Anahtarlamalı relüktans motoru

Anahtarlamalı relüktans motoru (AİM), relüktans torku ile çalışan bir elektrik motorudur. Yaygın fırçalı DC motor tiplerinden farklı olarak, güç rotordan ziyade stator (kasa) içerisindeki sargılara iletilir. O, gücün hareketli bir parçaya aktarması gerekmediğinden mekanik tasarımı büyük ölçüde sıradanlaştırır, ancak farklı sargılara güç sağlamak amacı ile bir tür anahtarlama sisteminin kullanılması gerektiğinden elektrik tasarımını karmaşıklaştırmaktadır. Elektronik cihazlar, AİM konfigürasyonlarını kolaylaştırarak tam olarak zaman değiştirebilir. Başlıca dezavantajı tork dalgalanmasıdır. Düşük hızlarda tork dalgalanmasını sınırlayan kontrolör teknolojisi ile gösterilmiştir. Kaynaklar bunun bir tür step motor olup olmadığı hakkında net bir sonuca varamamıştır.

Aynı mekanik tasarımın benzer bir kullanımı, bir jeneratördür. Akım akışını dönüş ile uyumlu hale getirmek için yük sırayla bobinlere geçirilir. Bu tür jeneratörler, armatür tek parça mıknatıslanabilir malzemeden, oluklu bir silindir olarak yapılabildiğinden, eski tiplerden çok daha yüksek hızlarda çalıştırılabilir. Bu durumda, ARM kısaltması Anahtarlamalı Relüktans Makinesi anlamına gelmektedir (ARÜ, Anahtarlamalı Relüktans Üreteci ile birlikte). Hem motor hem de jeneratör olan bir topoloji, özel bir marş motorunu koruduğu için asıl taşıyıcıyı başlatmak için elverişlidir.

Tarihçe

Motor modeli için ilk patent 1838'de Amerika Birleşik Devletleri'nde W. H. Taylor tarafından alındı.

SR sürücülerinin ilkeleri 1970'lerde tanımlandı ve 1980 ve sonrasında Peter Lawrenson ve diğerleri tarafından geliştirildi. O zamanlar, bazı uzmanlar teknolojiyi olanaksız buldu ve aktif uygulama, kısmen kontrol sorunları ve uygun olmayan uygulama nedeniyle ve düşük üretim sayıları daha çok maliyetle sonuçlandığı için sınırlıydı.

Çalışma prensibi

AİM, stator sargıları için bir DC motorda olduğu gibi çevrelenmiş alan bobinlerine sahiptir. fakat rotorda mıknatıs veya bobin ekli değildir. Yumuşak manyetik malzemeden (genellikle lamine çelik) yapılmıştır, katı çıkıntılı kutuplu bir rotordur (çıkıntılı manyetik kutuplara sahiptir). Stator sargılarına güç uygulandığında, rotorun manyetik isteksizliği, rotor kutbunu en yakın stator kutbu ile eşitlemeye çalışan bir kuvvet yaratır. Dönmeyi devam ettirmek için, bir elektronik kontrol sistemi, sıralı stator kutuplarının sargılarını sırayla açar, böylece statorun manyetik alanı rotor kutbunu ileri çekerek "yönlendirir". Geleneksel motorlarda olduğu gibi sargı akımını değiştirmek için mekanik bir komütatör kullanmak yerine, anahtarlamalı relüktans motoru rotor milinin açısını belirlemek için elektronik bir konum sensörü ve stator sargılarını değiştirmek için katı hal elektroniği kullanır, bu da darbenin dinamik kontrolünü sağlar. ayrıca sargılara dönen bir fazlı sırayla enerji veren görünüşte benzer endüksiyon motorundan değişiktir. Bir ARM'de rotor manyetizasyonu statiktir (motor dönerken göze çarpan bir 'Kuzey' kutbu kalır), bir asenkron motorda kayma vardır (senkron hızın biraz altında döner). AİM'nin kayma olmaması, rotor konumunu tam anlamı ile bilmeyi mümkün kılar ve motorun kontrolü olarak yavaş adım atılmasını kontrol eder.

Basit anahtarlama

A0 ve A1 kutuplarına enerji aktarılırsa, rotor kendisini bu kutuplarla hizalayacaktır. Bu sağlandığında, B0 ve B1'in stator kutuplarına enerji verilmeden önce stator kutuplarının enerjisinin kesilmesi mümkündür. Rotor şimdi statorun b kutupuna yerleştirilmiştir. Bu dizi, başlangıca geri dönmeden önce c ile devam eder. Bu sıra aynı zamanda zıt yönde hareket elde etmek için tersine çevrilebilir. Büyük yükler ve/veya çok yavaşlama/hızlanma bu sıralamayı bozabilir ve adımların kaçırılmasına neden olabilir, öyle ki rotor yanlış açıya atlar, belki de üç ileri yerine iki adım geri gider.

anahtarlamalı relüktans motor sekans diyagramı, vektör versiyonu

Dörtleme(Quadrature)

Dörtlü

Bir "dörtlü" dizi kullanılarak çok daha yüksek kararlılıkta bir sistem bulunabilir. Herhangi bir zamanda iki bobine enerji verildiği gibi, İlk olarak, A0 ve A1 stator kutuplarına enerji verilir. Daha sonra B0 ve B1'in stator kutuplarına enerji verilir, bu da rotoru A ve B arasında hizalanacak biçimde çekecektir. Bunun ardından A'nın stator kutuplarının enerjisi kesilir ve rotor B ile hizalanmaya devam eder. Sıra BC boyunca devam eder, Tam bir dönüşü tamamlanmasını sağlamak için C ve CA. Bu sıra zıt yönde hareket elde etmek için tersine çevrilebilir. Aynı manyetizasyona sahip pozisyonlar arasında daha fazla adım atılabilir, bu nedenle daha yüksek hızlarda veya yüklerde kaçırılan adımların başlangıcı gerçekleşir.

anahtarlamalı relüktans motor sekans diyagramı, vektör versiyonu

Güç devresi

Asimetrik köprü dönüştürücü

Anahtarlamalı bir relüktans motoruna güç sağlamak için en yaygın yaklaşım, asimetrik bir köprü dönüştürücü kullanmaktır. Anahtarlama frekansı, AC motorlara göre 10 kat daha düşük olabilir.

Asimetrik bir köprü dönüştürücüdeki fazlar, anahtarlamalı relüktans motorunun fazlarına karşılık gelir. Fazın her iki tarafındaki güç anahtarlarının her ikisi de açılırsa, ilgili faz etkinleştirilecektir. Akım ayarlanan değerin üzerine çıktığında anahtar kapanır. Artık motor sargısında depolanan enerji, akımı aynı yönde, yani geri EMF (BEMF) olarak adlandırılır. Bu BEMF, yeniden kullanım için diyotlar aracılığıyla kapasitöre geri beslenir, böylece verimliliği artırır.

Bu temel devre, devre aynı eylemi gerçekleştirmesine rağmen daha az bileşen gerektirecek şekilde değiştirilebilir. Bu verimli devre (n+1) anahtar ve diyot konfigürasyonu olarak bilinir.

Her iki konfigürasyonda da bir kapasitör, BEMF'yi yeniden kullanım için depolamak ve besleme voltajındaki dalgalanmaları sınırlayarak elektriksel ve akustik gürültüyü bastırmak için kullanılır.

Bir fazın bağlantısı kesilirse, kapanan bir AC endüksiyon motorunun aksine bir SR motoru daha düşük torkta çalışmaya devam edebilir.