вуглом 90 адносна пастаяннага магніта, таму можа быць створаны максімальны крутоўны момант і пастаянны магніт круціцца па гадзіннікавай стрэлцы.Калі ток шпулькі 2 памяншаецца, а ток шпулькі 3 павялічваецца ў залежнасці ад становішча кручэння, выніковае магнітнае поле таксама круціцца па гадзіннікавай стрэлцы, і пастаянны магніт таксама працягвае круціцца.② Пры павароце на 30 градусаў ток Io паступае ў шпульку 1, так што ток у шпульцы 2 роўны нулю, а ток Io выцякае з шпулькі 3. Знешні бок шпулькі 1 становіцца S-полюсам, і вонкавы бок шпулькі 3 становіцца N полюсам.Калі вектары камбінуюцца, магнітнае поле, якое ствараецца, у √3 (≈1,72) разоў больш, чым калі ток Io праходзіць праз катушку.Гэта таксама створыць выніковае магнітнае поле пад вуглом 90 адносна магнітнага поля пастаяннага магніта і паварот па гадзіннікавай стрэлцы.Калі ўваходны ток Io шпулькі 1 памяншаецца ў адпаведнасці з пазіцыяй кручэння, ўваходны ток шпулькі 2 павялічваецца ад нуля, а выхадны ток шпулькі 3 павялічваецца да Io, выніковае магнітнае поле таксама круціцца па гадзіннікавай стрэлцы, і пастаянны магніт працягвае круціцца.Мяркуючы, што кожная фаза току сінусоідная, значэнне току тут io× sin (π 3) = io× √ 32. Праз вектарны сінтэз магнітнага поля поўнае магнітнае поле складае (√ 32) 2× 2 = 1,5 разы магнітнае поле, якое ствараецца шпулькай.※.Калі кожны фазны ток мае сінусоідную хвалю, незалежна ад таго, дзе знаходзіцца пастаянны магніт, велічыня вектарнага складовага магнітнага поля ў 1,5 разы перавышае магнітнае поле, якое ствараецца шпулькай, і магнітнае поле ўтварае вугал 90 градусаў адносна магнітнае поле пастаяннага магніта.③ У стане працягвання павароту на 30 градусаў ток Io/2 цячэ ў шпульку 1, ток Io/2 цячэ ў шпульку 2, а ток Io выцякае з шпулькі 3. Знешні бок шпулькі 1 становіцца S-полюсам , вонкавы бок шпулькі 2 становіцца S-полюсам, а вонкавы бок шпулькі 3 становіцца N-полюсам.Калі вектары камбінуюцца, магнітнае поле, якое ствараецца, у 1,5 раза перавышае магнітнае поле, якое ствараецца, калі ток Io цячэ праз катушку (такое ж, як ①).Тут таксама будзе стварацца сінтэтычнае магнітнае поле з вуглом 90 градусаў адносна магнітнага поля пастаяннага магніта, якое будзе круціцца па гадзіннікавай стрэлцы.④～⑥ Паварот гэтак жа, як ① ~ ③.Такім чынам, калі ток, які цячэ ў катушку, бесперапынна пераключаецца ў залежнасці ад становішча пастаяннага магніта, пастаянны магніт будзе круціцца ў фіксаваным кірунку.Аналагічным чынам, калі ток цячэ ў процілеглым кірунку, а сінтэтычнае магнітнае поле адваротнае, яно будзе круціцца супраць гадзіннікавай стрэлкі.На наступным малюнку паказаны ток кожнай шпулькі на кожным этапе ад ① да ⑥.Дзякуючы прыведзеным вышэй уводзінам, мы павінны быць у стане зразумець сувязь паміж бягучымі зменамі і ратацыяй.крокавы рухавік Крокавы рухавік - гэта свайго роду рухавік, які можа сінхронна і дакладна кантраляваць кут павароту і хуткасць з дапамогай імпульснага сігналу.Крокавы рухавік таксама называюць «імпульсным рухавіком».Крокавы рухавік шырока выкарыстоўваецца ў абсталяванні, якое мае патрэбу ў пазіцыянаванні, таму што ён можа рэалізаваць дакладнае пазіцыянаванне толькі праз кіраванне без выкарыстання датчыка становішча.Структура крокавага рухавіка (двухфазны біпалярны) У прыкладах знешняга выгляду прыведзены знешні выгляд крокавых рухавікоў HB (гібрыдны) і PM (пастаянны магніт).Дыяграма структуры пасярэдзіне таксама паказвае структуру НВ і ПМ.Крокавы рухавік - гэта структура з нерухомай шпулькай і верціцца пастаянным магнітам.Канцэптуальная схема ўнутранай структуры крокавага рухавіка справа ўяўляе сабой прыклад рухавіка з магнітнымі элементамі, які выкарыстоўвае двухфазныя (дзве групы) шпулькі.У прыкладзе базавай структуры крокавага рухавіка шпулька размешчана звонку, а пастаянны магніт - унутры.У дадатак да двух фаз існуе мноства тыпаў шпулек з трыма фазамі і пяццю роўнымі фазамі.Некаторыя крокавыя рухавікі маюць іншую структуру, але для таго, каб пазнаёміць з прынцыпамі іх працы, у гэтым артыкуле прыводзіцца асноўная структура крокавых рухавікоў.З дапамогай гэтага артыкула я спадзяюся зразумець, што крокавы рухавік у асноўным прымае структуру фіксацыі шпулькі і кручэння пастаяннага магніта.Асноўны прынцып працы крокавага рухавіка (аднафазнае ўзбуджэнне) Ніжэй выкарыстоўваецца асноўны прынцып працы крокавага рухавіка.① Ток цячэ з левага боку шпулькі 1 і выходзіць з правага боку шпулькі 1. Не дазваляйце току праходзіць праз шпульку 2. У гэты час унутраная частка левай шпулькі 1 становіцца N, а ўнутраная частка правая шпулька 1 становіцца S. Такім чынам, сярэдні пастаянны магніт прыцягваецца магнітным полем шпулькі 1 і спыняецца ў стане левага боку S і правага боку N.. ② Спыніць ток у шпульцы 1, так што ток паступае з верхняга боку шпулькі 2 і выцякае з ніжняга боку шпулькі 2. Унутраны бок верхняй шпулькі 2 становіцца N, а ўнутраны бок ніжняй шпулькі 2 становіцца S. Пастаянны магніт прыцягваецца сваім магнітным полем і спыняе кручэнне на 90 па гадзіннікавай стрэлцы.③ Спыніце ток у шпульцы 2, каб ток паступаў з правага боку шпулькі 1 і выходзіў з левага боку шпулькі 1. Унутраная частка левай шпулькі 1 становіцца S, а ўнутраная частка правай шпулькі 1 становіцца S. становіцца N.. Пастаянны магніт прыцягваецца сваім магнітным полем і паварочваецца па гадзіннікавай стрэлцы яшчэ на 90 градусаў, каб спыніцца.④ Спыніце ток у шпульцы 1, каб ток паступаў з ніжняга боку шпулькі 2 і выцякаў з верхняга боку шпулькі 2. Унутраная частка верхняй шпулькі 2 становіцца S, а ўнутраная частка ніжняя шпулька 2 становіцца N.. Пастаянны магніт прыцягваецца сваім магнітным полем і паварочваецца па гадзіннікавай стрэлцы яшчэ на 90 градусаў, каб спыніцца.Крокавы рухавік можна круціць шляхам пераключэння току, які праходзіць праз катушку ў вышэйзгаданым парадку ад ① да ④ праз электронную схему.У гэтым прыкладзе кожнае дзеянне пераключальніка будзе паварочваць крокавы рухавік на 90. Акрамя таго, калі ток бесперапынна цячэ праз пэўную катушку, ён можа падтрымліваць стан прыпынку і прымушаць крокавы рухавік мець утрымліваючы момант.Дарэчы, калі ток, які праходзіць праз шпульку, рэверсаваць, крокавы рухавік можна круціць у процілеглы бок.
