Исследование электропривода с вентильным электродвигателем

Цель работы: изучение электропривода с вентильным двигателем (ВД), исследование его характеристик в различных режимах работы.

Краткие теоритические сведения.

ВД являются электрическими машинами переменного тока, питаемыми от тиристорных или транзисторных инверторов (АИН, АИТ или НПЧ) и представляют вместе с преобразователями единый электромеханотронный узел. По конструкции ВД можно отнести к синхронным машинам (СМ), хотя их работа отлична от СМ. По принципу действия ВД близки к машинам постоянного тока (МПТ). Но вместо механического инвертора (коллектора) ВД имеют электронный коммутатор (преобразователь частоты ПЧ), управляемый оптическим или индуктивным датчиком положения ротора (ДПР). ВД могут быть бесконтактными (ротор выполнен на постоянных магнитах) или с кольцами (ротор имеет электромагнитное возбуждение).

Данные вентильного двигателя ДБ 50−10−4

Рн = 10 Вт; U1н = 27 В; nн = 4000 об/мин; т1= 2; р1= 2; R1 = 33 Ом; I1н = 0,83 А; W1=504;

Мн = 0,024 Н*м; К=0,6; Ф=1,6*10−4 Вб.

Схема и описание лабораторной установки.

Функциональная электрическая схема лабораторной установки приведена на рис 1. Схема содержит автономный транзисторный инвертор напряжения АИН с блоком управления БУИ, вентильный двигатель ДБ 50−10−4 с оптическим датчиком положения ротора ДПР и нагрузочным устройством НУ, а также блоки питания инвертора БП1 и нагрузочного устройства БП2 с регулировочными потенциометрами R1 и R2. Для контроля частоты f1 инвертора (скорости двигателя щ) служит датчик частоты ДЧ (датчик скорости ДС) — частотомер-тахометр.

Измеряемыми величинами являются напряжение U0 и I0 на входе АИН, частота вращения ВД и [об/с] и момент сопротивления Мс [Гс*см].

Рис 1. Функциональная схема лабораторной установки.

Регулировочная характеристика ВД. График зависимости щ=f (U0).

Графики зависимости щ=f (М).

Вывод: чем больше напряжение питания ВД, тем большую работу он может совершить. электрический вентильный двигатель ток Ответы на контрольные вопросы.

1. Объясните принцип работы ВД и его отличия от МПТ и СМ.

Конструктивно они напоминают синхронные двигатели переменного тока: магнитный ротор вращается в шихтованом статоре с трехфазными обмотками. Но обороты являются функцией от нагрузки и напряжения на статоре. Эта функция реализована с помощью переключения обмоток статора в зависимости от координат ротора.

2. Какие конструкции ВД Вы знаете и каковы их области применения?

Вентильные двигатели применяются в тех системах, которые требуют высокой точности управления двигателем, высокого диапазона регулирования, бесшумной работы, а так же высокой надежности.

Различают:

• · Бесконтактные (бесщеточные) двигатели постоянного тока
• · Бесконтактные двигатели переменного тока
• 3. Назовите способы регулирования скорости ВД.

С помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) контроллер управляет током, протекающим через обмотки ВД, т. е. вектором магнитного поля статора, и таким образом регулируется момент, действующий на ротор ВД.

4. В чём аналогия между ВД и МПТ, ВД и СМ?

По конструкции ВД можно отнести к синхронным машинам (СМ), хотя их работа отлична от СМ. По принципу действия ВД близки к машинам постоянного тока (МПТ). Но вместо механического инвертора (коллектора) ВД имеют электронный коммутатор (преобразователь частоты ПЧ), управляемый оптическим или индуктивным датчиком положения ротора (ДПР).

• 5. Каковы достоинства ВД по сравнению с МПТ и СМ?
• · Широкий диапазон изменения частоты вращения
• · Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих техобслуживания — бесколлекторная машина
• · Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
• · Большая перегрузочная способность по моменту
• · Высокие энергетические показатели (КПД более 90%)
• · Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов
• · Невозможно выпадение из синхронизма так-как есть обратная связь.