Moteur bipolaire. Grande encyclopédie du pétrole et du gaz

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Les principales dimensions et caractéristiques des essieux de traction VNIIPTmash sont indiquées dans le tableau. 6.2. En remplaçant le moteur à quatre pôles par un moteur à deux pôles à bride avec frein électromagnétique intégré, la vitesse du chariot peut être augmentée de 2 fois, et lors de l'utilisation de moteurs électriques à nombre variable de pôles, deux étages de vitesses de fonctionnement peut être obtenu.

Le schéma du cluster souterrain.

Dans les installations de pompes électriques à vis submersibles, des moteurs électriques à quatre pôles avec une vitesse d'arbre de 1500 tr/min (synchrone) sont utilisés, et dans les installations de pompes électriques centrifuges submersibles, des moteurs électriques à deux pôles avec une vitesse d'arbre de 3000 tr/min sont utilisés.

Tous ces compresseurs sont monocylindres, ont un diamètre de cylindre de 36 mm, un code piston de 19 mm, un volume décrit par le piston, 0,87 dm3 - s. Des moteurs électriques bipolaires triphasés AVK2 - 0 7 sont utilisés; AEC2 - 0,7 et AEC2 - 1 (respectivement), dont les caractéristiques sont données dans le tableau. V-14.

EPU dispose d'un mécanisme de contrôle automatique du ramassage. L'EPU fonctionne à partir d'un moteur électrique bipolaire monophasé asynchrone Avec démarrage par condensateur Vitesse du rotor 2800 tr/min. Pour réduire le bruit de fond, le moteur électrique est enfermé dans un écran en permalloy.

Si, par exemple, il y a 12 fentes dans le stator d'un moteur électrique bipolaire, alors il y a six fentes par pôle, et ces six fentes doivent accueillir les côtés des bobines des trois phases qui créent ce pôle. Par conséquent, lors de la conception et de l'élaboration de circuits d'enroulement, le nombre d'encoches par pôle et par phase est une valeur caractéristique et décisive.

Moteurs électriques ventilés protégés et fermés avec les mêmes valeurs la puissance et la vitesse de rotation ont les mêmes dimensions d'installation. L'exception à cela règle générale sont des moteurs électriques bipolaires dans une conception fermée et ventilée, dans lesquels la puissance est inférieure d'un cran à celle des moteurs électriques dans une conception protégée. Dans le même temps, pour les moteurs électriques bipolaires A et AO de dimensions 6, 7, 8 et 9 à une puissance de 14, 28, 55 et 100 kW, les dimensions d'installation sont les mêmes.

Nous commençons le calcul avec des moteurs électriques à courant continu, car leur calcul est plus simple et plus clair que les moteurs électriques courant alternatif. Voici une explication détaillée de toutes les valeurs calculées, que l'on retrouvera ensuite dans les moteurs à courant alternatif. Le calcul est donné pour des moteurs électriques bipolaires à excitation série.

Des pompes électriques à vis sont également utilisées, qui ne diffèrent pas extérieurement des ESP conventionnels. Dans ce cas, le pétrole des puits à la surface est fourni non pas par une pompe centrifuge, mais par une pompe à vis (monovis). Ces pompes utilisent quatre pôles moteurs synchrones avec une vitesse d'arbre de 1500 tr/min, et dans les ESP conventionnels - moteurs électriques bipolaires avec une vitesse d'arbre de 3000 tr/min.

Les balais doivent être pressés contre la surface du collecteur. C'est à cela que servent les porte-balais. Un ressort spiral en fil fin est placé au-dessus de la brosse. Un capuchon 5 est vissé sur le dessus du tube, ce qui empêche la brosse et le ressort de tomber hors du tube. Le porte-balais est enfoncé dans la paroi du carter du moteur. Dans un moteur bipolaire, il doit y avoir deux porte-balais avec balais. Ils doivent être installés de manière à ce que les balais soient entre les pôles du système magnétique du moteur électrique. Les porte-balais doivent être isolés les uns des autres et du carter du moteur. Pour drainer le courant, un conducteur isolé doit être vissé ou soudé au porte-balais.

Les moteurs asynchrones sont largement utilisés dans toutes les branches de la technologie. Cela est particulièrement vrai pour les moteurs asynchrones triphasés de conception simple et durables avec des rotors à cage d'écureuil, qui sont plus fiables et moins chers que tous moteurs électriques et ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Le nom "asynchrone" est dû au fait que dans un tel moteur, le rotor tourne en décalage avec le champ rotatif du stator. Où il n'y a pas réseau triphasé, moteur asynchrone peut être connecté à un réseau de courant monophasé.

stator moteur asynchrone Il est constitué, comme dans une machine synchrone, d'un boitier assemblé à partir de tôles d'acier électrique vernies de 0,5 mm d'épaisseur, dans les rainures desquelles est posé le bobinage. Stator à enroulement triphasé asynchrone moteur triphasé, décalés spatialement de 120°, sont reliés entre eux par une étoile ou une boule de commande.

Dans la Fig.1. montré schéma machine bipolaire - quatre emplacements pour chaque phase. Lorsque les enroulements du stator sont alimentés à partir d'un réseau triphasé, un champ tournant est obtenu, car les courants dans les phases de l'enroulement, qui sont spatialement décalés de 120 ° les uns par rapport aux autres, sont déphasés les uns par rapport aux autres de 120 °.

Pour vitesse synchrone NC champs moteurs avec R paires de pôles est valable à une fréquence courante F: n c =f/p

A une fréquence de 50 Hz, on obtient pour p = 1, 2, 3 (machines à deux, quatre et six pôles) des fréquences de rotation de champ synchrone NC= 3000, 1500 et 1000 tr/min.

Le rotor d'un moteur électrique asynchrone est également constitué de tôles d'acier électrique et peut être réalisé sous la forme d'un rotor à cage d'écureuil (avec une cage d'écureuil) ou d'un rotor à bagues collectrices (rotor à phases).

À rotor à cage d'écureuil l'enroulement est constitué de tiges métalliques (cuivre, bronze ou aluminium), qui sont situées dans des rainures et sont reliées aux extrémités par des anneaux de court-circuit (Fig. 1). La connexion est réalisée par brasage fort ou soudage. Dans le cas de l'aluminium ou des alliages d'aluminium, les tiges de rotor et les anneaux de court-circuit, y compris les aubes de soufflante situées dessus, sont fabriqués par moulage par injection.

Le rotor d'un moteur électrique à bagues collectrices comporte un enroulement triphasé dans les gorges, semblable à l'enroulement du stator, relié par exemple par une étoile ; le début des phases sont reliés à trois anneaux de contact fixés sur l'arbre. Lors du démarrage du moteur et pour le réglage de la vitesse, des rhéostats peuvent être connectés aux phases de l'enroulement du rotor (par l'intermédiaire de bagues collectrices et de balais). Après un démarrage réussi, les bagues collectrices sont court-circuitées de sorte que l'enroulement du rotor du moteur remplit les mêmes fonctions que dans le cas d'un rotor à cage d'écureuil.

A l'un ou à l'autre Appareil électroménager travaillé, il nécessite un mécanisme d'entraînement spécial. L'un de ces mécanismes est moteur pas à pas. Dans ce matériel, vous apprendrez ce que c'est, quel principe de son fonctionnement et dans quelles catégories il est divisé.

Le moteur pas à pas peut être unipolaire ou bipolaire. Il s'agit d'un moteur à courant continu électrique et sans balais capable de diviser une révolution complète en plusieurs étapes identiques. Il comprend les détails suivants :

Le moteur pas à pas est principalement utilisé aux fins suivantes :

travail de la fraiseuse;
travaux de meulage;
assure le fonctionnement des divers appareils électroménagers;
travaux de moyens mécaniques industriels;
assure le transport.

Principe d'entraînement

Le principe de fonctionnement de ce variateur est le suivant. Lorsque la tension est appliquée aux bornes, les balais du moteur pas à pas lui-même commencent à bouger constamment. moteur mouvement oisif possède une propriété unique : il convertit les impulsions entrantes, ayant une orientation principalement rectangulaire, à une position prédéterminée de l'arbre d'entraînement attaché.

Chacune des impulsions entrantes est capable de déplacer l'arbre selon un certain angle. Les appareils qui sont équipés d'une telle boîte de vitesses ont une efficacité maximale à condition qu'il y ait plusieurs électro-aimants à engrenages qui sont disposés autour d'une pièce centrale en fer qui a une forme d'engrenage. Le circuit de commande externe alimente l'électroaimant. S'il est nécessaire de faire tourner l'arbre du moteur, l'électro-aimant auquel l'énergie est appliquée attire les dents de la roue. Lorsqu'ils sont alignés avec l'électroaimant, ils sont décalés par rapport à la partie magnétique ultérieure du moteur.

Le premier électroaimant s'éteint, puis le second s'allume, après quoi l'engrenage commence à tourner, tout en s'alignant avec la roue précédente. Alors cette action est répétée. nombre de fois requis. Chacune de ces rotations est appelée un pas constant, tandis que la vitesse de rotation d'un moteur pas à pas peut être calculée en comptant le nombre de pas nécessaires pour accomplir sa révolution.

Pour contrôler le fonctionnement du moteur pas à pas, un pilote spécial est utilisé. Cela est nécessaire dans les cas où vous configurez un entraînement pour faire fonctionner une machine ou l'utilisez pour démarrer une éolienne.

Types de moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas sont divisés en types suivants :

avec un aimant permanent ;
entraînement hybride synchrone ;
moteur variable.

Tous sont quelque peu différents les uns des autres, y compris les principes de leur travail.

Par exemple, les entraînements à aimants permanents sont équipés d'une pièce magnétique spéciale dans le rotor. Tel les moteurs fonctionnent sur le principe de l'attraction ou de la répulsion stator et rotor d'un moteur basé sur un électroaimant.

Le moteur variable a un rotor en fer conventionnel et son fonctionnement est construit sur le principe de la fondamentalité. Lorsque le niveau minimum de répulsion est autorisé avec le plus petit écart, alors que les points du rotor ont une attraction sur les pôles du stator.

Mais un entraînement hybride peut combiner les deux principes de fonctionnement, il est considéré comme le modèle de moteur pas à pas le plus cher.

Moteurs pas à pas biphasés

Le moteur biphasé est très simple, il peut être installé par une personne sans expérience particulière. Que vous l'ayez assemblé vous-même ou que vous l'ayez acheté dans le commerce, il dispose de deux types d'enroulements de bobine :

unipolaire;
bipolaire.

Si un moteur pas à pas a un enroulement avec une prise magnétique centrale affectant chaque phase, il s'agit alors d'un entraînement unipolaire. Chaque section d'enroulement doit être allumée pour assurer la bonne direction du champ magnétique. Dans ce variateur, le pôle magnétique est capable de fonctionner sans nécessiter de commutation supplémentaire, donc les directions du courant et la commutation des circuits sont rendues très simples, en utilisant un transistor pour chaque enroulement. Les changements de phase suivants sont pris en compte :

trois fils par phase ;
six par sortie.

Le microcontrôleur du moteur d'entraînement peut être utilisé pour activer le transistor dans une séquence particulière.

Et les enroulements peuvent également être connectés en touchant les fils de connexion avec les aimants permanents du variateur. Lors de la connexion des bornes de la bobine, il sera difficile de faire tourner l'arbre. Résistance entre l'extrémité de la bobine et le fil commun égal à la moitié de la résistance extrémités de bobine et de fil. Cela ressemble à ça parce que fil commun Il a grande longueur que la demi-pièce utilisée pour connecter les bobines.

Les moteurs pas à pas bipolaires ont un enroulement monophasé, dans lequel le courant est fourni de manière inversée à l'aide d'un pôle magnétique. Le système de contrôle dans ce cas sera complexe à l'aide d'un pont de liaison. Il y a deux fils par phase, mais ils ne sont pas communs. En mélangeant le signal du moteur pas à pas à des fréquences élevées, l'effet de friction du système peut être réduit.

De plus, un autre type de moteur pas à pas est triphasé, mais sa portée est trop étroite :

pendant le fonctionnement des fraiseuses CNC;
sur certains véhicules où un papillon des gaz est utilisé ;
sur le lecteur et les imprimantes de certaines marques.

Moteurs pas à pas réactifs : caractéristiques et principe de fonctionnement

Il convient de noter que les moteurs pas à pas actifs présentent un gros inconvénient: il s'agit d'un pas important, atteignant plusieurs dizaines de degrés. En revanche, réactif les moteurs pas à pas sont capables de réduire la fréquence du rotor, grâce à quoi le pas devient angulaire de moins d'un degré.

La principale caractéristique de la propulsion par jet est que les dents sont placées sur les pôles du stator. Le moment de synchronisation dans celui-ci est fourni par la différence de résistance magnétique le long de l'axe transversal et longitudinal de l'entraînement.

Le moteur pas à pas réactif a un inconvénient majeur : il pas de couple de synchronisation si les enroulements du stator sont hors tension.

Il est possible d'augmenter le degré de réduction du moteur, quel qu'il soit, actif ou réactif, en utilisant des structures à plusieurs packages, lorsque les dents du stator sont décalées l'une vers l'autre d'une partie de la division, et que le rotor de chaque package ne ne bougent pas et les axes de leurs pôles sont les mêmes. Similaire le design est très complexe en termes de création et n'est pas bon marché sous forme finie, il nécessitera également un commutateur complexe.

À ce jour, vous pouvez trouver en vente un grand nombre de modèles de moteurs différents, qui diffèrent par des paramètres tels que:

nombre de phases ;
type de placement d'enroulement ;
manières de fixer le rotor, etc.

Dans les moteurs pas à pas à induction, le couple est créé par l'interaction d'un champ magnétique, qui est créé par les enroulements du stator, et d'un aimant permanent situé dans la partie dentée de l'entrefer.

Le couple de synchronisation dans un moteur inducteur est lui-même réactif, ce qui entraîne un enroulement statorique, tandis que l'aimant permanent est capable de produire un couple de fixation, maintenant ainsi le rotor en place. position souhaitée sans courant.

Contrairement à un moteur pas à pas réactif, un inducteur, avec un pas similaire, a un couple de synchronisation plus important, ainsi qu'une amélioration Caractéristiques.

Moteurs pas à pas linéaires synchrones

Afin d'automatiser certains processus de production dans une entreprise, il devient parfois nécessaire de déplacer des objets dans un avion. Pour faire ça vous devez utiliser un convertisseur spécial mouvement de rotation en translation, qui est obtenu en appliquant la cinématique.

Avec les moteurs pas à pas linéaires, vous pouvez convertir la commande d'impulsion directement en mouvement linéaire, ce qui simplifiera grandement le schéma cinématique de divers entraînements électriques.

Le stator de cet entraînement se présente sous la forme d'une plaque magnétiquement douce et les fils sont magnétisés par le fonctionnement d'un aimant permanent.

Les divisions des dents dans le stator et la partie mobile sont les mêmes, tandis que ils peuvent être décalés d'une demi-division dans un fil de rotor. Le flux de polarisation et sa résistance magnétique, dans ce cas, ne dépendent pas de l'emplacement de la partie mobile du moteur.

Pour déplacer un objet dans un plan selon deux coordonnées, des moteurs de type bicoordonnées sont utilisés.

La suspension pneumatique magnétique est également utilisée dans les moteurs linéaires. En raison de la force d'attraction magnétique, le rotor est attiré vers le stator. Plus loin de l'air est soufflé sous le rotor à travers les buses sous une forme comprimée, à la suite de quoi une force apparaît qui repousse le rotor du stator. Ainsi, entre eux, il y a un coussin d'air et le rotor est suspendu au-dessus du stator avec un jeu minimum. Cela offre une résistance minimale au mouvement du rotor et un positionnement de haute précision.

Le variateur est capable de fonctionner de manière stable à condition qu'il n'y ait pas de perte de pas lors du calcul de l'angle lorsque des trains d'impulsions sont appliqués aux enroulements de commande. A chaque étape le rotor a un équilibre sûr par rapport au vecteur d'induction magnétique lié à champ magnétique stator.

Le mode de traitement de chaque pas doit correspondre au nombre d'impulsions de commande qui sont appliquées aux enroulements moteurs, et en même temps, jusqu'à l'arrivée de l'impulsion suivante, il doit calculer l'angle de rotation qui lui est donné. Au début de chaque pas, la vitesse angulaire du moteur doit être nulle.

Les oscillations de l'arbre d'entraînement angulaire par rapport à la valeur établie sont autorisées. Ils sont causés par la présence d'énergie cinétique, qui est accumulée par l'arbre du moteur lors de la sortie du coin. Dans ce cas, l'énergie qui peut être convertie en pertes :

magnétique;
mécanique;
électrique.

Plus leur valeur est élevée, plus le processus de transition consistant à exécuter une étape par les extrémités du lecteur est rapide.

Au démarrage, le rotor peut être en retard sur le flux du stator d'un pas ou même plus, ce qui entraîne un écart entre le nombre de pas du rotor et le flux du stator.

Les principales caractéristiques d'un moteur pas à pas sont :

caractéristique mécanique ultime ;
Récupérer.

La caractéristique limite est la dépendance du couple de synchronisation maximal possible aux fréquences des impulsions de commande.

Et la reprise correspond à la fréquence de ces impulsions, ce qui élimine la possibilité de perte ou d'ajout d'une étape lors du traitement. Ramasser considéré comme un indicateur clé mode de transition dans le moteur. Il est capable de croître avec le couple de synchronisation, la réduction du pas, le moment d'inertie des particules déplacées ou tournées linéairement, ainsi que le moment de résistance statique.

Caractéristiques de connexion d'un moteur pas à pas

Vous pouvez connecter un moteur de type pas à pas selon l'un ou l'autre schéma, qui dépend du nombre de fils et des méthodes de démarrage.

Les moteurs peuvent avoir quatre à huit fils. S'il n'y en a que quatre, l'utilisation du moteur n'est possible qu'avec un appareil bipolaire. Chaque enroulement de phase, dont il n'y en a que deux, est équipé de deux fils. Les paires câblées doivent être déterminées à l'aide d'un compteur, puis le pilote est connecté étape par étape.

Le moteur, équipé de six fils, comprend deux fils pour chaque enroulement et une prise centrale, également pour chacun d'eux. Il peut être connecté à des appareils unipolaires et bipolaires. Pour entraînement divisé un dispositif spécial doit être utilisé. pour mesurer. Pour un appareil unipolaire, le variateur peut être connecté à l'aide des six fils, et pour un appareil unipolaire, une extrémité et une prise centrale de chaque enroulement suffiront.

Le moteur à cinq fils ne diffère pratiquement pas du précédent, cependant, ses bornes centrales sont connectées de l'intérieur comme un câble solide et ont une sortie vers l'un des fils. Ne séparez pas les enroulements les uns des autres, sinon vous risquez de les casser. Au lieu de cela, il est préférable d'identifier le centre du fil et de le connecter à d'autres conducteurs, ce sera la solution de connexion la plus efficace. Après cela, vous pouvez connecter l'appareil lui-même et vérifier son fonctionnement.

Principales spécifications du moteur

Enroulement primaire à CC crée Tension nominale. Et la vitesse initiale du couple moteur varie avec le courant. Le temps de réduction du couple linéaire à des vitesses plus élevées dépend de ce qu'est le circuit du moteur et de l'inductance de ses enroulements. Certaines marques de moteurs avec protection IP65 sont capables de fonctionner dans les conditions les plus difficiles.

Si vous souhaitez choisir un modèle de moteur pas à pas prêt à l'emploi de production nationale, attention aux principales caractéristiques techniques les modèles les plus connus :

ShD-1 - le degré de pas est de 15, 4 phases, le couple est de 40 Nt ;
DSh-0,04A - pas de degré 22,5, 4 phases, couple 100 Nt ;
DSHI 200 - pas de 1,8 degrés, 4 phases, couple 0,25 Nt ;
DSh-6 - degré de pas - 18, 4 phases, couple 2300 Nt.

Les modèles tels que:

DShR-40 à quatre phases ;
SM-200-0.22 ;
R&D Purelogic avec encodeur ;
NEMA 23 ;
STH-39D1112 ;
SP-57 ;
SanyoDenkiSM28.

Lors de la sélection moteur souhaité, il faut calculer les paramètres de puissance, de tension et de couple.

L'un des problèmes liés au fonctionnement d'un moteur pas à pas est le contrôle des appareils en l'absence de contrôleur. Pour faire face à cela, vous devez prendre un bloc de connexion logique spécial, qui aide à contrôler le moteur en l'absence d'un microcircuit approprié. Cependant, il est préférable de contrôler le fonctionnement des moteurs pas à pas à l'aide d'un contrôleur spécial.

Le coût moyen d'un moteur pas à pas dans les grandes villes de Russie et d'Ukraine

Le coût de cet appareil dépend directement d'indicateurs tels que:

Le coût moyen d'un moteur pas à pas unipolaire est de :

Moscou - 3000 USD;
Saint-Pétersbourg - 3500 USD;
Kyiv - 3500 USD ;
Kharkiv - 4000 cu.

Nous avons donc expliqué ce qu'est un moteur pas à pas, sur quel principe il fonctionne, dans quelles catégories il est divisé et de quelles propriétés il diffère. Nous espérons que cela vous permettra de choisir plus facilement quand vous devez acheter cet appareil.