УДК 621.316.718

РЕГУЛИРУЕМЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ НА БАЗЕ БЕСКОНТАКТНЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

        Регулируемый электропривод на базе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя (БМД) представляет собой электромеханический комплекс в составе двигателя, силового преобразователя, системы управления и системы датчиков.
        Для возбуждения магнитного потока в БМД используются высококоэрцитивные постоянные магниты. Поэтому важной особенностью такого двигателя является практически стационарный закон распределения магнитного поля в воздушном зазоре. Основным режимом работы БМД является зависимый режим, при котором фазовый угол между током и ЭДС обмотки статора поддерживается на постоянном, близком к нулю значении. Синхронный режим работы БМД используется в основном как вспомогательный, например, при пуске двигателя с бездатчиковой системой управления.
        Силовой преобразователь, как правило, инвертор напряжения в соответствии с сигналами системы управления обеспечивает преобразование электрической энергии источника питания в m-фазную систему токов таким образом, чтобы достигалось эффективное их взаимодействие с полем постоянных магнитов.
        Система управления в соответствии с алгоритмами системы автоматического регулирования (САР), а также алгоритмами формирования токов в статорной обмотке осуществляет преобразование сигналов датчиков и формирование выходных управляющих сигналов.
        Система датчиков предназначена для определения в общем случае углового положения и частоты вращения ротора, а также токов и напряжений статора. Выбор системы датчиков в каждом конкретном случае определяется требованиями технического задания: диапазоном, точностью и быстродействием регулирования выходной переменной БМД.
        Наиболее простыми системами датчиков можно полагать варианты энкодера на базе дискретных датчиков Холла или системы дискретных датчиков ЭДС статора. В таком случае формируется последовательность 2 · p · m импульсов за один оборот вала двигателя (где p – число пар полюсов; m – количество фаз двигателя), а при синтезе САР необходимо учитывать импульсный характер выходных сигналов датчиков. При p = 1 и m = 3 достигается удовлетворительное регулирование частоты вращения БМД в диапазоне ее изменения приблизительно 500…40000 об/мин. Еще более низкие значения частоты вращения могут быть получены при постоянной или медленно изменяющейся механической нагрузке.
        Более совершенной и более сложной является система датчиков магнитного поля, установленных в воздушном зазоре электрической машины. Использование таких датчиков позволяет объединить в одном устройстве элементы измерительной системы и системы электромеханического преобразовании энергии – электрического двигателя. Этому решению могут быть свойственны недостатки: параметры выходных сигналов датчиков магнитного поля могут отличаться или быть нестабильными вследствие разброса параметров датчиков, разброса параметров магнитных систем, влияния температуры. Такая система уступает по точности дорогостоящим фотоэлектрическим или электромеханическим датчикам угловых перемещений, однако, за счет использования специальных алгоритмов обработки сигналов позволяет получить диапазон регулирования частоты вращения ротора, равный нескольким тысячам.
        Различные варианты построения регулируемого электропривода на базе БМД могут отличаться друг от друга стоимостью и сложностью технической реализации как системы первичных датчиков, так и аппаратной части системы управления. При построении электропривода следует руководствоваться принципом решения поставленной задачи путем максимального упрощения механической конструкции двигателя и системы первичных датчиков за счет, если это необходимо, усложнения алгоритмов управления и обработки сигналов, реализуемых с помощью микроконтроллера системы управления.