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无刷水泵驱动器工作原理是什么?

来源:深圳市鑫海文科技有限公司|发布时间:2019-02-18 20:51


无刷水泵驱动器工作原理是什么?

无刷水泵驱动器又叫执行驱动器,或叫控制驱动器。在自动控制系统中,无刷水泵驱动器是一个执行元件,它的作用是把信号(控制电压或相位)变换成机械位移,也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。无刷水泵驱动器有直流和交流之分。无刷水泵驱动器又称执行驱动器,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成驱动器轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流无刷水泵驱动器两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降,
无刷直流电机工作的基本原理与有刷直流电机相同; 即内轴位置反馈。在有刷直流电机的情况下,使用机械换向器和电刷实现反馈。使用无刷直流电机,可以使用多个反馈传感器实现。最常用的传感器是霍尔传感器和光学编码器。
 
注意:当载流导体暴露在磁场中时,电荷载体会受到基于导体两侧产生的电压的作用力。
 
如果磁场方向反转,产生的电压也会反转。对于无刷直流电机中使用的霍尔效应传感器,无论何时转子磁极(N或S)通过传感器附近,它们都会产生高或低电平信号,可用于确定轴的位置。在换向系统中 - 基于使用反馈传感器识别的电机位置的换向系统 - 三个电绕组中的两个一次通电。

请问交流无刷水泵电机和无刷直流无刷水泵电机在功能上有什么区别?答:交流无刷水泵要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流无刷水泵是梯形波。但直流无刷水泵比较简单,便宜。
永磁交流无刷水泵驱动器20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流无刷水泵驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各自的交流无刷水泵驱动器和无刷水泵驱动器系列产品并不断完善和更新。交流无刷水泵系统已成为当代高性能无刷水泵系统的主要发展方向,使原来的直流无刷水泵面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流无刷水泵系统是采用全数字控制的正弦波驱动器无刷水泵驱动。交流无刷水泵驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流无刷水泵驱动器同直流无刷水泵驱动器比较,主要优点有:
⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小,易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小的体积和重量。

一、交流无刷水泵驱动器

交流无刷水泵驱动器定子的构造基本上与电容分相式单相异步驱动器相似,如图1所示。其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流无刷水泵驱动器又称两个无刷水泵驱动器。

交流无刷水泵驱动器的转子通常做成鼠笼式,但为了使无刷水泵驱动器具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通驱动器相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子,如图2所示。空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

交流无刷水泵驱动器在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,驱动器的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,无刷水泵驱动器将反转。

交流无刷水泵驱动器的工作原理与分相式单相异步驱动器虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以无刷水泵驱动器与单机异步驱动器相比,有三个显著特点:
1、起动转矩大
由于转子电阻大,其转矩特性曲线,与普通异步驱动器的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。

2、运行范围较宽
较差率S在0到1的范围内无刷水泵驱动器都能稳定运转。
3、无自转现象

正常运转的无刷水泵驱动器,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当无刷水泵驱动器失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)如图4所示,与普通的单相异步驱动器的转矩特性(图中T′-S曲线)不同。这时的合成转矩T是制动转矩,从而使驱动器迅速停止运转。

交流无刷水泵驱动器的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。
交流无刷水泵驱动器运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流无刷水泵驱动器相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。


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