Silniki PM BLDC właściwości, sterowanie, aplikacje

Silniki PM BLDC właściwości, sterowanie, aplikacje

rok wydania: 2015
ISBN: 978-83-64702-02-0
oprawa: twarda

Opis
W książce podjęto temat analizy właściwości silnika bezszczotkowego prądu stałego, wzbudzanego magnetoelektrycznie (ang. PM BLDC – Permanent Magnet Brushless Direct Current), o trzech uzwojeniach fazowych, traktowanego jako element układu napędowego.
W pracy tej omówiono straty, sprawność silnika i napędu, w niej również oryginalne wyniki badań przeprowadzonych przez Autora i jego zespół badawczy, a mianowicie metodę określania wpływu indukcyjności na charakterystyki mechaniczne silnika, układ z komutatorem o zmiennej strukturze oraz badania nad silnikami wysokoobrotowymi.
Książkę można polecić wszystkim pragnącym pogłębić swoją wiedzę z zakresu nowoczesnych napędów z silnikami bezszczotkowymi wzbudzanymi magnetoelektrycznie, a zwłaszcza doktorantom i specjalistom z przemysłu.

Spis treści
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 9
Przedmowa /12

1. Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi / 13
1.1. Zasada działania i klasyfikacja silników bezszczotkowych / 14
1.2. Moment elektromagnetyczny i siła elektromotoryczna bezszczotkowego silnika prądu stałego wzbudzanego magnesami trwałymi / 16
1.3. Układy połączeń uzwojeń stojana silników bezszczotkowych / 21
1.4. Porównanie bezszczotkowych silników prądu stałego i prądu przemiennego / 21

2. Idealny bezszczotkowy silnik prądu stałego wzbudzany magnesami trwałymi / 25
2.1. Silnik idealny – założenia upraszczające / 26
2.2. Silnik PM BLDC o trzech uzwojeniach fazowych z komutatorem w układzie mostka / 26
2.2.1. Współpraca komutatora elektronicznego z silnikiem / 26
2.2.2. Charakterystyka mechaniczna silnika idealnego / 34
2.2.3. Podstawowe zależności mechaniczne / 38
2.3. Silnik PM BLDC z komutatorem w układzie półmostka / 39
2.3.1. Podstawowa struktura połączeń silnika PM BLDC z komutatorem o strukturze półmostka / 39
2.3.2. Zastosowanie układów odciążających / 42
2.3.3. Charakterystyka mechaniczna i model stałoprądowy idealnego silnika PM BLDC z komutatorem o topologii półmostka / 43
2.3.4. Porównanie najważniejszych właściwości silnika z komutatorem o strukturze mostka i półmostka / 44

3. Komutator elektroniczny / 47
3.1. Idealny komutator elektroniczny / 48
3.1.1. Właściwości i sterowanie komutatorem elektronicznym / 48
3.1.2. Strategie sterowania zaworami komutatora elektronicznego pracującego w układzie mostka / 51
3.1.3. Wpływ strategii sterowania na prądy i napięcia komutatora elektronicznego / 53
3.2. Współpraca komutatora elektronicznego z silnikiem PM BLDC / 56
3.2.1. Wprowadzenie / 56
3.2.2. Przełączanie uzwojeń fazowych w silniku rzeczywistym / 56
3.2.3. Wyznaczanie wartości komutacyjnego spadku napięcia w silniku PM BLDC metodą analogiczną do stosowanej w prostownikach / 59
3.2.4. Wyznaczanie czasu i kąta komutacji / 62
3.2.5. Komutacyjne tętnienia prądu obwodu zastępczego prądu stałego / 63
3.2.6. Wpływ modulacji na tętnienia prądu / 64
3.3. Właściwości rzeczywistego komutatora elektronicznego / 66
3.3.1. Zawory komutatora elektronicznego / 66
3.3.2. Straty w komutatorze elektronicznym / 68
3.3.3. Sprawność komutatora elektronicznego / 69
3.3.4. Sterowanie i wyzwalanie zaworów komutatora elektronicznego / 72

4. Analiza pracy rzeczywistego silnika PMBLDC / 73
4.1. Wybór metody analizy / 74
4.2. Zjawiska występujące w rzeczywistym silniku / 75
4.2.1. Wprowadzenie / 75
4.2.2 Opis silnika / 78
4.2.3. Siła elektromotoryczna i współczynnik wzbudzenia rzeczywistego silnika PM BLDC / 80
4.2.4. Wpływ obwodu magnetycznego na moment elektromagnetyczny, siłę elektromotoryczną i moment zaczepowy w silnikach wysokobrotowych / 82
4.2.5. Wpływ nieidealnej siły elektromotorycznej na właściwości silnika / 86
4.2.6. Wpływ przepływu stojana i harmonicznych żłobkowych na siłę elektromotoryczną / 91
4.2.7. Reluktancyjny moment zaczepowy / 93
4.2.8. Wpływ przełączania uzwojeń fazowych na prędkość i moment elektromagnetyczny silnika / 94
4.2.9. Wpływ tętnień prądu na prędkość i moment elektromagnetyczny silnika / 96
4.3. Straty w silnikach PM BLDC / 97
4.3.1. Podział strat / 97
4.3.2. Straty w uzwojeniach / 98
4.3.3. Straty mocy w obwodzie magnetycznym / 99
4.3.4. Straty mechaniczne / 102
4.3.5. Straty dodatkowe / 103
4.3.6. Łączne straty w silniku PM BLDC / 104
4.4. Straty i sprawność układu silnik PM BLDC – komutator elektroniczny / 106
4.5. Określanie położenia wirnika / 107
4.5.1. Metody określania położenia wirnika / 107
4.5.2. Ciągły pomiar kąta obrotu wirnika / 107
4.5.3. Metody wyznaczania kąta obrotu z rozdzielczością odpowiadającą liczbie przełączeń przypadających na jeden obrót silnika / 108
4.5.4. Metody pośredniego określania położenia wirnika / 109
4.5.5. Podsumowanie / 115