Wyjaśnienie silnika (Przełączany silnik reluktancyjny)
Układ napędowy z przełączanym silnikiem reluktancyjnym (srd) składa się z czterech części: silnika reluktancyjnego przełączanego (silnik srm lub sr), przetwornika mocy, sterownika i detektora. Opracowano szybki rozwój nowego typu układu napędowego z kontrolą prędkości. Przełączany silnik reluktancyjny to silnik o podwójnej reluktancji, który wykorzystuje zasadę minimalnej reluktancji do generowania momentu reluktancyjnego. Ze względu na niezwykle prostą i solidną konstrukcję, szeroki zakres regulacji prędkości, doskonałą wydajność regulacji prędkości oraz stosunkowo dużą prędkość w całym zakresie regulacji prędkości. Wysoka wydajność i wysoka niezawodność systemu sprawiają, że jest silnym konkurentem systemu sterowania prędkością silnika AC, systemu sterowania prędkością silnika DC i bezszczotkowego systemu sterowania prędkością silnika DC. Przełączane silniki reluktancyjne są szeroko lub zaczęły być stosowane w różnych dziedzinach, takich jak napędy pojazdów elektrycznych, sprzęt AGD, przemysł ogólny, przemysł lotniczy i systemy serwo, obejmujące różne systemy napędowe o dużej i niskiej prędkości o zakresie mocy od 10 do 5 mw, pokazując ogromny potencjał rynkowy.
2 Struktura i charakterystyka działania
2.1 Silnik ma prostą konstrukcję, niski koszt i nadaje się do dużych prędkości
Konstrukcja przełączanego silnika reluktancyjnego jest prostsza niż silnika indukcyjnego klatkowego, który jest ogólnie uważany za najprostszy. Cewka stojana jest uzwojeniem skoncentrowanym, które jest łatwe do osadzenia, końcówka jest krótka i mocna, a praca jest niezawodna. środowisko wibracyjne; wirnik jest wykonany tylko z blach ze stali krzemowej, więc nie będzie problemów, takich jak słabe odlewanie klatki wiewiórkowej i połamane pręty podczas procesu produkcji silników indukcyjnych klatkowych. Wirnik ma niezwykle wysoką wytrzymałość mechaniczną i może pracować z ekstremalnie dużymi prędkościami. do 100,000 obrotów na minutę.
2.2 Prosty i niezawodny obwód zasilania
Kierunek momentu obrotowego silnika nie ma nic wspólnego z kierunkiem prądu uzwojenia, to znaczy wymagany jest tylko prąd uzwojenia w jednym kierunku, a uzwojenie fazowe jest połączone między dwiema lampami mocy obwodu głównego i nie będzie nie może być zwarcia prostego ramienia mostka. , System ma wysoką odporność na uszkodzenia i wysoką niezawodność i może być stosowany przy specjalnych okazjach, takich jak lotnictwo.
2.3 Wysoki moment rozruchowy, niski prąd rozruchowy
Produkty wielu firm mogą osiągać następujące parametry: gdy prąd rozruchowy wynosi 15 procent prądu znamionowego, moment rozruchowy wynosi 100 procent momentu znamionowego; gdy prąd rozruchowy wynosi 30 procent wartości znamionowej, moment rozruchowy może osiągnąć 150 procent wartości znamionowej. procent . W porównaniu z charakterystyką rozruchową innych systemów kontroli prędkości, takich jak silnik prądu stałego ze 100-procentowym prądem rozruchowym, uzyskuje się 100-procentowy moment obrotowy; Silnik indukcyjny klatkowy z 300-procentowym prądem rozruchowym, uzyskuje 100-procentowy moment obrotowy. Widać, że przełączany silnik reluktancyjny ma wydajność łagodnego rozruchu, wpływ prądu podczas procesu rozruchu jest niewielki, a nagrzewanie się silnika i sterownika jest mniejsze niż podczas ciągłej pracy znamionowej, dlatego jest szczególnie odpowiednie do częste sytuacje uruchamiania i zatrzymywania oraz operacji do przodu i do tyłu, takie jak strugarka bramowa, frezarki, walcarki odwracalne w przemyśle metalurgicznym, latające piły, latające nożyce itp.
2.4 Szeroki zakres regulacji prędkości i wysoka wydajność
Sprawność operacyjna wynosi aż 92 procent przy prędkości znamionowej i obciążeniu znamionowym, a ogólna sprawność utrzymuje się na poziomie 80 procent we wszystkich zakresach prędkości.
2.5 Istnieje wiele kontrolowanych parametrów i dobra regulacja prędkości
Istnieją co najmniej cztery główne parametry pracy i wspólne metody sterowania przełączanymi silnikami reluktancyjnymi: kąt załączenia fazy, odpowiedni kąt wyłączenia, amplituda prądu fazowego i napięcie uzwojenia fazowego. Istnieje wiele parametrów, które można kontrolować, co oznacza, że sterowanie jest elastyczne i wygodne. Zgodnie z wymaganiami eksploatacyjnymi silnika i warunkami silnika można zastosować różne metody sterowania i wartości parametrów, aby działał w najlepszym stanie, a także może osiągnąć różne funkcje i specyficzne krzywe charakterystyczne, takie jak wykonanie silnika mają dokładnie taką samą zdolność działania w czterech kwadrantach (do przodu, do tyłu, silnik i hamowanie), z wysokim momentem rozruchowym i krzywymi obciążenia dla silników szeregowych.
2.6 Może spełniać różne specjalne wymagania dzięki ujednoliconemu i skoordynowanemu projektowi maszyny i elektryczności
3 Typowe zastosowania
Doskonała konstrukcja i wydajność przełączanego silnika reluktancyjnego sprawiają, że jego obszar zastosowań jest bardzo szeroki. Analizowane są trzy następujące typowe aplikacje.
3.1 Strugarka bramowa
Strugarka bramowa jest główną maszyną roboczą w branży obróbki skrawaniem. Metoda pracy strugarki polega na tym, że stół roboczy napędza obrabiany przedmiot do ruchu posuwisto-zwrotnego. Kiedy porusza się do przodu, strugarka zamocowana na ramie planuje obrabiany przedmiot, a gdy porusza się do tyłu, strugarka podnosi obrabiany przedmiot. Od tego momentu stół warsztatowy powraca z pustą linią. Zadaniem głównego układu napędowego strugarki jest napędzanie ruchu posuwisto-zwrotnego stołu roboczego. Oczywiście jego wydajność jest bezpośrednio związana z jakością obróbki i wydajnością produkcji strugarki. Dlatego system transmisji musi mieć następujące główne osiągi.
3.1.1 Główne cechy
(1) Nadaje się do częstego uruchamiania, hamowania oraz obrotów do przodu i do tyłu, nie mniej niż 10 razy na minutę, a proces uruchamiania i hamowania jest płynny i szybki.
(2) Statyczna różnica musi być wysoka. Dynamiczny spadek prędkości od bez obciążenia do nagłego obciążenia noża nie przekracza 3 procent, a zdolność do krótkotrwałego przeciążenia jest silna.
(3) Zakres regulacji prędkości jest szeroki, co jest odpowiednie dla potrzeb strugania z niską, średnią prędkością i jazdy do tyłu z dużą prędkością.
(4) Stabilność pracy jest dobra, a pozycja powrotna podróży w obie strony jest dokładna.
Obecnie główny układ napędowy strugarki domowej ma głównie postać zespołu prądu stałego oraz postać asynchronicznego sprzęgła silnikowo-elektromagnetycznego. Duża liczba strugarek napędzanych głównie przez jednostki prądu stałego jest w stanie poważnego starzenia się, silnik jest mocno zużyty, iskry na szczotkach są duże przy dużej prędkości i dużym obciążeniu, awarie są częste, a nakład prac konserwacyjnych jest duży, co bezpośrednio wpływa na normalną produkcję. . Ponadto system nieuchronnie ma wady dużego sprzętu, dużego zużycia energii i wysokiego poziomu hałasu. System asynchronicznego sprzęgła silnikowo-elektromagnetycznego opiera się na sprzęgle elektromagnetycznym, aby realizować kierunki do przodu i do tyłu. Sprzęgło zużywa się poważnie, stabilność pracy nie jest dobra, a regulacja prędkości jest niewygodna. Jest używany tylko do lekkich strugarek.
3.1.2 Problemy z silnikami indukcyjnymi
W przypadku zastosowania układu napędowego z regulacją prędkości silnika indukcyjnego, występują następujące problemy:
(1) Charakterystyki wyjściowe są miękkie, tak że strugarka bramowa nie może przenosić wystarczającego obciążenia przy niskiej prędkości.
(2) Różnica statyczna jest duża, jakość przetwarzania jest niska, obrabiany przedmiot ma wzory, a nawet zatrzymuje się po zjedzeniu noża.
(3) Moment rozruchowy i hamujący jest mały, rozruch i hamowanie są wolne, a parkowanie na spalonym jest zbyt duże.
(4) Silnik nagrzewa się.
Charakterystyki przełączanego silnika reluktancyjnego są szczególnie przydatne do częstego rozruchu, hamowania i pracy komutacyjnej. Prąd rozruchowy podczas procesu komutacji jest niewielki, a momenty rozruchu i hamowania są regulowane, co zapewnia dopasowanie wymagań procesu w różnych zakresach prędkości. spotyka. Przełączany silnik reluktancyjny ma również wysoki współczynnik mocy. Niezależnie od tego, czy jest to prędkość wysoka, czy niska, bez obciążenia lub z pełnym obciążeniem, jego współczynnik mocy jest bliski 1, co jest lepsze niż w przypadku innych systemów transmisji stosowanych obecnie w strugarkach bramowych.
3.2 Pralka
Wraz z rozwojem gospodarki i ciągłą poprawą jakości życia ludzi wzrasta również zapotrzebowanie na przyjazne dla środowiska i inteligentne pralki. Jako główna moc pralki, wydajność silnika musi być stale poprawiana. Obecnie na rynku krajowym dostępne są dwa rodzaje popularnych pralek: pralki pulsacyjne i pralki bębnowe. Bez względu na rodzaj pralki, podstawową zasadą jest to, że silnik napędza pulsator lub bęben w celu wygenerowania przepływu wody, a następnie przepływ wody i siła generowana przez pulsator i bęben są wykorzystywane do prania ubrań. Wydajność silnika w dużej mierze determinuje pracę pralki. Stan, czyli określa jakość prania i suszenia, a także wielkość hałasu i wibracji.
Obecnie silniki stosowane w pralce z pulsatorem to głównie jednofazowe silniki indukcyjne, a kilka wykorzystuje silniki konwersji częstotliwości i bezszczotkowe silniki prądu stałego. Pralka bębnowa oparta jest głównie na silniku szeregowym, oprócz silnika o zmiennej częstotliwości, bezszczotkowego silnika prądu stałego, przełączanego silnika reluktancyjnego.
Wady stosowania jednofazowego silnika indukcyjnego są bardzo oczywiste:
(1) nie można dostosować prędkości
Podczas prania jest tylko jedna prędkość obrotowa, którą trudno dostosować do wymagań różnych tkanin przy praniu, a zmienia się tylko tzw. „mocne pranie”, „słabe pranie”, „delikatne pranie” i inne procedury prania zmieniając ciągły obrót do przodu i do tyłu. Czas jest tylko i aby spełnić wymagania dotyczące prędkości obrotowej podczas mycia, prędkość obrotowa podczas odwadniania jest często niska, zwykle tylko 400 obr/min do 600 obr/min.
(2) Wydajność jest bardzo niska
Wydajność jest na ogół poniżej 30 procent, a prąd rozruchowy jest bardzo duży, który może osiągnąć 7 do 8 razy prąd znamionowy. Trudno jest dostosować się do częstych warunków prania do przodu i do tyłu.
Silnik szeregowy to silnik serii DC, który ma zalety dużego momentu rozruchowego, wysokiej wydajności, wygodnej regulacji prędkości i dobrej dynamiki. Jednak wadą silnika szeregowego jest to, że konstrukcja jest złożona, prąd wirnika musi być komutowany mechanicznie przez komutator i szczotkę, a tarcie ślizgowe między komutatorem a szczotką jest podatne na zużycie mechaniczne, hałas, iskry i interferencja elektromagnetyczna. Zmniejsza to niezawodność silnika i skraca jego żywotność.
Charakterystyki przełączanego silnika reluktancyjnego umożliwiają osiągnięcie dobrych wyników w przypadku zastosowania do pralek. System kontroli prędkości silnika reluktancji przełącznika ma szeroki zakres regulacji prędkości, co może powodować „pranie” i
Wirowanie "wszystko działa z najlepszą prędkością, aby osiągnąć prawdziwe standardowe pranie, szybkie pranie, delikatne pranie, pranie welurowe, a nawet pranie ze zmienną prędkością. Możesz także wybrać prędkość obrotów do woli podczas wirowania. Możesz także nacisnąć niektóre ustawienia. program może zwiększyć prędkość obrotową, dzięki czemu ubrania mogą uniknąć wibracji i hałasu spowodowanego nierównomiernym rozłożeniem podczas procesu odwadniania.Doskonała wydajność rozruchowa przełączanego silnika reluktancyjnego może wyeliminować wpływ częstego prądu rozruchowego silnika do przodu i do tyłu podczas proces prania na sieci elektrycznej, dzięki czemu proces prania jest łatwiejszy, komutacja jest stabilna i bezgłośna, wysoka wydajność układu regulacji prędkości obrotowej silnika reluktancji przełącznika w całym zakresie regulacji prędkości może znacznie zmniejszyć zużycie energii pralki.
Bezszczotkowy silnik prądu stałego jest rzeczywiście silnym konkurentem dla przełączanego silnika reluktancyjnego, ale zalety przełączanego silnika reluktancyjnego to niski koszt, solidność, brak rozmagnesowania i doskonała wydajność rozruchowa.
3.3 Pojazdy elektryczne
Od lat 80. XX wieku, ze względu na coraz większą uwagę ludzi na kwestie środowiskowe i energetyczne, pojazdy elektryczne stały się idealnym środkiem transportu ze względu na ich zalety w postaci zerowej emisji, niskiego poziomu hałasu, szerokiego źródła zasilania i wysokiego zużycia energii. Pojazdy elektryczne mają następujące wymagania dotyczące silnika napędowego: wysoka sprawność w całym obszarze roboczym, wysoka gęstość mocy i gęstość momentu obrotowego, szeroki zakres prędkości roboczych, a system jest wodoszczelny, odporny na wstrząsy i uderzenia. Obecnie główne systemy napędów silnikowych do pojazdów elektrycznych obejmują silniki indukcyjne, bezszczotkowe silniki prądu stałego i przełączane silniki reluktancyjne.
Układ sterowania prędkością silnika z przełączaną reluktancją ma szereg cech wydajności i struktury, dzięki czemu jest bardzo odpowiedni dla pojazdów elektrycznych. Posiada następujące zalety w dziedzinie pojazdów elektrycznych:
(1) Silnik ma prostą konstrukcję i nadaje się do dużych prędkości. Większość strat w silniku koncentruje się na stojanie, który jest łatwy do chłodzenia i można go łatwo przekształcić w chłodzoną wodą konstrukcję przeciwwybuchową, która w zasadzie nie wymaga konserwacji.
(2) Wysoka sprawność może być utrzymana w szerokim zakresie mocy i prędkości, co jest trudne do osiągnięcia dla innych systemów napędowych. Ta funkcja jest bardzo korzystna dla poprawy kursu jazdy pojazdów elektrycznych.
(3) Łatwo jest zrealizować operację czterokwadrantową, zrealizować sprzężenie zwrotne regeneracji energii i utrzymać silną zdolność hamowania w obszarze pracy z dużą prędkością.
(4) Prąd rozruchowy silnika jest mały, nie ma wpływu na akumulator, a moment rozruchowy jest duży, co jest odpowiednie do rozruchu przy dużym obciążeniu.
(5) Zarówno silnik, jak i konwerter mocy są bardzo wytrzymałe i niezawodne, nadają się do różnych trudnych i wysokich temperatur oraz mają dobrą zdolność adaptacji.
W związku z powyższymi zaletami, istnieje wiele praktycznych zastosowań przełączanych silników reluktancyjnych w pojazdach elektrycznych, autobusach elektrycznych i rowerach elektrycznych w kraju i za granicą.
