વાલ્વ મોટર

DC મશીનો, એક નિયમ તરીકે, વૈકલ્પિક વર્તમાન મશીનો કરતાં ઉચ્ચ તકનીકી અને આર્થિક સૂચકાંકો (લાક્ષણિકતાઓની રેખીયતા, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, નાના પરિમાણો વગેરે) ધરાવે છે. નોંધપાત્ર ગેરલાભ એ બ્રશ ઉપકરણની હાજરી છે, જે વિશ્વસનીયતા ઘટાડે છે, જડતાના ક્ષણમાં વધારો કરે છે, રેડિયો હસ્તક્ષેપ, વિસ્ફોટ સંકટ વગેરે બનાવે છે. તેથી, કુદરતી રીતે, સંપર્ક વિનાની (બ્રશ વિનાની) ડીસી મોટર બનાવવાનું કાર્ય.

આ સમસ્યાનો ઉકેલ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોના આગમન સાથે શક્ય બન્યો. કોન્ટેક્ટલેસ ડીસી મોટરમાં, જેને કોન્સ્ટન્ટ વાલ્વ કરંટ મોટર કહેવાય છે, બ્રશ સેટને સેમિકન્ડક્ટર સ્વીચ દ્વારા બદલવામાં આવે છે, આર્મેચર સ્થિર હોય છે, રોટર હોય છે. કાયમી ચુંબક.

વાલ્વ એન્જિનના સંચાલનનો સિદ્ધાંત

વાલ્વ મોટરને ચલ ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ સિસ્ટમ તરીકે સમજવામાં આવે છે જેમાં એક સિંક્રનસ મશીન, વાલ્વ કન્વર્ટર અને કંટ્રોલ ડિવાઇસ જે મોટર રોટરની સ્થિતિના આધારે મોટર વિન્ડિંગ સર્કિટનું કમ્યુટેશન પ્રદાન કરે છે તે સમાન વૈકલ્પિક વર્તમાન ઇલેક્ટ્રિક મોટરનો સમાવેશ કરે છે.આ અર્થમાં, વાલ્વ મોટર એ ડીસી મોટર જેવી જ છે જેમાં, કમ્યુટેશન સ્વીચ દ્વારા, આર્મેચર વિન્ડિંગનો તે વળાંક, જે ક્ષેત્રના ધ્રુવોની નીચે સ્થિત છે, જોડાયેલ છે.

ડીસી મોટર એ એક જટિલ ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ ઉપકરણ છે જે સૌથી સરળ ઇલેક્ટ્રિકલ મશીન અને ઇલેક્ટ્રોનિક કંટ્રોલ સિસ્ટમને જોડે છે.

ડાયરેક્ટ વર્તમાન મોટર્સમાં ગંભીર ગેરફાયદા છે, મુખ્યત્વે બ્રશ કલેક્ટરની હાજરીને કારણે:

1. કલેક્ટર ઉપકરણની અપૂરતી વિશ્વસનીયતા, તેની સામયિક જાળવણીની જરૂરિયાત.

2. આર્મેચર વોલ્ટેજના મર્યાદિત મૂલ્યો અને, તે મુજબ, ડીસી મોટર્સની શક્તિ, જે હાઇ-સ્પીડ, હાઇ-પાવર ડ્રાઇવ્સ માટે તેમના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.

3. ડીસી મોટર્સની મર્યાદિત ઓવરલોડ ક્ષમતા, આર્મેચર પ્રવાહના પરિવર્તનના દરને મર્યાદિત કરે છે, જે અત્યંત ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ્સ માટે જરૂરી છે.

વાલ્વ એન્જિનમાં, આ ગેરફાયદાઓ પોતાને પ્રગટ કરતા નથી, કારણ કે અહીં બ્રશ-કલેક્ટર સ્વીચને થાઇરિસ્ટોર્સ (હાઇ-પાવર ડ્રાઇવ્સ માટે) અથવા ટ્રાન્ઝિસ્ટર (200 kW સુધીની શક્તિવાળા ડ્રાઇવ્સ માટે) પર બનાવેલ બિન-સંપર્ક સ્વીચ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. ). તેના આધારે, સિંક્રનસ મશીન પર માળખાકીય રીતે આધારિત વાલ્વ મોટરને ઘણીવાર સંપર્ક વિનાની ડીસી મોટર કહેવામાં આવે છે.

નિયંત્રણક્ષમતાના સંદર્ભમાં, બ્રશલેસ મોટર પણ ડીસી મોટર જેવી જ હોય ​​છે-તેની ઝડપ લાગુ કરાયેલ ડીસી વોલ્ટેજની તીવ્રતામાં ફેરફાર કરીને ગોઠવવામાં આવે છે. તેમના સારા નિયમનકારી ગુણોને લીધે, વાલ્વ મોટર્સનો ઉપયોગ વિવિધ રોબોટ્સ, મેટલ કટીંગ મશીનો, ઔદ્યોગિક મશીનો અને મિકેનિઝમ ચલાવવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ સાથે કાયમી મેગ્નેટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર કોમ્યુટેટર

આ પ્રકારની વાલ્વ મોટર રોટર પર કાયમી ચુંબક સાથે ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ મશીનના આધારે બનાવવામાં આવે છે. થ્રી-ફેઝ સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ બે સીરીઝ-કનેક્ટેડ ફેઝ વિન્ડિંગ્સને સીરીઝમાં પૂરા પાડવામાં આવેલ ડાયરેક્ટ કરંટ સાથે પૂરા પાડવામાં આવે છે. વિન્ડિંગ્સનું સ્વિચિંગ ત્રણ-તબક્કાના બ્રિજ સર્કિટ અનુસાર બનાવેલ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વીચ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. મોટર રોટરની સ્થિતિના આધારે ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વીચો ખોલવામાં અને બંધ કરવામાં આવે છે. વાલ્વ મોટર ડાયાગ્રામ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે.

ફિગ. 1. ટ્રાંઝિસ્ટર સ્વીચ સાથે વાલ્વ મોટરનો ડાયાગ્રામ

મોટર દ્વારા બનાવેલ ટોર્ક બે થ્રેડોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

• સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં વર્તમાન દ્વારા બનાવેલ સ્ટેટર,

• ઉચ્ચ-ઊર્જા કાયમી ચુંબક (સેમેરિયમ-કોબાલ્ટ એલોય અને અન્ય પર આધારિત) માંથી બનાવેલ રોટર.

જ્યાં: θ એ સ્ટેટર અને રોટર ફ્લક્સ વેક્ટર વચ્ચેનો ઘન કોણ છે; pn એ ધ્રુવ જોડીની સંખ્યા છે.

સ્ટેટર મેગ્નેટિક ફ્લક્સ કાયમી મેગ્નેટ રોટરને ફેરવવાનું વલણ ધરાવે છે જેથી રોટર ફ્લક્સ સ્ટેટર ફ્લક્સ સાથે દિશામાં મેળ ખાય (ચુંબકીય સોય, હોકાયંત્રને ભૂલશો નહીં).

રોટર શાફ્ટ પર બનાવેલ સૌથી મોટી ક્ષણ π/2 ની બરાબર ફ્લક્સ વેક્ટર વચ્ચેના ખૂણા પર હશે અને જેમ જેમ ફ્લક્સ ફ્લો નજીક આવશે તેમ તે ઘટીને શૂન્ય થઈ જશે. આ નિર્ભરતા ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 2.

ચાલો મોટર મોડને અનુરૂપ ફ્લક્સ વેક્ટર્સના અવકાશી આકૃતિને ધ્યાનમાં લઈએ (ધ્રુવ જોડીની સંખ્યા pn = 1 સાથે). ધારો કે આ ક્ષણે ટ્રાન્ઝિસ્ટર VT3 અને VT2 ચાલુ છે (ફિગ. 1 માં આકૃતિ જુઓ). પછી વિદ્યુતપ્રવાહ તબક્કા B ના વિન્ડિંગ દ્વારા અને તબક્કા A ના વિન્ડિંગ દ્વારા વિરુદ્ધ દિશામાં વહે છે. પરિણામી વેક્ટર ppm. સ્ટેટર જગ્યામાં F3 સ્થાન પર કબજો કરશે (આકૃતિ 3 જુઓ).

જો રોટર હવે ફિગમાં બતાવેલ સ્થિતિમાં છે. 4, પછી મોટર 1 મહત્તમ ટોર્ક મુજબ વિકાસ કરશે કે જેના પર રોટર ઘડિયાળની દિશામાં ફેરવશે. જેમ જેમ કોણ θ ઘટશે તેમ ટોર્ક ઘટશે. જ્યારે રોટરને 30 ° ફેરવવામાં આવે છે, ત્યારે તે અંજીરમાં ગ્રાફ અનુસાર જરૂરી છે. 2. મોટરના તબક્કામાં વર્તમાનને સ્વિચ કરો જેથી પરિણામી પીપીએમ વેક્ટર સ્ટેટર F4 સ્થિતિમાં હોય (ફિગ 3 જુઓ). આ કરવા માટે, ટ્રાંઝિસ્ટર VT3 બંધ કરો અને ટ્રાંઝિસ્ટર VT5 ચાલુ કરો.

તબક્કો સ્વિચિંગ રોટર પોઝિશન સેન્સર DR દ્વારા નિયંત્રિત ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વીચ VT1-VT6 દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે; આ કિસ્સામાં, કોણ θ 90 ° ± 30 ° ની અંદર જાળવવામાં આવે છે, જે સૌથી નાની લહેરો સાથે મહત્તમ ટોર્ક મૂલ્યને અનુરૂપ છે. ρn = 1 પર, રોટરની એક ક્રાંતિ દીઠ છ સ્વીચો કરવી આવશ્યક છે, તેથી ppm. સ્ટેટર સંપૂર્ણ ક્રાંતિ કરશે (ફિગ 3 જુઓ). જ્યારે ધ્રુવ જોડીની સંખ્યા એકતા કરતા વધારે હોય, ત્યારે ppm વેક્ટરનું પરિભ્રમણ સ્ટેટર અને તેથી રોટર 360/pn ડિગ્રી હશે.

ફિગ. 2. સ્ટેટર અને રોટર ફ્લક્સ વેક્ટર વચ્ચેના કોણ પર મોટર ટોર્કની અવલંબન (pn = 1 પર)

ફિગ. 3. વાલ્વ મોટરના તબક્કાઓને સ્વિચ કરતી વખતે પીપીએમ સ્ટેટરની અવકાશી રેખાકૃતિ

ફિગ. 4. મોટર મોડમાં અવકાશી રેખાકૃતિ

ટોર્ક મૂલ્યને સમાયોજિત કરવું એ પીપીએમ મૂલ્યને બદલીને કરવામાં આવે છે. સ્ટેટર, એટલે કે સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં વર્તમાનના સરેરાશ મૂલ્યમાં ફેરફાર

જ્યાં: R1 એ સ્ટેટર વિન્ડિંગ પ્રતિકાર છે.

મોટર પ્રવાહ સતત હોવાથી, બે શ્રેણી-જોડાયેલા સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં પ્રેરિત emf રોટર ગતિના પ્રમાણસર હશે.સ્ટેટર સર્કિટ માટે વિદ્યુત સંતુલન સમીકરણ હશે

જ્યારે સ્વીચો બંધ હોય, ત્યારે સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાંનો પ્રવાહ તરત જ અદૃશ્ય થતો નથી, પરંતુ રિવર્સ ડાયોડ્સ અને ફિલ્ટર કેપેસિટર C દ્વારા બંધ થાય છે.

તેથી, મોટર સપ્લાય વોલ્ટેજ U1 ને સમાયોજિત કરીને, સ્ટેટર વર્તમાનની તીવ્રતા અને મોટર ટોર્કને સમાયોજિત કરવું શક્ય છે.

તે જોવાનું સરળ છે કે પ્રાપ્ત અભિવ્યક્તિઓ ડીસી મોટર માટે સમાન અભિવ્યક્તિઓ સમાન છે, પરિણામે કે આ સર્કિટમાં વાલ્વ મોટરની યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓ Φ = const પર સ્વતંત્ર ઉત્તેજના સાથે DC મોટરની લાક્ષણિકતાઓ સમાન છે.

વિચારણા હેઠળના સર્કિટમાં બ્રશલેસ મોટરના સપ્લાય વોલ્ટેજમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે પલ્સ પહોળાઈ ગોઠવણ પદ્ધતિ દ્વારા… ટ્રાન્ઝિસ્ટર VT1-VT6 ના કઠોળના ફરજ ચક્રને તેમના સમાવેશના સમયગાળા દરમિયાન બદલીને, મોટરના સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સને પૂરા પાડવામાં આવતા વોલ્ટેજના સરેરાશ મૂલ્યને સમાયોજિત કરવું શક્ય છે.

સ્ટોપ મોડ લાગુ કરવા માટે, ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વિચ ઓપરેશન એલ્ગોરિધમ એવી રીતે બદલવું આવશ્યક છે કે સ્ટેટર પીપીએમ વેક્ટર રોટર ફ્લક્સ વેક્ટરથી પાછળ રહે. પછી મોટર ટોર્ક નકારાત્મક બનશે. કન્વર્ટરના ઇનપુટ પર અનિયંત્રિત રેક્ટિફાયર ઇન્સ્ટોલ કરેલું હોવાથી, આ સર્કિટમાં બ્રેકિંગ ઊર્જાનું પુનર્જીવન અશક્ય છે.

શટડાઉન દરમિયાન, ફિલ્ટર C ના કેપેસિટરને રિચાર્જ કરવામાં આવે છે કેપેસિટર્સ પરની વોલ્ટેજ મર્યાદા ટ્રાંઝિસ્ટર VT7 દ્વારા ડિસ્ચાર્જ પ્રતિકારને કનેક્ટ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. આ રીતે, બ્રેકિંગ ઊર્જા લોડ પ્રતિકારમાં વિખેરી નાખવામાં આવે છે.