無刷水泵驅(qū)動器工作原理是什么？

來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發(fā)布時間：2019-02-18 20:51

無刷水泵驅(qū)動器工作原理是什么？

無刷水泵驅(qū)動器又叫執(zhí)行驅(qū)動器，或叫控制驅(qū)動器。在自動控制系統(tǒng)中，無刷水泵驅(qū)動器是一個執(zhí)行元件，它的作用是把信號（控制電壓或相位）變換成機械位移，也就是把接收到的電信號變?yōu)殡姍C的一定轉(zhuǎn)速或角位移。其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。無刷水泵驅(qū)動器有直流和交流之分。無刷水泵驅(qū)動器又稱執(zhí)行驅(qū)動器，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動器軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流無刷水泵驅(qū)動器兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，
無刷直流電機工作的基本原理與有刷直流電機相同; 即內(nèi)軸位置反饋。在有刷直流電機的情況下，使用機械換向器和電刷實現(xiàn)反饋。使用無刷直流電機，可以使用多個反饋傳感器實現(xiàn)。最常用的傳感器是霍爾傳感器和光學編碼器。
 
注意：當載流導體暴露在磁場中時，電荷載體會受到基于導體兩側(cè)產(chǎn)生的電壓的作用力。
 
如果磁場方向反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的電壓也會反轉(zhuǎn)。對于無刷直流電機中使用的霍爾效應傳感器，無論何時轉(zhuǎn)子磁極（N或S）通過傳感器附近，它們都會產(chǎn)生高或低電平信號，可用于確定軸的位置。在換向系統(tǒng)中 - 基于使用反饋傳感器識別的電機位置的換向系統(tǒng) - 三個電繞組中的兩個一次通電。

請問交流無刷水泵電機和無刷直流無刷水泵電機在功能上有什么區(qū)別？答：交流無刷水泵要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小。直流無刷水泵是梯形波。但直流無刷水泵比較簡單，便宜。
永磁交流無刷水泵驅(qū)動器20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅(qū)動技術的發(fā)展，永磁交流無刷水泵驅(qū)動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流無刷水泵驅(qū)動器和無刷水泵驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流無刷水泵系統(tǒng)已成為當代高性能無刷水泵系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流無刷水泵面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流無刷水泵系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波驅(qū)動器無刷水泵驅(qū)動。交流無刷水泵驅(qū)動裝置在傳動領域的發(fā)展日新月異。永磁交流無刷水泵驅(qū)動器同直流無刷水泵驅(qū)動器比較，主要優(yōu)點有：
⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。
⑵定子繞組散熱比較方便。
⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。
⑷適應于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。

一、交流無刷水泵驅(qū)動器

交流無刷水泵驅(qū)動器定子的構造基本上與電容分相式單相異步驅(qū)動器相似，如圖1所示。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流無刷水泵驅(qū)動器又稱兩個無刷水泵驅(qū)動器。

交流無刷水泵驅(qū)動器的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使無刷水泵驅(qū)動器具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應的性能，它與普通驅(qū)動器相比，應具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構有兩種形式：一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子，如圖2所示?？招谋无D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。

交流無刷水泵驅(qū)動器在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，無刷水泵驅(qū)動器將反轉(zhuǎn)。

交流無刷水泵驅(qū)動器的工作原理與分相式單相異步驅(qū)動器雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以無刷水泵驅(qū)動器與單機異步驅(qū)動器相比，有三個顯著特點：
1、起動轉(zhuǎn)矩大
由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線，與普通異步驅(qū)動器的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0＞1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。

2、運行范圍較寬
較差率S在0到1的范圍內(nèi)無刷水泵驅(qū)動器都能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象

正常運轉(zhuǎn)的無刷水泵驅(qū)動器，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當無刷水泵驅(qū)動器失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線）如圖4所示，與普通的單相異步驅(qū)動器的轉(zhuǎn)矩特性（圖中T′－S曲線）不同。這時的合成轉(zhuǎn)矩T是制動轉(zhuǎn)矩，從而使驅(qū)動器迅速停止運轉(zhuǎn)。

交流無刷水泵驅(qū)動器的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。
交流無刷水泵驅(qū)動器運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流無刷水泵驅(qū)動器相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。