EN
Maqnit sahəsi hər bir dC موتور -in arxasındakı görünməz mühərrikdir. Düzgün qurulmuş və idarə olunan maqnit sahəsi olmadan elektrik enerjisinin mexaniki fırlanmaya əsas çevrilməsi sadəcə mümkün deyil. Bu sahənin necə yaradıldığını, necə formalandığını və DC mühərrikin daxilində necə qarşılıqlı təsir etdiyini başa düşmək, bu maşınlardan tələb olunan sənaye tətbiqlərində istifadə edən mühəndislər, texniklər və alım peşəkarları üçün vacibdir.
DC mühərriki, maqnit sahəsi daxilində yerləşdirilmiş cərəyan keçirən keçiriciyə mexaniki qüvvə təsir edən prinsip əsasında işləyir. Bu qarşılıqlı təsir Lorens qüvvəsi qanunu ilə müəyyən edilir və rotorun fırlanmasını təmin edir. Maqnit sahəsinin keyfiyyəti, bircinsliyi və güclülüyü DC mühərrikin yüklənmə altında nə qədər səmərəli və etibarlı işlədiyini birbaşa müəyyən edir. Bu əsas anlayışları başa düşmək komandaların mühərrik seçimi, texniki xidməti və sistem dizaynı ilə bağlı daha yaxşı qərarlar qəbul etməsinə kömək edir.
DC Mühərrikində Maqnit Sahəsinin Yaranma Səbəbi
Sahə Sarğıları və Daimi Maqnitlər
Bir dC موتور maqnit sahəsi statorda iki əsas üsulla yaradıla bilər: sahə sarğıları ilə və ya daimi maqnitlərlə. Sahə sarğıları stator korpusunun daxilində dəmir qütb parçaları ətrafına sarılmış tel bobinləridir. Bu sarğılarla birbaşa cərəyan keçdikdə, stator və rotor arasındakı hava boşluğunu dolduran sabit bir maqnit sahəsi yaradılır. Bu sahənin güclü olması sarğılara verilən cərəyanın dəyişdirilməsi ilə tənzimlənə bilər; bu da operatorlara mühərrik sürəti və burulma momenti üzərində müəyyən nəzarət imkanı verir.
Daimi maqnitli dəyişən cərəyan mühərrikləri, digər tərəfdən, sahəni yaratmaq üçün statora yerləşdirilmiş sabit maqnitlərdən istifadə edir. Bu dizaynlar kompakt və kiçik gücləndirmə dərəcələrində səmərəlidir, çünki sahə sarım cərəyanını saxlamaqla əlaqəli enerji itirilməsini aradan qaldırır. Bununla belə, daimi maqnitli dəyişən cərəyan mühərrikində sahənin şiddəti xarici olaraq tənzimlənə bilmir, bu da dəyişən sürətli tətbiqlərdə çevikliyi məhdudlaşdırır. Sarılı sahə və daimi maqnit konfiqurasiyaları arasındakı seçim tətbiqin işləmə tələblərindən çox asılıdır.
Hər iki yanaşma eyni fundamental nəticəni verir: dövran edən armatur keçiricilərinin qarşılıqlı təsir göstərə biləcəyi sabit maqnit sahəsi. Qütblərin həndəsi forması və maqnit axınının paylanması dəyişən cərəyan mühərrikində buraxma momentinin maksimuma çatdırılması və itkilərin minimuma endirilməsi üçün diqqətlə mühəndislik hesablamaları ilə hazırlanır.
Sahəni formalaşdırmada dəmir nüvənin rolu
Dövrədəki dəyişən cərəyan (DC) mühərrikinin qurulmasında dəmir geniş istifadə olunur, çünki o, yüksək maqnit keçiriciliyinə malikdir. Stator qütbləri, rotor nüvəsi və qütbləri birləşdirən yoke hamısı laminat dəmir və ya polad materiallarından hazırlanır. Bu material maqnit axınını aşağı reluktanslı yol boyu yönləndirir və onu faydalı iş görmək üçün armatur keçiricilərində fəaliyyət göstərə biləcəyi hava boşluğunda konsentrasiya edir.
DC mühərrikdə laminasiya çox vacibdir, çünki o, örtük cərəyanı itirmələrini azaldır. Maqnit sahəsi dəyişdikdə — belə dəyişikliklər armatur reaksiyası və ya kommutasiya səbəbindən belə kiçik olsa belə — bu, bərk dəmir içində dövrəvi cərəyanların induksiyasına səbəb olur. Dizaynerlər bərk nüvə əvəzinə nazik izolyasiyalı laminasiyaların yığılmasından istifadə edərək bu itirmələri əhəmiyyətli dərəcədə azaldırlar və ümumi səmərəliliyi artırırlar. Laminasiya qalınlığı müəyyən DC mühərrik dizaynı üçün iş tezliyinə və qəbul edilə bilən nüvə itirmə səviyyəsinə əsasən seçilməlidir.
Pole üzərinin forması hava boşluğunda müəyyən bir axın sıxlığı paylanmasını yaratmaq üçün də mühəndislik üsulları ilə hazırlanır. Bərabər və ya yüngül konusvari paylanma, hamar momentin yaranmasını təmin edir və lokal doyma riskini azaldır; bu isə sahəni distorsiyaya uğratmaqla dövrədəki sabit cərəyan motorunun performansını aşağı salardı.
Armaturun maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri
Cərəyan keçirən keçiricilər və Lorens qüvvəsi
Sabit cərəyan motorunun armaturu rotor nüvəsinə çuxurlara sarılmış bir sıra keçiricilərdən ibarətdir. Bu keçiricilərdən cərəyan statorun maqnit sahəsi daxilində keçdikdə, hər bir keçirici Lorens qüvvəsi qanununa uyğun olaraq qüvvəyə məruz qalır: F = I × L × B, burada I cərəyan, L keçiricinin uzunluğu, B isə maqnit axın sıxlığıdır. Bu qüvvənin istiqaməti həm keçiriciyə, həm də sahəyə perpendikulyardır və beləliklə, fırlanma momenti yaradan toxunan qüvvə yaradır.
Adi dəyişən cərəyan (dc) mühərrikində kommutator və fırça qurğusu rotor fırlandıqca hər bir armatur keçiricisində doğru cərəyan istiqamətini saxlamaqda əsas rol oynayır. Bu açma-qapama əməliyyatı olmasaydı, hər bir keçirici şimal və cənub qütbləri arasından keçərkən ona təsir edən qüvvənin istiqaməti dəyişərdi və nəticədə ümumi burulma momenti sıfra bərabər olardı. Kommutator şimal qütbü altında yerləşən keçiricilərin həmişə bir istiqamətdə, cənub qütbü altında yerləşən keçiricilərin isə əks istiqamətdə cərəyan daşımasını təmin edir ki, bu da davamlı bir istiqamətli fırlanmanı saxlayır.
Dəyişən cərəyan (dc) mühərrikinin yaratdığı burulma momenti armatur cərəyanı ilə və maqnit sahəsinin intensivliyi ilə birbaşa mütənasibdir. Bu əlaqə dc mühərrik davranışının ən vacib xüsusiyyətlərindən biridir və sənaye sürücü sistemlərində istifadə olunan burulma momenti idarəetmə strategiyalarının əsasını təşkil edir.
Armatur Reaksiyası və Sahə Distorsiyası
Armatur cərəyan daşıdıqda öz maqnit sahəsini yaradır. Bu armatur sahəsi əsas stator sahəsi ilə qarşılıqlı təsir edir və onu pozur; bu hadisə armatur reaksiyası adlanır. Nəticədə effektiv maqnit neytral ox — yəni sahənin sıfır keçdiyi mövqe — həndəsi mərkəzindən yerini dəyişir. Ağır yüklə işləyən dəyişən cərəyan (dc) mühərrikində bu yerinin dəyişməsi kommutasiya problemlərinə, soba qütbündə artmış qövslənməyə və səmərəliliyin azalmasına səbəb ola biləcək qədər əhəmiyyətli olur.
Dizaynerlər armatur reaksiyasını bir neçə üsulla aradan qaldırırlar. İnterpol, başqa bir adı ilə kommutasiya qütbü, dəyişən cərəyan (dc) mühərrikinin əsas qütbü arasına yerləşdirilən kiçik köməkçi qütbdür. O, armaturla ardıcıl qoşulmuş sarğıya malikdir və kommutasiya zonasında armatur sahəsinə qarşı təsir göstərən lokal sahə yaradır. Bu, təmiz kommutasiyanı bərpa edir və soba qütbünü ilə kommutatoru artıq aşınmadan qoruyur.
Yüksək performanslı dəyişən cərəyan (dc) mühərriklərinin dizaynında daha tam həll yolu təmin edən kompensasiya sarğıları əsas qütblərin üzərinə yerləşdirilir. Bu sarğılar armatur cərəyanını daşıyır və armatur reaksiyası sahəsinə qarşı yönələn sahə yaradır; bu, yük şəraitinin sürətlə dəyişməsi zamanı belə, bərabər havada boşluq axını paylanmasını saxlayır.
Dəyişən cərəyan (dc) mühərrikinin sahə konfiqurasiyalarının növləri və onların maqnit davranışları
Seriya, Şunt və Mürəkkəb Sarılmış Motorlar
Sahə sarğısının armatur sarğısına nisbətən necə qoşulduğu dc mühərrikinin elektrik tipini müəyyən edir və yüklənmənin dəyişməsi zamanı onun maqnit sahəsi davranışına əhəmiyyətli təsir göstərir. Seriya dc mühərrikində sahə sarğısı armatur sarğısı ilə ardıcıl qoşulur. Bu o deməkdir ki, sahə cərəyanı armatur cərəyanına bərabərdir və beləliklə, yük artarkən maqnit sahəsi güclənir. Nəticədə başlanğıc burulma momenti çox yüksək olur, lakin sürət yükün artması ilə kəskin şəkildə azalır; buna görə də seriya dc mühərrikləri traksiya və qaldırma tətbiqləri üçün uyğundur.
Paralel qoşulmuş dəyişən cərəyan mühərriki sahə sarğısını təchizat gərginliyi üzrə armatur ilə paralel olaraq qoşur. Sahə gərginliyi sabit olduğu üçün maqnit sahəsi yük dəyişikliklərindən asılı olmayaraq demək olar ki, sabit qalır. Bu, paralel qoşulmuş dəyişən cərəyan mühərrikini nisbətən sabit fırlanma sürəti xarakteristikasına malik edir və bu da onu dəqiq fırlanma sürətinin vacib olduğu maşın alətləri, ventilyatorlar və konveyerlər üçün yaxşı uyğunlaşdırır. Əvəz etmək üçün seriyaya qoşulmuş konfiqurasiyaya nisbətən daha aşağı başlama momenti alınır.
Birləşik dəyişən cərəyan (dc) mühərriklərinin dizaynı həm ardıcıl, həm də paralel sahə sarğılarını birləşdirir. Toplanan birləşik dc mühərriki ardıcıl sahə selini paralel sahə selinə əlavə edir və bu da təmiz paralel mühərriklə müqayisədə daha yüksək başlama momenti, eyni zamanda təmiz ardıcıl mühərriklə müqayisədə daha yaxşı sürət tənzimlənməsi təmin edir. Fərqləndirici birləşik konfiqurasiya isə ardıcıl seli çıxır; bu, çox düzgün sürət-moment əyriləri yarada bilər, lakin müəyyən yük şəraitində qeyri-sabitlik riski doğurur. Bu maqnit sahəsi qarşılıqlı təsirlərini anlamaq verilmiş tətbiq üçün uyğun dc mühərrikin tipini seçərkən vacibdir.
Çəngəlsiz dəyişən cərəyan mühərrikləri və elektron sahə idarəetməsi
Müasir dəyişdirilməmiş dəyişən cərəyan (DC) mühərriklərinin dizaynı mexaniki kommutatoru elektron açarlamala əvəz edir. Dəyişdirilməmiş DC mühərrikində daimi maqnitlər adətən rotor üzərinə quraşdırılır və stator isə sarımları daşıyır. Elektron idarəetmə qurğusu sarımların ardıcıllığını döndərən maqnit sahəsi yaratmaq üçün stator sarımlarından cərəyanı ardıcıllıqla açır və bağlayır; bu, rotor maqnitləri tərəfindən izlənilir. Beləliklə, ənənəvi DC mühərrikin memarlığına zidd olaraq, fırçaların aşınması aradan qaldırılır və çox daha yüksək sürətlərə və daha təmiz işə salınmaya imkan verilir.
Dəyişdirilməmiş DC mühərrikində maqnit sahəsi sürücü elektronikası tərəfindən yüksək dəqiqliklə idarə olunur. Hall effekti sensorları və ya enkoder geri əlaqəsi idarəetmə qurğusuna rotorun dəqiq mövqeyini bildirir; bu da optimal burulma momentinin alınması üçün doğru anda doğru stator fazlarını enerji ilə təmin etməyə imkan verir. Bu səviyyədə maqnit sahəsinin idarə edilməsi dəyişdirilməmiş DC mühərriklərinin fırçalı mühərrik dizaynlarına nisbətən üstün səmərəliliyinə və dinamik cavab vermə qabiliyyətinə səbəb olur.
Memarilik fərqlərindən baxmayaraq, əsas fiziki qanunlar eyni qalır. Maqnit sahəsi ilə cərəyan keçirən keçiricilər arasındakı qarşılıqlı təsir — statorda və ya rotor da olsun — hər növ dəyişən cərəyan mühərrikində burulma momentinin yaranmasına səbəb olur. Sarılı sahəli fırça olan mühərrikdən daimi maqnitli fırçasız dizaynlara doğru inkişaf maqnit sahəsinin necə yaradılması və idarə edilməsinin təkmilləşdirilməsini göstərir, lakin əsas elektromaqnit prinsiplərindən kənara çıxılmasını deyil.
Maqnit sahəsinin güclü və keyfiyyətli olması praktik nəticələri
Səmərəlilik, burulma sıxlığı və istilik idarəetməsi
Maqnit sahəsinin güclülüyü və bircinsliyi dəyişkən cərəyan (dc) mühərrikinin burulma sıxlığına birbaşa təsir göstərir. Güclü sahə eyni burulmanın daha az armatur cərəyanı ilə yaradılmasına imkan verir; bu da sarğılarda rezistiv itkiyi azaldır və ümumi səmərəliliyi artırır. Buna görə də yüksək performanslı dc mühərrik dizaynları maqnit dövrəsini optimallaşdırmağa, yüksək keyfiyyətli elektrik çeliyindən, dəqiq sarılmış sarğılardan və diqqətlə profillənmiş qütb üzərlərindən istifadə etməyə böyük investisiya edirlər.
İstilik idarəetməsi maqnit sahəsinin keyfiyyəti ilə sıx əlaqədardır. Artıq armatur reaksiyası, aşağı keyfiyyətli laminasiya səbəbiylə nüvə itkiləri və ya sarğının deqradasiyası nəticəsində maqnit sahəsinin zəifləməsi dc mühərrik daxilində istilik yaranmasını artırır. Yüksəlmiş temperatur izolyasiyanın yaşlanmasını sürətləndirir, daimi maqnitli dizaynlarda maqnitlərin gücünü azaldır və nəticədə erkən arıza ilə nəticələnə bilər. Xidmət zamanı dc mühərrikinin istilik davranışını izləmək onun maqnit dövrəsinin vəziyyəti haqqında dolayı məlumat verir.
Dəyişən sürət tələb edən tətbiqlər üçün sahə zəiflətməsi, dəyişən cərəyanlı mühərrikdə əsas sürətdən yuxarı sürət diapazonunu uzatmaq üçün qəsdən tətbiq olunan bir üsuldur. Sarılı sahəli mühərriklərdə sahə cərəyanını azaltmaqla geri EMQ azalır və bu da eyni gərginliklə qidalananda mühərrikin daha çox sürətlənməsinə imkan verir. Bu üsul diqqətlə idarə olunmalıdır, çünki zəiflədilmiş sahədə işləmək eyni burğu üçün armatur cərəyanını artırır və bu da armatur sarğılarına termik gərginlik yaradır.
Maqnit sahəsi ilə əlaqədar texniki xidmət nəzərə alınmalı olan məsələlər
Maqnit sahəsinin bütövlüyünü saxlamaq dəyişən cərəyanlı mühərriklərin texniki xidmətinin əsas yönüdür. Sarılı sahəli mühərriklərdə sahə sarğılarının izolyasiya müqavimətinin dövri yoxlanılması, qısa qapanmanı törətməzdən əvvəl nəm keçməsini və ya istiliklə bağlı deqradasiyanı aşkar etməyə kömək edir. Sahə sarğısında qısa qapanmış bir sarım effektiv sarım sayını azaldır və maqnit sahəsini zəiflədir; nəticədə dəyişən cərəyanlı mühərrikin burğu çıxışı azalır və sürət sabitsizliyi yarana bilər.
Daimi maqnitli dəyişən cərəyan mühərriklərinin dizaynında maqnitlər, artıq istilik, mexaniki zərbə və ya maqnitlərin itirilməsinə səbəb olan cərəyanlar təsirində qalırsa, zamanla güclərini itirə bilər. Texniklər bunu bilməlidirlər ki, daimi maqnitli dəyişən cərəyan mühərrikinin nominal cərəyanından artıq cərəyanla uzun müddət işlədilməsi rotor maqnitlərinin qismən maqnitlənməsinə səbəb olur və bu da mühərrikin burucu moment imkanlarını qalıcı şəkildə azaldır. Maqnitlərin maqnitlənməsini itirməsi halında onların əvəzlənməsi mümkündür, lakin bu xüsusi avadanlıq və ixtisas tələb edir.
Fırçaların vəiyi kommutator səthinin vəziyyəti də maqnit sahəsini dolayı yolla təsir edir. Fırçalarla kommutator arasındakı pis kontakt armatur dövrəsinin müqavimətini artırır və cərəyan dalğalanmalarına səbəb olur; nəticədə isə dəyişən armatur reaksiya sahələri yaranır. Bu dalğalanmalar dəyişən cərəyan mühərrikində titrəmə, səs-küy və sürətlənmiş aşınmaya səbəb ola bilər. Fırçaların müntəzəm yoxlanılması və vaxtında əvəzlənməsi — iş zamanı sabit maqnit sahəsi şəraitinin saxlanması üçün sadə, lakin effektiv üsuldur.
Tez-tez verilən suallar
Dəyişən cərəyan mühərrikində maqnit sahəsini nə yaradır?
DC mühərrikdəki maqnit sahəsi ya sahə sarğıları — statorun dəmir qütb parçaları ətrafına sarılmış və birbaşa cərəyan keçirən naqillərdən ibarət sarğılar — vasitəsilə, ya da statora sabitlənmiş daimi maqnitlərlə yaradılır. Hər iki üsul hava boşluğunda sabit maqnit sahəsi yaradır ki, bu sahə fırlanma momenti yaratmaq üçün cərəyan keçirən armaturun keçiriciləri ilə qarşılıqlı təsir edir. Sarılı sahə və daimi maqnit dizaynları arasındakı seçim tətbiqin güc sıralamasına, sürət idarəetmə tələblərinə və iş şəraitinə əsaslanır.
Armatur reaksiyası DC mühərrikdəki maqnit sahəsini necə təsir edir?
Armatur reaksiyası, armatur cərəyanı tərəfindən yaradılan maqnit sahəsinin dövrəli motorun əsas stator sahəsini pozması zamanı baş verir. Bu pozğunluq maqnit neytral oxunu sürüşdürür və kommutasiya problemlərinə, soba qövslərinin artmasına və ağır yüklənmə şəraitində səmərəliliyin azalmasına səbəb ola bilər. Dövrəli motorların dizaynında armatur reaksiyasını aradan qaldırmaq və iş rejimi daxilində sabit sahə şəraitini saxlamaq üçün interpolyuslar və kompensasiya sarğıları mühəndislik həlləri kimi istifadə olunur.
Dövrəli motorun maqnit sahəsinin güclü olması tənzimlənə bilərmi?
Sarılı sahəli dövrəli motorların dizaynında maqnit sahəsinin güclü olması sahə sarğılarına verilən cərəyanın dəyişdirilməsi ilə tənzimlənə bilər. Sahə cərəyanının azaldılması sahəni zəiflədir və motorun nominal sürət qiymətindən yuxarı sürətlərdə fəaliyyət göstərməsinə imkan verir; bu üsul sahə zəiflətməsi adlanır. Daimi maqnitli dövrəli motorların dizaynında isə sahənin güclü olması maqnitlərlə sabitlənir və xarici olaraq tənzimlənə bilməz; bu da sürət diapazonunun çevikliyini məhdudlaşdırır, lakin sürücü sisteminin sadələşdirilməsinə səbəb olur.
Sənaye tətbiqinə uyğun dəyişən cərəyan (dc) mühərriki seçərkən maqnit sahəsi niyə vacibdir?
Dəyişən cərəyan (dc) mühərrikinin maqnit sahəsi xüsusiyyətləri onun burulma momenti çıxışı, sürət tənzimlənməsi, səmərəliliyi və dinamik cavabını birbaşa müəyyən edir. Güclü və yaxşı paylanmış maqnit sahəsinə malik mühərrik eyni cərəyan səviyyəsində daha yüksək burulma sıxlığı və daha yaxşı səmərəlilik göstərir. Tətbiqin sabit maqnit sahəsini tələb edib-etmədiyini (sabit sürət üçün), dəyişilə bilən maqnit sahəsini tələb edib-etmədiyini (dəyişən sürətli iş üçün) və ya maksimum başlanğıc burulma momenti üçün yüksək axın dizaynını tələb edib-etmədiyini anlamaq mühəndislərə ən uyğun dəyişən cərəyan (dc) mühərriki konfiqurasiyasını seçməyə və mühərrikin imkanları ilə tətbiq tələbləri arasındakı bahalı uyğunsuzluqlardan çəkinməyə kömək edir.
