МІНІСТЕРСТВООСВІТИ РФ
МОСКОВСЬКИЙЕнергетичний ІНСТИТУТ
(ТЕХНІЧНИЙУНІВЕРСИТЕТ)
Кафедраелектричних та електронних апаратів
Електроприводмікрохвильовій печі
Москва -2006.
Зміст
1. Функціональнізавдання, які вирішуються ЕМС, умови її роботи
2. Морфологічнеопис системи на основі узагальненої схеми ЕМС.Опис елементів принцип дії. Статичні характеристики
3. Математичний опис і схемареалізації ПЕД
4. Критеріїоцінки ЕМС
5. Висновок про технічний рівеньрозглянутої системи
6. Рекомендаціїщодо поліпшення системи
Висновки
Списоквикористаної літератури
Додатка
1. Функціональні завдання, які вирішуються ЕМС, умови її роботи
Мікрохвильова піч служитьдля розігріву їжі і розморожування продуктів. Мікрохвильові печі використовують восновному в домашніх умовах і в офісах. Основні вимоги, що пред'являються домікрохвильовим печей це забезпечення безшумності роботи, велике робочепростір і споживання мінімальній потужності. Від приводу ж мікрохвильовоїпечі потрібно невисока швидкість обертання обертового столика, який такожпрацює в режимі реверсу. Також необхідно щоб привід мікрохвильовій печімав невеликі габарити, наприклад великий радіус і малу висоту. Плюс до всьогоцього в деяких моделях мікрохвильових печей передбачений ручний остановобертального столика. Такий режим використовується для використання посуду, яказаповнює весь внутрішній простір печі. Ця можливість використовується тількидля ручного приготування їжі.
Циклограма роботимікрохвильової печі представлена ​​на рис. 1.
2. Морфологічнеопис системи на основі узагальненої схеми ЕМС. Опис елементів принципдії. Статичні характеристики
ЕМС мікрохвильовій печіскладається з наступних елементів:
1). В, В 2 -випрямляч.
2). Ф, Ф 2 -фільтр.
3). І - інвертор.
4). ТрВч - трансформаторвисокої частоти.
5). К - комутатор.
6). ПЕД -магнітоелектричних двигун.
7). РВ - робочий орган.
8). ДПР - датчикположення ротора.
9). МК - мікроконтролер.
Функціональна схема ЕМСпредставлена ​​на рис. 2.
Доведемо необхідність ідостатність усіх елементів. Перш за все, варто відзначити, що я вибраввентильний двигун (ВД). Це обумовлено наступним:
1). Маса ВД менше масиАД.
2). Надійність ВД такаж, чи пошт така ж, як і у АД.
3). ККД ВД вище, ніж ККДАД.
4). Вартість ВД меншевартості АД.
Цими критеріямипідтверджується обгрунтованість вибору в якості приводу мікрохвильовій печі - ВД.
Від привода мікрохвильовоїпечі потрібне забезпечення низькій швидкості обертання.
Виходячи з цього, зробимодвигун таким, щоб він працював у зоні близької до зони пуску (зона I на статичній характеристиці).Статична (механічна) характеристика ВД представлена ​​на рис. 3.
Умовно, функціональнусхему ЕМС можна поділити на 2 частини (див. відповідне позначення на рис.2):
А). Перетворювач.
В). Сам вентильним двигун (ВД), що представляєз себе синхронний двигун з електронним комутатором напруги, до якогопідключена обмотка статора СД. Мікроконтролер забезпечує управліннякомутатором. А датчиком положення ротора, встановлений на валу двигуна ікеруючий роботою комутатора в залежності від положення ротора. ДПРгенерує періодичні сигнали, за якими відкриваються і закриваються ключікомутатора, що підключає до мережі відповідні обмотки статора. В результатіцього магнітне поле статора обертається з тією ж середньою швидкістю, що і ротор.
При такій класифікаціїне коштувати забувати про робочому органі.
Що стосується пункту А)нашої класифікації, то важливо відзначити, що можна було б використовувати одинфільтр і один випрямляч, але тоді конструкція вийшла б громіздка. Азгідно нашій схемі ми маємо наступне: на вхід випрямляча надходитьзмінну напругу 220 В, випрямляч робить з нього постійне 310В. Фільтрусуває перешкоди, зменшуючи пульсації вихідної напруги. Інвертор же, зновуробить напруга змінним. Далі варто трансформатор високої частоти звисновком нульової точки. Далі процес повторюється і вже з виходу фільтра Ф2сигнал надходить на комутатор. Згідно нашій схемі, ця її частина маєхорошу ефективність і компактність, тому її габарити сумірні з габаритамиакумулятора стільникового телефону. А адже для нашої ЕМС малі габарити дужеважливі.
Принцип роботи ВД.
Принцип роботи ВД,заснований на використанні датчика положення ротора (ДПР), перетворювачакоординат і силового напівпровідникового перетворювача. Вони спільноформують на обмотках статора машини фазні напруги таким чином, щобрезультуючий вектор напруги завжди був зрушений на кут 90 В° і нерухомийвідносно осі магнітного поля ротора.
Комутація виконуєтьсятак, що потік порушення ротора - Ф підтримується постійним відноснопотоку якоря. В результаті взаємодії потоку якоря і збудження створюєтьсяобертаючий момент M, який прагне розвернути ротор так, щоб потоки якоряі збудження збіглися, але при повороті ротора під дією ДПР відбуваєтьсяперемикання обмоток і потік якоря повертається на наступний крок.
У цьому випадку ірезультуючий вектор струму буде зрушений і нерухомий відносно потокуротора, що і створює момент на валу двигуна.
У руховому режиміроботи МДС статора випереджає МДС ротора на кут 90 В°, який підтримується здопомогою ДПР. В гальмівному режимі МДС статора відстає від МДС ротора, кут 90 В° такж підтримується за допомогою ДПР.
Комутатор.
Джерело живлення виробляє постійну напругу.Отже, для перетворення постійної напруги джерелаелектроенергії в змінну для живлення обмотки якоря двигуна необхіднийкомутатор, керований по частоті, побудований на ключових елементах, якіперіодично підключають постійна напруга до навантаження.
В якості ключових елементів в перетворювальнихпристроях використовують, як правило, силові транзистори, що працюють в режиміперемикання з області насичення в область відсічення.
Датчик положення ротора.
Існуєбезліч конструкцій датчиків положення ротора, принцип роботи яких полягаєв наступному: фіксуються певні положення ротора відносно статора, іу відповідні моменти часу датчик формує сигнали, що сприймаютьсясистемою управління (мікроконтролером).
Найбільшу популярність придбали датчики Холла іфотоелектричні, так як вони практично безінерційні та дозволяють позбутисявід запізнювання в каналі зворотного зв'язку по положенню ротора.
Конструктивно він повинен бути простий і технологічний увиготовленні, надійний в роботі. Схема комутатора буде простіше і надійніше, якщопоряд з максимальною віддачею потужності, ДПР буде формувати сигнали заданоїформи. У більшості випадків цей сигнал повинен мати форму прямокутнихімпульсів з високою кратністю максимального і мінімального рівнів, а також звеликою крутизною наростання і спаду фронтів. ДПР складається з двох елементів.Один з них керуючий - пов'язаний з ротором двигуна і при досягненні нимзаданого кутового положення входить у взаємодію з іншим елементом -чутливим, пов'язаним зі статором.
Мікроконтролер.
Мікроконтролер - мікросхема, призначена для управлінняелектронними пристроями. Типовий мікроконтролер поєднує в собі функціїпроцесора і периферійних пристроїв, може містити ОЗУ і ПЗУ. По суті, цеоднокристальний комп'ютер, здатний виконувати прості завдання. Використанняоднієї мікросхеми, замість цілого набору, як у випадку звичайних процесорів,застосовуваних у персональних комп'ютерах, значно знижує розміри,енергоспоживання і вартість пристроїв, побудованих на базі мікроконтролерів.
Мікроконтролери є основою для побудови вбудовуванихсистем, їх можна зустріти в багатьох сучасних приладах, таких, як телефони,пральні машини і т. п. Велика частина випускаються у світі процесорів -мікроконтролери.
