Motor DC asincron fără perii. Motoare DC periate

Există două tipuri de motoare în dispozitivele cu mai multe rotoare: colector și fără perii. Principala lor diferență este că pentru un motor colector, înfășurările sunt pe rotor (partea rotativă), iar pentru un motor fără perii, pe stator. Fără a intra în detalii, vom spune că un motor fără perii este de preferat unui motor de colector, deoarece îndeplinește cel mai mult cerințele stabilite înaintea acestuia. Prin urmare, în acest articol ne vom concentra pe acest tip de motoare. Puteți citi mai multe despre diferența dintre motoarele fără perii și cele cu perii.

În ciuda faptului că utilizarea motoarelor BC a început relativ recent, însăși ideea dispozitivului lor a apărut cu mult timp în urmă. Cu toate acestea, apariția comutatoarelor cu tranzistori și a magneților puternici din neodim a făcut posibilă utilizarea lor comercială.

Dispozitiv BC - motoare

Designul unui motor fără perii constă dintr-un rotor pe care sunt fixați magneții și un stator pe care sunt amplasate înfășurările. În funcție de poziția relativă a acestor componente, motoarele BC sunt împărțite în inrunner și outrunner.

În sistemele cu mai multe rotoare, schema Outrunner este folosită mai des, deoarece vă permite să obțineți cel mai mare cuplu.

Avantaje și dezavantaje ale motoarelor BC

Pro:

• Proiectare simplificată a motorului datorită excluderii colectorului din acesta.
• Eficiență mai mare.
• Răcire bună
• Motoarele BC pot funcționa în apă! Cu toate acestea, nu uitați că din cauza apei pe Componente mecanice motorul se poate rugini și strica după un timp. A evita situatii similare se recomanda tratarea motoarelor cu un lubrifiant hidrofug.
• Cea mai mică interferență radio

Minusuri:

Dintre minusuri, se remarcă doar imposibilitatea utilizării acestor motoare fără ESC (regulatoare de viteză de rotație). Acest lucru complică oarecum designul și face motoarele BK mai scumpe decât cele de colecție. Cu toate acestea, dacă complexitatea designului este un parametru prioritar, atunci există motoare BC cu regulatoare de viteză încorporate.

Cum să alegi motoare pentru un elicotter?

Când alegeți un demon motoare cu comutatorÎn primul rând, ar trebui să acordați atenție următoarelor caracteristici:

• Curentul maxim - această caracteristică arată ce curent maxim poate suporta înfășurarea motorului într-o perioadă scurtă de timp. Dacă acest timp este depășit, atunci defecțiunea motorului este inevitabilă. Acest parametru afectează și alegerea ESC.
• Tensiunea maximă - precum și curentul maxim, arată câtă tensiune poate fi aplicată înfășurării pentru o perioadă scurtă de timp.
• KV este numărul de rotații ale motorului pe volt. Deoarece acest indicator depinde direct de sarcina pe arborele motorului, este indicat pentru cazul în care nu există sarcină.
• Rezistență - depinde de rezistență Eficiența motorului. Prin urmare, cu cât rezistența este mai mică, cu atât mai bine.

Publicat la 19.03.2013

Cu acest articol, încep o serie de publicații despre motoarele fără perii curent continuu. Într-un limbaj accesibil voi descrie informații generale, dispozitivul, algoritmii de control pentru un motor fără perii. O sa fie luat in considerare tipuri diferite motoare, sunt date exemple de selecție a parametrilor regulatorului. Voi descrie dispozitivul și algoritmul regulatorului, metoda de alegere a întrerupătoarelor de alimentare și principalii parametri ai regulatorului. Concluzia logică a publicațiilor va fi schema de reglementare.

Motoare fără perii s-au răspândit datorită dezvoltării electronicii și, în special, datorită apariției întrerupătoarelor ieftine cu tranzistori de putere. Apariția magneților puternici de neodim a jucat, de asemenea, un rol important.

Cu toate acestea, motorul fără perii nu trebuie considerat o noutate. Ideea unui motor fără perii a apărut în zorii electricității. Dar, din cauza indisponibilității tehnologiei, și-a așteptat timpul până în 1962, când a apărut primul motor comercial fără perii de curent continuu. Acestea. De mai bine de jumătate de secol, au existat diverse implementări în serie ale acestui tip de acționare electrică!

O oarecare terminologie

Motoarele de curent continuu fără perii sunt numite și motoare cu supape, în literatura străină BLDCM (BrushLes Direct Current Motor) sau PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor).

Din punct de vedere structural, un motor fără perii este format dintr-un rotor cu magneți permanenți și un stator cu înfășurări. Vă atrag atenția că într-un motor colector, dimpotrivă, înfășurările sunt pe rotor. Prin urmare, mai departe în text, rotorul este magneți, statorul este înfășurare.

Un regulator electronic este utilizat pentru a controla motorul. În literatura străină Speed ​​​​Controller sau ESC (control electronic al vitezei).

Ce este un motor fără perii?

De obicei oamenii, confruntați cu ceva nou, caută analogii. Uneori trebuie să auzi expresia „ei bine, este ca un sincronizator”, sau chiar mai rău, „pare un stepper”. Deoarece majoritatea motoarelor fără perii sunt trifazate, acest lucru este și mai confuz, ceea ce duce la concepția greșită că regulatorul „alimentează” motorul cu curent alternativ trifazat. Toate cele de mai sus sunt doar parțial adevărate. Faptul este că toate motoarele, cu excepția celor asincrone, pot fi numite sincrone. Toate motoarele de curent continuu sunt sincrone cu auto-sincronizare, dar principiul lor de funcționare diferă de motoarele sincrone curent alternativ pentru care nu există autosincronizare. Ca motor pas cu perii fără perii, probabil că poate funcționa. Dar iată chestia: și o cărămidă poate zbura ... totuși, nu departe, pentru că nu este destinată pentru asta. Ca motor pas cu pas, un motor cu reluctantă comutată este mai potrivit.

Să încercăm să ne dăm seama ce este un motor DC fără perii (Brushles Direct Current Motor). În această frază în sine, răspunsul este deja ascuns - acesta este un motor de curent continuu fără colector. Funcțiile colectorului sunt îndeplinite de electronică.

Avantaje și dezavantaje

Un ansamblu destul de complex, greu și care scânteie, colectorul, este eliminat din designul motorului. Designul motorului este mult simplificat. Motorul este mai ușor și mai compact. Pierderi de comutare semnificativ reduse, deoarece comutatorul și contactele periei sunt înlocuite chei electronice. Drept urmare, obținem un motor electric cu cea mai buna performanta eficiența și puterea nominală pe kilogram de greutate proprie, cu cele mai multe gamă largă schimbarea vitezei de rotație. În practică, motoarele fără perii se încălzesc mai puțin decât frații lor colectori. îndura incarcatura grea pe moment. Utilizarea magneților puternici din neodim a făcut motoarele fără perii și mai compacte. Designul motorului fără perii îi permite să funcționeze în apă și în medii agresive (desigur, doar motorul, regulatorul va fi foarte scump la umed). Motoarele fără perii nu creează practic nicio interferență radio.

Singurul dezavantaj este considerat complex scump unitatea electronică control (buton sau ESC). Cu toate acestea, dacă doriți să controlați turația motorului, electronica este indispensabilă. Dacă nu aveți nevoie să controlați viteza unui motor fără perii, tot nu puteți face fără o unitate de control electronică. Un motor fără perii fără electronică este doar o bucată de fier. Nu există nicio modalitate de a-i aplica tensiune și de a obține o rotație normală ca și alte motoare.

Ce se întâmplă cu un controler de motor fără perii?

Pentru a înțelege ce se întâmplă în electronica regulatorului care controlează motorul fără perii, să ne întoarcem puțin și să înțelegem mai întâi cum funcționează motorul fără perii. De la cursul de fizică de la școală, ne amintim cum acționează un câmp magnetic asupra unui cadru purtător de curent. Un cadru cu curent se rotește într-un câmp magnetic. Cu toate acestea, nu se rotește constant, ci se rotește într-o anumită poziție. Pentru a avea loc o rotație continuă, este necesar să comutați direcția curentului în buclă în funcție de poziția buclei. În cazul nostru, cadrul cu curent este înfășurarea motorului, iar comutatorul este angajat în comutare - un dispozitiv cu perii și contacte. Dispozitivul celui mai simplu motor, vezi figura.

Electronica care controlează motorul fără perii face același lucru - în momente potrivite conectează tensiunea continuă la înfășurările statorului dorite.

Encodere, motoare fără encodere

Din cele de mai sus, este important să înțelegem că este necesar să se aplice tensiune înfășurărilor motorului în funcție de poziția rotorului. Prin urmare, electronica trebuie să poată determina poziția rotorului motorului . Pentru aceasta se folosesc senzori de poziție. Ei pot fi tipuri variate, optice, magnetice etc. În prezent, senzorii discreti bazați pe efectul Hall (de exemplu, SS41) sunt foarte des întâlniți. Un motor trifazat fără perii folosește 3 senzori. Datorită unor astfel de senzori, unitatea de control electronică știe întotdeauna în ce poziție se află rotorul și ce înfășurări trebuie să aplice tensiune la un moment dat. Ulterior, va fi luat în considerare algoritmul de control pentru un motor trifazat fără perii.

Există motoare fără perii care nu au senzori. La astfel de motoare, poziția rotorului se determină prin măsurarea tensiunii la inelul neutilizat acest moment timp de lichidare. Aceste metode vor fi, de asemenea, discutate mai târziu. Ar trebui să acordați atenție unui punct esențial: această metodă este relevantă numai atunci când motorul se rotește. Când motorul nu se rotește sau se rotește foarte încet, această metodă nu funcționează.

În ce cazuri se folosesc motoare fără perii cu senzori și în ce cazuri fără senzori? Care este diferența lor?

Sunt de preferat motoarele cu encodere punct tehnic viziune. Algoritmul de control pentru astfel de motoare este mult mai simplu. Cu toate acestea, există și dezavantaje: este necesar să se furnizeze energie senzorilor și să poată fire de la senzorii din motor la electronica de control; în cazul defecțiunii unuia dintre senzori, motorul încetează să funcționeze, iar înlocuirea senzorilor, de regulă, necesită demontarea motorului.

În cazurile în care este imposibil din punct de vedere structural să plasați senzori în carcasa motorului, se folosesc motoare fără senzori. Din punct de vedere structural, astfel de motoare practic nu diferă de motoarele cu senzori. Dar unitatea electronică trebuie să poată controla motorul fără senzori. În acest caz, unitatea de control trebuie să respecte caracteristicile model specific motor.

Dacă motorul trebuie să pornească cu o sarcină semnificativă pe arborele motorului (transport electric, mecanisme de ridicare etc.), se folosesc motoare cu senzori.
Dacă motorul pornește fără sarcină pe arbore (ventilație, elice de aer, se foloseste un ambreiaj centrifugal etc.), se pot folosi motoare fara senzori. Rețineți: un motor fără encodere trebuie să pornească fără sarcină pe arbore. Dacă această condiție nu este îndeplinită, trebuie utilizat un motor cu encodere. În plus, în momentul pornirii motorului fără senzori, sunt posibile oscilații de rotație ale axei motorului în laturi diferite. Dacă acest lucru este critic pentru sistemul dvs., utilizați un motor cu senzori.

Trei faze

Motoare trifazate fără perii achiziționate cel mai răspândit. Dar pot fi una, două, trei sau mai multe faze. Cu cât sunt mai multe faze, cu atât rotația câmpului magnetic este mai lină, dar sistemul de control al motorului este mai complex. Sistemul trifazat este cel mai optim din punct de vedere al raportului eficiență/complexitate, motiv pentru care a devenit atât de răspândit. În plus, doar circuitul trifazat va fi considerat, ca fiind cel mai comun. De fapt, fazele sunt înfășurările motorului. Prin urmare, dacă spui „în trei înfășurări”, cred că și acest lucru va fi corect. Trei înfășurări sunt conectate conform schemei „stea” sau „triunghi”. Un motor trifazat fără perii are trei fire - cabluri de înfășurare, vezi figura.

Motoarele cu codificatoare au încă 5 fire (2 pentru alimentarea codificatorului de poziție și 3 semnale ale codificatorului).

Într-un sistem trifazat, tensiunea este aplicată la două din cele trei înfășurări în orice moment dat. Astfel, există 6 opțiuni pentru aplicarea tensiunii continue înfășurărilor motorului, așa cum se arată în figura de mai jos.

Motorul de curent continuu este numit Motor electric care este alimentat de curent continuu. Dacă este necesar, obțineți un motor cu cuplu mare și turație relativ mică. Din punct de vedere structural, Inrunner-urile sunt mai simple datorită faptului că statorul fix poate servi drept carcasă. Pe el pot fi montate dispozitive de montare. În cazul Outrunners, întreaga parte exterioară se rotește. Motorul este fixat de o axă fixă ​​sau de părți ale statorului. În cazul unei roți-motor, fixarea se realizează pentru axa fixă ​​a statorului, firele sunt aduse la stator printr-o axă goală a cărei dimensiune este mai mică de 0,5 mm.

Se numește un motor AC motor electric alimentat de curent alternativ. Există următoarele tipuri de motoare cu curent alternativ:

Există și un UKD (motor cu comutator universal) cu funcția de mod de funcționare atât pe curent alternativ, cât și pe curent continuu.

Un alt tip de motor este motor pas cu pas cu un număr finit de poziții ale rotorului. O anumită poziție indicată a rotorului este fixată prin alimentarea cu energie a înfășurărilor corespunzătoare necesare. Când tensiunea de alimentare este îndepărtată dintr-o înfășurare și transferată în altele, are loc un proces de trecere la o altă poziție.

Un motor AC atunci când este alimentat de o rețea comercială, de obicei, nu realizează viteza peste trei mii rpm. Din acest motiv, dacă este necesar să se obțină frecvențe mai mari, se folosește un motor colector, beneficii aditionale care este ușoară și compactă menținând în același timp puterea necesară.

Uneori un special mecanism de transmisie numit multiplicator, care modifică parametrii cinematici ai dispozitivului la necesar indicatori tehnici. Ansamblurile colectoare ocupă uneori până la jumătate din spațiul întregului motor, astfel încât motoarele de curent alternativ sunt reduse în dimensiune și reduse în greutate prin utilizarea unui convertizor de frecvență și, uneori, datorită prezenței unei rețele cu o frecvență crescută de până la 400 Hz.

Resursa oricărui motor de curent alternativ asincron este vizibil mai mare decât cea a colectorului. Este determinat starea de izolare a înfăşurărilor şi lagărelor. Un motor sincron, atunci când se utilizează un invertor și un senzor de poziție a rotorului, este considerat un analog electronic al unui motor clasic de colector care acceptă funcționarea în curent continuu.

Motor DC fără perii. Informații generale și dispozitivul dispozitivului

Un motor de curent continuu fără perii se mai numește și motor trifazat fără perii. Este un dispozitiv sincron, al cărui principiu de funcționare se bazează pe reglarea frecvenței auto-sincronizate, datorită căruia este controlat vectorul (începând de la poziția rotorului) al câmpului magnetic al statorului.

Controlerele de motor de acest tip sunt adesea alimentate de tensiune constantă de la care și-au luat numele. În literatura tehnică în limba engleză, motorul fără perii se numește PMSM sau BLDC.

Motorul fără perii a fost creat în primul rând pentru a optimiza orice motor de curent continuuîn general. La mecanism executiv pentru un astfel de dispozitiv (mai ales pentru un microdrive de mare viteză cu poziționare precisă) au fost stabilite cerințe foarte mari.

Acest lucru a condus, probabil, la utilizarea unor astfel de dispozitive specifice DC, motoare trifazate fără perii, numite și BLDT-uri. Ele sunt practic identice ca design. motoare sincrone curent alternativ, unde rotația rotorului magnetic are loc într-un stator laminat convențional în prezența înfășurărilor trifazate, iar numărul de rotații depinde de tensiunea și sarcinile statorului. Pe baza anumitor coordonate ale rotorului, sunt comutate diferite înfășurări ale statorului.

Motoarele de curent continuu fără perii pot exista fără senzori separati, totuși, uneori sunt prezente pe rotor, cum ar fi un senzor Hall. Dacă dispozitivul funcționează fără senzor suplimentar, apoi înfășurările statorului acționează ca element de fixare. Apoi, curentul apare din cauza rotației magnetului, când rotorul induce un EMF în înfășurarea statorului.

Dacă una dintre înfășurări este oprită, atunci semnalul care a fost indus va fi măsurat și procesat în continuare, cu toate acestea, un astfel de principiu de funcționare este imposibil fără un profesor de procesare a semnalului. Dar pentru a inversa sau a frâna un astfel de motor electric, nu este necesar un circuit de punte - va fi suficient să furnizați impulsuri de control înfășurărilor statorului în secvența inversă.

În VD (motor cu comutare), inductorul sub formă de magnet permanent este situat pe rotor, iar înfășurarea armăturii este pe stator. Pe baza poziției rotorului, se formează tensiunea de alimentare a tuturor înfăşurărilor motor electric. Când este utilizat în astfel de construcții ale colectorului, funcția acestuia va fi îndeplinită în motorul supapei printr-un comutator cu semiconductor.

Principala diferență între motoarele sincrone și cele fără perii este autosincronizarea acestora din urmă cu ajutorul DPR, care determină frecvența proporțională de rotație a rotorului și a câmpului.

Cel mai adesea, un motor DC fără perii își găsește aplicație în următoarele domenii:

stator

Acest dispozitiv are un design clasic și seamănă cu același dispozitiv al unei mașini asincrone. Compoziția include miez de înfăşurare de cupru(așezat în jurul perimetrului în caneluri), care determină numărul de faze și carcasă. De obicei, fazele sinus și cosinus sunt suficiente pentru rotație și autopornire, totuși, adesea motorul supapei este realizat trifazat și chiar cu patru faze.

Motoare electrice cu inversare forta electromotoareÎn funcție de tipul de așezare a spirelor pe înfășurarea statorului, acestea sunt împărțite în două tipuri:

• formă sinusoidală;
• formă trapezoidală.

La tipurile corespunzătoare de motor, curentul electric de fază se modifică și în funcție de metoda de alimentare sinusoidală sau trapezoidală.

Rotor

Rotorul este de obicei realizat din magneți permanenți cu numărul de perechi de poli de la doi la opt, care, la rândul lor, alternează de la nord la sud sau invers.

Cele mai comune și mai ieftine pentru fabricarea rotorului sunt magneți de ferită, dar dezavantajul lor este nivel scăzut inducție magnetică Prin urmare, dispozitivele realizate din aliaje ale diferitelor elemente de pământuri rare înlocuiesc acum un astfel de material, deoarece pot furniza nivel inalt inducția magnetică, care, la rândul său, permite reducerea dimensiunii rotorului.

DPR

Senzorul de poziție a rotorului asigură părere. Conform principiului de funcționare, dispozitivul este împărțit în următoarele subspecii:

• inductiv;
• fotoelectric;
• Senzor cu efect Hall.

Ultimul tip este cel mai popular datorită acestuia proprietăți inerțiale aproape absoluteși capacitatea de a scăpa de întârzierea canalelor de feedback prin poziția rotorului.

Sistem de control

Sistemul de control este format din întrerupătoare de putere, uneori și din tiristoare sau tranzistoare de putere, inclusiv o poartă izolată, care duce la colectarea unui invertor de curent sau a unui invertor de tensiune. Procesul de gestionare a acestor chei este cel mai adesea implementat prin utilizarea unui microcontroler, care necesită o cantitate imensă de operații de calcul pentru a controla motorul.

Principiul de funcționare

Funcționarea motorului constă în faptul că controlerul comută un anumit număr de înfășurări ale statorului în așa fel încât vectorul câmpurilor magnetice ale rotorului și statorului să fie ortogonal. Cu PWM (modulație pe lățime a impulsului) controlerul controlează curentul care circulă prin motor si regleaza cuplul exercitat asupra rotorului. Direcția acestui moment de acțiune este determinată de marca unghiului dintre vectori. Gradele electrice sunt folosite în calcule.

Comutarea trebuie efectuată în așa fel încât Ф0 (fluxul de excitație al rotorului) să fie menținut constant în raport cu fluxul armăturii. Când o astfel de excitație și fluxul armăturii interacționează, se formează un cuplu M, care tinde să rotească rotorul și, în paralel, să asigure că excitația și fluxul armăturii coincid. Cu toate acestea, în timpul rotației rotorului, diferitele înfășurări sunt comutate sub influența senzorului de poziție a rotorului, drept urmare fluxul armăturii se îndreaptă către pasul următor.

Într-o astfel de situație, vectorul rezultat se deplasează și devine staționar în raport cu fluxul rotorului, care, la rândul său, creează cuplul necesar pe arborele motorului.

Managementul motorului

Controlerul unui motor electric de curent continuu fără perii reglează momentul care acționează asupra rotorului prin modificarea valorii modulației lățimii impulsului. Comutarea este controlată și efectuate electronic, spre deosebire de un motor de curent continuu cu perii convențional. De asemenea, sunt comune sistemele de control care implementează modularea lățimii impulsului și algoritmi de reglare a lățimii impulsului pentru fluxul de lucru.

Motoarele controlate vectorial oferă cea mai largă gamă cunoscută pentru controlul automat al vitezei. Reglarea acestei viteze, precum și menținerea legăturii fluxului nivelul cerut, se datorează convertizorului de frecvență.

O caracteristică a reglării acționării electrice pe baza controlului vectorial este prezența coordonatelor controlate. Ei sunt in sistem fixși transformat în rotație, evidențiind o valoare constantă proporțională cu parametrii controlați ai vectorului, datorită căreia se formează o acțiune de control, iar apoi trecerea inversă.

În ciuda tuturor avantajelor unui astfel de sistem, acesta este, de asemenea, însoțit de un dezavantaj sub forma complexității controlului dispozitivului pentru controlul vitezei într-o gamă largă.

Avantaje și dezavantaje

În zilele noastre, în multe industrii, acest tip de motor este la mare căutare, deoarece motorul de curent continuu fără perii combină aproape toate cele mai multe cele mai bune calități fără contact și alte tipuri de motoare.

Avantaje incontestabile motor fara perii sunteți:

În ciuda semnificative puncte pozitive, în motor DC fără perii are, de asemenea, câteva dezavantaje:

Pe baza celor de mai sus și a subdezvoltarii electronice moderneîn regiune, mulți consideră că merită să folosească un motor de inducție convențional cu un convertor de frecvență.

Motor trifazat fără perii de curent continuu

Acest tip de motor are performanțe excelente, mai ales când se efectuează controlul prin intermediul senzorilor de poziție. Dacă momentul de rezistență variază sau nu este cunoscut deloc și, de asemenea, dacă este necesar să se realizeze cuplu de pornire mai mare este utilizat controlul senzorului. Dacă senzorul nu este utilizat (de obicei în ventilatoare), controlul elimină necesitatea comunicării prin cablu.

Caracteristici de control al unui motor trifazat fără perii fără senzor de poziție:

Caracteristici de control motor trifazat fără perii cu encoder de poziție folosind exemplul unui senzor cu efect Hall:

Concluzie

Motorul DC fără perii are multe avantaje și va deveni alegere demnă pentru utilizare atât de către specialist, cât și de către profan.

Apariția motoarelor fără perii se explică prin nevoia de a crea mașină electrică cu multe beneficii. Un motor fără perii este un dispozitiv fără colector, a cărui funcție este preluată de electronică.

BKEPT - motoare de curent continuu fără perii, pot avea putere, de exemplu, 12, 30 volți.

• Alegere motor potrivit
• Principiul de funcționare
• dispozitiv BKEPT
• Senzorii și absența lor
• Fără senzor
• Conceptul de frecvență PWM
• sistem arduino
• Suport motor

Alegerea motorului potrivit

Pentru a selecta o unitate, este necesar să se compare principiul de funcționare și caracteristicile motoarelor colectoare și fără perii.

De la stânga la dreapta: motor colector și motor FK 28-12 fără perii

Cele colectoare costă mai puțin, dar dezvoltă o viteză scăzută de rotație a cuplului. Funcționează pe curent continuu, au o greutate și o dimensiune mică, reparație accesibilă pentru piese de schimb. Manifestarea unei calități negative se dezvăluie atunci când se primesc un număr mare de cifre de afaceri. Periile intră în contact cu comutatorul, provocând frecare care poate deteriora mecanismul. Performanța unității este redusă.

Periile nu necesită doar reparații din cauza uzurii rapide, dar pot duce și la supraîncălzirea mecanismului.

Principalul avantaj al unui motor de curent continuu fără perii este lipsa cuplului și a pinilor de comutare. Aceasta înseamnă că nu există surse de pierderi, ca în motoarele cu magnet permanenți. Funcțiile lor sunt îndeplinite de tranzistori MOS. Anterior, costul lor era mare, așa că nu erau disponibile. Astăzi, prețul a devenit acceptabil, iar performanța s-a îmbunătățit semnificativ. În absența unui radiator în sistem, puterea este limitată de la 2,5 la 4 wați, iar curentul de funcționare este de la 10 la 30 de amperi. eficienţă motoare fără perii foarte inalt.

Al doilea avantaj îl reprezintă setările mecanice. Axa este montata pe rulmenti lati. Nu există elemente de rupere și ștergere în structură.

Singurul negativ este unitatea de control electronică scumpă.

Luați în considerare un exemplu de mecanică a unei mașini CNC cu ax.

Înlocuirea motorului colectorului cu unul fără perii va proteja axul CNC împotriva ruperii. Sub ax se intelege un arbore cu turatii de cuplu la dreapta si la stanga. Axul CNC are putere mare. Viteza cuplului este controlată de servotesterul, iar viteza este controlată de controlerul automat. Costul unui CNC cu ax este de aproximativ 4 mii de ruble.

Principiul de funcționare

Principala caracteristică a mecanismului este absența unui colector. Și magneții permanenți sunt instalați la ax, care este rotorul. În jurul lui sunt înfășurări de sârmă care au câmpuri magnetice diferite. onoruri motoare fără perii 12 volți este senzorul de control al rotorului situat pe acesta. Semnalele sunt introduse în unitatea de control al vitezei.

dispozitiv BKEPT

Dispunerea magneților din interiorul statorului este de obicei folosită pentru motoarele bifazate cu o suma mica stâlpi. Principiul cuplului în jurul statorului este utilizat atunci când este necesar să se obțină un motor bifazat cu viteză mică.

Pe rotor sunt patru poli. Magneții în formă de dreptunghi sunt instalați prin alternarea polilor. Cu toate acestea, numărul de poli nu este întotdeauna egal cu numărul de magneți, care poate fi 12, 14. Dar numărul de poli trebuie să fie par.Mai mulți magneți pot alcătui un pol.

Imaginea prezintă 8 magneți formând 4 poli. Momentul de forță depinde de puterea magneților.

Senzorii și absența lor

Controlerele de călătorie sunt împărțite în două grupuri: cu și fără senzor de poziție a rotorului.

Forțele de curent sunt aplicate înfășurărilor motorului la poziție specială rotor.Este determinat de sistem electronic folosind un senzor de poziție. Sunt de diverse tipuri. Un controler de călătorie popular este un senzor cu efect Hall discret. Un motor trifazat de 30 volți va folosi 3 senzori. Unitatea electronică are în mod constant date despre poziția rotorului și direcționează tensiunea în timp către înfășurările dorite.

Un dispozitiv comun care își schimbă concluziile la comutarea înfășurărilor.

Un dispozitiv cu buclă deschisă măsoară curentul, viteza. Canalele PWM sunt atașate la partea de jos a sistemului de control.

Trei intrări sunt conectate la senzorul Hall. În cazul unei modificări a senzorului Hall, începe procesul de procesare a întreruperii. Pentru a asigura o gestionare rapidă a răspunsului la întrerupere, un senzor Hall este conectat la pinii inferiori ai portului.

Folosind un senzor de poziție cu un microcontroler

Pentru a economisi la facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă Electricity Saving Box. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât erau înainte de utilizarea economizorului. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, în urma căreia sarcina și, ca urmare, consumul de curent sunt reduse. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică, reducând costul plății acesteia.

Controlerul de putere în cascadă se află în centrul nucleului AVR, care oferă control inteligent al unui motor DC fără perii. AVR este un cip pentru îndeplinirea anumitor sarcini.

Principiul de funcționare al controlerului cursei poate fi cu sau fără senzor. Programul de bord AVR face:

• pornirea motorului cât mai repede posibil, fără a utiliza dispozitive suplimentare externe;
• controlul vitezei cu un potențiometru extern.

vedere separată control automat sma, folosit la mașinile de spălat.

Fără senzor

Pentru a determina poziția rotorului, este necesar să se măsoare tensiunea pe înfășurarea în gol. Aceasta metoda aplicabil atunci când motorul se rotește, altfel nu va funcționa.

Controlerele de călătorie fără senzori sunt mai ușoare, ceea ce explică utilizarea lor pe scară largă.

Controlerele au următoarele proprietăți:

• valoarea curentului continuu maxim;
• valoarea tensiunii maxime de funcționare;
• număr viteza maxima;
• rezistența întrerupătoarelor de alimentare;
• frecvența impulsurilor.

Când conectați controlerul, este important să păstrați firele cât mai scurte posibil. Datorită apariției unor supratensiuni de curent la început. Dacă firul este lung, pot apărea erori în determinarea poziției rotorului. Prin urmare, controlerele se vând cu un fir de 12 - 16 cm.

Controlerele au multe setări software:

• controlul opririi motorului;
• oprire soft sau hard;
• frânare și oprire lină;
• creșterea puterii și eficienței;
• pornire moale, tare, rapidă;
• limita curentă;
• modul de gaz;
• schimbare de direcție.

Controlerul LB11880 prezentat în figură conține un driver puternic de motor fără perii, adică puteți rula motorul direct la microcircuit fără drivere suplimentare.

Conceptul de frecvență PWM

Când cheile sunt pornite, sarcina completă este aplicată motorului. Unitatea atinge viteza maximă. Pentru a controla motorul, trebuie să furnizați un regulator de putere. Acesta este exact ceea ce face modularea lățimii impulsului (PWM).

Frecvența necesară pentru deschiderea și închiderea tastelor este setată. Tensiunea se schimbă de la zero la funcționare. Pentru a controla viteza, este necesar să suprapuneți semnalul PWM pe semnalele cheie.

Semnalul PWM poate fi generat de dispozitiv pe mai multe ieșiri. Sau creați un PWM pentru o cheie separată cu un program. Circuitul devine mai simplu. Semnalul PWM are 4-80 kilohertzi.

Creșterea frecvenței duce la Mai mult procese de tranziție, care dă naștere căldurii. Înălțimea frecvenței PWM crește numărul de tranzitorii, ceea ce duce la pierderi pe taste. O frecvență mică nu oferă controlul fin dorit.

Pentru a reduce pierderile de pe taste în timpul tranzitorii, semnalele PWM sunt aplicate separat la comutatoarele superioare sau inferioare. Pierderile directe sunt calculate prin formula P=R*I2, unde P este puterea de pierdere, R este rezistența comutatorului, I este puterea curentului.

Mai puțină rezistență minimizează pierderile, crește eficiența.

sistem arduino

Adesea, platforma de calcul hardware arduino este folosită pentru a controla motoarele fără perii. Se bazează pe o placă și un mediu de dezvoltare în limbajul Wiring.

Placa arduino include un microcontroler Atmel AVR și elemente de programare și interacțiune cu circuitele. Placa are un regulator de tensiune. Placa Serial Arduino este un circuit inversor simplu pentru convertirea semnalelor de la un nivel la altul. Programele sunt instalate prin USB. Unele modele, cum ar fi Arduino Mini, necesită taxa aditionala pentru programare.

Limbajul de programare Arduino folosește procesarea standard. Unele modele arduino vă permit să controlați mai multe servere în același timp. Programele sunt procesate de procesor și compilate de AVR.

Pot apărea probleme cu controlerul din cauza căderilor de tensiune și a sarcinii excesive.

Suport motor

Un suport de motor este un mecanism care montează un motor. Folosit la instalațiile motoarelor. Suportul motorului este format din tije și elemente de cadru interconectate. Suporturile pentru motor sunt plate, spațiale din punct de vedere al elementelor. Suport motor pentru un singur motor de 30 volți sau mai multe dispozitive. circuit de putere suportul motorului este format dintr-un set de tije. Suportul motorului este instalat într-o combinație de elemente de fermă și cadru.

Motorul DC fără perii este o unitate indispensabilă folosită atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în industrie. De exemplu, mașini CNC, echipamente medicale, mecanisme auto.

BKEPT se disting prin fiabilitate, principiul de funcționare de înaltă precizie, control și reglare automată inteligentă.

Cu siguranță s-a întrebat cum diferă un astfel de motor de alte motoare, de exemplu, de cele care sunt în mașinile de găurit. Motoarele instalate în mașini nu foarte puternice de obicei nu scot scântei și nu sunt la fel de zgomotoase ca aceeași burghiu, care are mai puțină putere decât mașina.

Ce s-a întâmplat? Adevărul este că un motor cu perii este un motor cu perii și un motor fără perii este un motor fără perii. Pentru a rezolva diferite probleme, tipul dvs. de motor este potrivit - undeva se potrivesc mai bine colector și undeva puteți instala numai fără perii.

Motor colector

Motorul colectorului are, de regulă, doar două fire de alimentare, este ușor de controlat, este suficient să reglați tensiunea de alimentare DC sau AC și viteza se va modifica în consecință. Puteți controla chiar și motorul colectorului cu un simplu dimmer. Principalul avantaj al motorului colector este turația mare (zeci de mii pe minut) cu cuplu mare.

Principiul de funcționare al motorului colectorului este foarte simplu. De fapt, rotorul său este un set de cadre de cupru într-un circuit magnetic, care sunt comutate la rândul lor la sursa de alimentare de pe ansamblul colector-perie. Statorul poate fi fie din magneți permanenți, fie cu o înfășurare alimentată de la aceeași sursă cu rotorul, sau de la o sursă separată, iar uneori statorul și rotorul sunt incluse într-un singur circuit în serie (de exemplu, motoarele mașinii de spălat automate) .

Pentru fiecare secțiune a înfășurării rotorului, prin ansamblul colector-perie, la rândul său, în timpul rotației rotorului, electricitate, ca urmare, rotorul este remagnetizat, dobândind poli nord și sud magnetic clar definiți, datorită cărora rotorul se rotește în interiorul statorului (polii rotorului sunt împinși în afară de polii statorului, apoi rotorul este remagnetizat și împins din nou în afară. ). Deoarece rotorul este comutat la sursa de alimentare de fiecare dată în următoarea secțiune, rotația nu se oprește în timp ce colectorul este alimentat.

Principalul dezavantaj al motorului colector

Viteza motorului comutatorului este foarte convenabil de reglat, dar când acestea sunt suficient de mari, periile se fac simțite. Deoarece periile se potrivesc întotdeauna bine pe comutator, turații mari se uzează rapid, se înfundă într-un fel sau altul în timp și în cele din urmă încep să scânteie.

Uzura periilor, si in general a ansamblului colector-perie, duce la scaderea randamentului motorului colectorului. Deci eu însumi ansamblu colector-perie - aceasta este dezavantaj principal motoare cu comutator. Astăzi, motoarele colectoare sunt abandonate în favoarea motoarelor pas cu perii.

Un motor fără perii nu are comutator sau perii. Cel mai simplu exemplu motor fără perii - asincron motor trifazat cu un rotor de cușcă de veveriță. Un alt exemplu de motor fără perii este unul mai modern - motor pas cu pas cu rotor magnetic. Înfășurările statorice ale unui motor fără perii sunt ele însele remagnetizate, astfel încât rotorul se rotește tot timpul și se rotește continuu în acest fel.

Cel mai adesea, motoarele moderne fără perii sunt echipate cu un senzor de poziție a rotorului, în funcție de semnalele de la care funcționează regulatorul de turație a motorului. Semnalul de la senzorul de poziție a rotorului este transmis procesorului de mai mult de 100 de ori pe secundă, rezultând o poziționare precisă a rotorului și un cuplu ridicat. Există, desigur, motoare fără perii fără senzor de poziție a rotorului, un exemplu viu este același motor trifazat asincron. Motoarele fără encoder de poziție sunt mai ieftine decât cele cu encoder.

Avantajele motoarelor fără perii

Deoarece durata de viață a rulmenților rotorului este extrem de lungă, se poate spune că într-un motor fără perii practic nu există piese care se uzează în timp și nu necesită deloc întreținere în timpul funcționării. Aici frecarea este redusă la minimum, nu există nicio problemă de supraîncălzire a colectorului, în general, fiabilitatea și eficiența motoarelor fără perii sunt foarte mari.

Nu există perii de scântei, senzorul de poziție a rotorului va ajuta la precizia controlului - practic nu există dezavantaje, ci doar avantaje. Acesta este prețul calității motoare pas cu pas mai mare decât colectorul (plus driver), dar acest lucru nu este nimic în comparație cu înlocuire regulată arcuri, perii si colectoare pentru motoare colectoare.