Особенности бдпт
Электродвигатели бесконтактные постоянного тока – электрические машины, источником возбуждения которых служат постоянные магниты. Они оснащены датчиком углового положения ротора и полупроводниковым коммутатором. Согласно функциональному назначению среди двигателей данного типа различают: управляемые, силовые, со стабилизацией частоты вращения.
Электродвигатели бесконтактные постоянного тока характеризуются рядом важных функциональных свойств:
широкий диапазон изменения частоты вращения;
отсутствие коллекторно-щеточного узла, который может вызывать помехи и требовать техобслуживания;
коэффициент полезного действия более 90%;
длительная наработка (свыше 30000ч.);
даже после длительного пребывания вне рабочего режима, отмечается высокая надежность запуска;
возможность эксплуатации при низком давлении окружающей среды и в пожаро- и взрывоопасных средах;
длительный срок службы, обусловленный высокой надёжностью и повышенным ресурсом эксплуатации благодаря отсутствию скользящих электрических контактов.
Бесконтактные двигатели выпускаются совмещенного исполнения (двигатель и коммутатор объединены в одном корпусе) и раздельного исполнения (двигатель и коммутатор выполнены в отдельных корпусах, соединенных промежуточным кабелем).
Сфера применения БДПТ определила создание двух конструктивных разновидностей:
БДПТ обычного исполнения;
БДПТ герметизированного исполнения, в которых ротор и статор разделены герметичной металлической гильзой.
Двигатели герметизированного исполнения применяются для насосов и допускают непосредственный контакт своей торцевой поверхности со стороны вала с рабочей жидкостью без применения в двигателе дополнительных уплотнений.
По функциональному назначению БДПТ разделяют на силовые, управляемые и со стабилизацией частоты вращения. Для регулирования частоты вращения в БДПТ применяются в основном методы широтно-импульсной модуляции напряжения питания через маломощные цепи коммутатора. Этот метод реализуется на основе разомкнутых и замкнутых систем управления частотой вращения.
Разомкнутые системы наиболее просты, но не обеспечивают жесткой механической характеристики (рис. 1.а). Замкнутые системы управления имеют отрицательную обратную связь по частоте вращения и обладают более жесткими механическими характеристиками (рис. 1.б), такие системы позволяют получить точность стабилизации частоты вращения БДПТ до 0,5 — 1 %.
Наилучшее качество механических характеристик имеют БДПТ, построенные по системе с синхронизацией частоты вращения частотой внешнего управляющего сигнала (рис. 2., 3). В таких БДПТ механическая характеристика имеет астатический характер, ее жесткость определяется только стабильностью частоты внешнего сигнала. Практическая реализация синхронизированных БДПТ позволила достигнуть точности стабилизации частоты вращения до 0,01 %.
Рис.1. Механические характеристики БДПТ с разомкнутой (а) и с замкнутой (б) системами регулирования.
Рис.2. Характеристики управляемого БДПТ с синхронизацией частоты вращения при различных частотах синхронизации.
Рис. 3. Механическая характеристика стабилизированного (односкоростного синхронизированного) БДПТ.
Диапазон регулирования частоты вращения этих двигателей составляет 1:1000 и более. Механические и рабочие характеристики силовых БДПТ имеют сходный характер с аналогичными характеристиками коллекторных двигателей постоянного тока. Для упрощения схемы коммутатора БДПТ применяются обмотки с числом секций три и четыре, в результате чего перемещение вектора МДС в пределах оборота носит скачкообразный характер с числом устойчивых положений, равным числу секций обмотки. При этом кривая пускового момента имеет вид, указанный на рис. 4.
Рис. 4. Зависимость пускового момента трехфазного БДПТ от углового положения ротора.
Отношение Мптах/Мптт для различных типов БДПТ лежит в пределах 1,5 — 2. Импульсный характер тока в обмотках при коммутации вызывает появление радиопомех, которые наиболее существенным образом проявляются в цепях питания двигателя. Значение напряжения радиопомех в диапазоне частот 0,15 — 30 мГц, как правило, лежит в пределах от единиц до нескольких тысяч микровольт. Характерная зависимость уровня радиопомех от их частоты для БДПТ показана на рис. 5.
Рис. 5. Область значений уровня радиопомех БДПТ в цепях питания (по данным серии БК).