Motor fara perii curent continuu are o înfășurare trifazată pe stator și un magnet permanent pe rotor. Un câmp magnetic rotativ este creat de înfășurarea statorului, la interacțiunea cu care rotorul magnetic începe să se miște. Pentru a crea un câmp magnetic rotativ, pe înfășurarea statorului este aplicat un sistem de tensiune trifazat, care poate avea o formă diferită și se formează căi diferite... Formarea tensiunilor de alimentare (comutarea înfăşurărilor) pt motor colector curentul continuu este produs de unități electronice specializate - controlerul motorului.

Comandați un motor fără periiîn catalogul nostru

În cel mai simplu caz, înfășurările sunt conectate în perechi la sursă tensiune constantă iar pe măsură ce rotorul se rotește în direcția vectorului câmpului magnetic al înfășurării statorului, o tensiune este conectată la o altă pereche de înfășurări. În acest caz, vectorul câmpului magnetic al statorului ia o poziție diferită și rotația rotorului continuă. Pentru determinare momentul potrivit conectarea următoarelor înfășurări, se folosește un senzor de poziție a rotorului, mai des decât alții se folosesc senzori Hall.

Variante posibile și cazuri speciale

Motoarele fără perii disponibile astăzi vin în multe modele diferite.

Prin executare înfăşurarea statorului Se pot distinge motoare cu înfășurare clasică înfășurată pe un miez de oțel și motoare cu înfășurare cilindrica goală fără miez de oțel. O înfășurare clasică are o inductanță mult mai mare decât o înfășurare cilindrică goală și, în consecință, o constantă de timp mai lungă. Din această cauză, pe de o parte, înfășurarea cilindrică goală permite o schimbare mai dinamică a curentului (și, prin urmare, a cuplului), pe de altă parte, atunci când funcționează de la un controler de motor care utilizează modulația PWM de joasă frecvență pentru a netezi ondulațiile curentului. , sunt necesare șocuri de filtru cu un rating mai mare (și, în consecință, o dimensiune mai mare). În plus, o înfășurare clasică, de regulă, are un cuplu de strângere magnetic vizibil mai mare, precum și o eficiență mai mică decât o înfășurare cilindrică goală.

O altă diferență prin care sunt împărțiți diferite modele motoare - aceasta este poziția relativă a rotorului și a statorului - există motoare cu rotor intern și motoare cu rotorul extern... Motoarele cu rotor intern au, în general, viteze mai mari și un moment de inerție mai mic decât modelele cu rotor extern. Ca rezultat, motoarele cu rotor intern au o dinamică mai mare. Motoarele cu rotor extern au adesea o valoare nominală de cuplu puțin mai mare pentru același diametru exterior al motorului.

Diferențele față de alte tipuri de motoare

Diferențele față de DCT-urile colectoare. Plasarea înfășurării pe rotor a făcut posibilă abandonarea periilor și a colectorului și, prin urmare, a scăpa de elementele mobile. contact electric, ceea ce reduce semnificativ fiabilitatea motoarelor de curent continuu cu magneți permanenți. Din același motiv, viteza motoarelor fără perii, de regulă, este semnificativ mai mare decât cea a motoarelor de curent continuu cu magneți permanenți. Pe de o parte, acest lucru vă permite să creșteți putere specifică motor fără perii, pe de altă parte, nu pentru toate aplicațiile o viteză atât de mare este cu adevărat necesară

Diferențele față de motoarele sincrone cu magnet permanenți. Motoarele sincrone cu magneți permanenți pe rotor sunt foarte asemănătoare cu motoarele de curent continuu fără perii în design, dar există o serie de diferențe. În primul rând, termenul de motor sincron combină multe tipuri diferite motoarele, dintre care unele sunt proiectate să funcționeze direct pe o rețea de curent alternativ standard, altele (de exemplu servomotoare sincrone) pot fi acționate numai de la convertizoare de frecvență (controlere de motoare). Motoare fără perii, desi au o infasurare trifazata pe stator, nu permit munca directă de la tensiunea de rețea și necesită în mod necesar prezența unui controler adecvat. în plus motoare sincrone presupun alimentarea cu o tensiune sinusoidală, în timp ce motoarele fără perii permit alimentarea cu tensiune alternativă de formă de treaptă (comutație bloc) și chiar presupun utilizarea acesteia în moduri nominale de funcționare.

Când este nevoie de un motor fără perii?

Răspunsul la această întrebare este destul de simplu - în cazurile în care are un avantaj față de alte tipuri de motoare. De exemplu, este aproape imposibil să faci fără un motor fără perii în aplicațiile care necesită viteze mari rotatie: peste 10.000 rpm. Utilizarea motoarelor fără perii este justificată și în acele cazuri în care este necesară o durată lungă de viață a motorului. În cazurile în care este necesară utilizarea unui ansamblu dintr-un motor cu cutie de viteze, utilizarea motoarelor fără perii de viteză mică (cu un număr mare de poli) este cu siguranță justificată. Motoarele fără perii de mare viteză vor avea în acest caz o viteză mai mare decât limita viteza admisa cutie de viteze și, din acest motiv, nu va fi posibilă utilizarea maximă a puterii lor. Pentru aplicațiile în care controlul motorului este cât se poate de simplu (fără a utiliza un controler de motor), un motor DC cu perii este alegerea naturală.

Pe de alta parte, in conditii temperatură ridicată sau se manifestă radiaţii crescute slăbiciune motoare fără perii - senzori Hall. Modelele standard de senzori cu efect Hall au rezistență limitată la radiații și interval de temperatură de funcționare. Dacă într-o astfel de aplicație este totuși necesară utilizarea unui motor fără perii, atunci versiunile personalizate cu înlocuirea senzorilor Hall cu mai rezistenți la acești factori devin inevitabile, ceea ce crește prețul motorului și timpul de livrare.

Echipamentele de uz casnic și medical, modelarea aeronavelor, dispozitivele de închidere a conductelor pentru conductele de gaz și petrol sunt departe de a fi lista completa domenii de aplicare ale motoarelor de curent continuu fără perii (BD). Să aruncăm o privire asupra designului și funcționării acestor actuatoare electromecanice pentru a înțelege mai bine avantajele și dezavantajele acestora.

Informații generale, dispozitiv, domeniu

Unul dintre motivele interesului în creștere pentru OBD-uri este cererea crescută pentru micromotoare de mare viteză cu poziționare precisă. Structura internă a unor astfel de unități este prezentată în Figura 2.

După cum puteți vedea, structura este un rotor (armatură) și un stator, primul are un magnet permanent (sau mai mulți magneți dispuși într-o anumită ordine), iar al doilea este echipat cu bobine (B) pentru a crea un câmp magnetic.

Este de remarcat faptul că aceste mecanisme electromagnetice pot fi atât cu o armătură internă (acest tip de construcție poate fi văzut în Figura 2) cât și exterioară (vezi Fig. 3).

În consecință, fiecare dintre modele are un domeniu de aplicare specific. Dispozitivele cu armătură internă au viteza mare rotatie, prin urmare sunt folosite in sistemele de racire, ca centrale electrice drone etc. Acționările rotorului extern sunt utilizate oriunde sunt necesare poziționări precise și rezistență la cuplu (robotică, echipamente medicale, mașini CNC etc.).

Principiul de funcționare

Spre deosebire de alte unități, de exemplu, o mașină de curent alternativ asincron, pentru funcționarea OBD-ului este necesar un controler special, care pornește înfășurările astfel încât vectorii câmpurilor magnetice ale armăturii și statorului să fie ortogonali cu fiecare alte. Adică, de fapt, dispozitivul șofer reglează cuplul care acționează asupra armăturii OBD. Acest proces este clar demonstrat în Figura 4.

După cum puteți vedea, pentru fiecare mișcare a armăturii, este necesară efectuarea unei anumite comutații în înfășurarea statorului a unui motor fără perii. Acest principiu de funcționare nu permite controlul lin al rotației, dar face posibilă obținerea rapidă a impulsului.

Diferențele dintre motoarele cu perii și cele fără perii

Unitatea de tip colector diferă de OBD ca caracteristici de proiectare(vezi Fig. 5.) și principiul de funcționare.

Considera diferențe de proiectare... Figura 5 arată că rotorul (1 în Fig. 5) al motorului de tip colector, spre deosebire de cel fără perii, are bobine în care circuit simpluînfăşurat, şi magneți permanenți(de obicei două) sunt montate pe stator (2 în Fig. 5). În plus, pe arbore este instalat un colector, la care sunt conectate perii, care furnizează tensiune înfășurărilor armăturii.

Să vorbim pe scurt despre principiul muncii mașini de colectare... Când se aplică tensiune uneia dintre bobine, aceasta este excitată și se generează un câmp magnetic. Interacționează cu magneții permanenți, acest lucru face ca armătura și colectorul situat pe ea să se întoarcă. Ca rezultat, puterea este furnizată celeilalte înfășurări și ciclul se repetă.

Frecvența de rotație a unei armături de acest design depinde direct de intensitatea câmpului magnetic, care, la rândul său, este direct proporțional cu tensiunea. Adică, pentru a crește sau a micșora viteza, este suficient să crești sau să scazi nivelul de nutriție. Și pentru a inversa este necesar să schimbați polaritatea. Această metodă de control nu necesită un controler special, deoarece regulatorul de cursă poate fi realizat pe baza unui rezistor variabil, iar un comutator convențional va funcționa ca un invertor.

Am discutat despre caracteristicile de proiectare ale motoarelor fără perii în secțiunea anterioară. După cum vă amintiți, conexiunea lor necesită un controler special, fără de care pur și simplu nu vor funcționa. Din același motiv, aceste motoare nu pot fi folosite ca generator.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că în unele unități de acest tip pentru un control mai eficient, pozițiile rotorului sunt monitorizate cu ajutorul senzorilor Hall. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile motoarelor fără perii, dar duce la o creștere a costului unui design deja scump.

Cum să pornești un motor fără perii?

Pentru ca acest tip de unitate să funcționeze, este necesar un controler dedicat (vezi Figura 6). Fără el, lansarea este imposibilă.

Nu are rost să asamblați singur un astfel de dispozitiv, va fi mai ieftin și mai fiabil să cumpărați unul gata făcut. Il poti ridica pana următoarele caracteristici specific driverelor de canal PWM:

• Curentul maxim admisibil pentru care este dată această caracteristică operatie normala funcționarea dispozitivului. Destul de des, producătorii indică un astfel de parametru în numele modelului (de exemplu, Phoenix-18). În unele cazuri, este dată o valoare pentru modul de vârf, pe care controlerul o poate menține pentru câteva secunde.
• Tensiune nominală maximă pentru funcționare continuă.
• Rezistența circuitelor interne ale controlerului.
• Viteza admisă este indicată în rpm. Peste această valoare, controlerul nu va permite creșterea rotației (limitarea este implementată pe nivelul programului). Vă rugăm să rețineți că viteza este întotdeauna dată pentru unități cu 2 poli. Dacă există mai multe perechi de poli, împărțiți valoarea la numărul lor. De exemplu, numărul specificat este de 60000 rpm, prin urmare, pentru 6 motor magnetic viteza de rotatie va fi de 60.000 / 3 = 20.000 prm.
• Frecvența impulsurilor generate, pentru majoritatea controlerelor, acest parametru variază de la 7 la 8 kHz, mai mult modele scumpe vă permit să reprogramați parametrul prin creșterea lui la 16 sau 32 kHz.

Rețineți că primele trei caracteristici determină puterea OBD-ului.

Controlul motorului fără perii

După cum sa menționat deja mai sus, comutarea înfășurărilor de antrenare este controlată electronic. Șoferul monitorizează poziția armăturii folosind senzori Hall pentru a determina când să comute. Dacă unitatea nu este echipată cu astfel de detectoare, atunci se ia în considerare EMF din spate care apare în bobinele statorului neconectate. Controlerul, care este, de fapt, un complex hardware și software, monitorizează aceste modificări și stabilește ordinea de comutare.

Motor trifazat fără perii de curent continuu

Majoritatea OBD-urilor sunt realizate într-un design trifazat. Pentru a controla o astfel de unitate, controlerul are un convertor de impulsuri CC la trifazat (vezi Fig. 7).

Pentru a explica cum funcționează motorul supapei, împreună cu Figura 7, luați în considerare Figura 4, în care sunt prezentate pe rând toate etapele funcționării unității. Să le scriem:

1. Un impuls pozitiv este aplicat bobinelor „A”, în timp ce un impuls negativ este aplicat „B”, ca urmare armătura se va mișca. Senzorii vor înregistra mișcarea acestuia și vor da un semnal pentru următoarea comutare.
2. Bobina „A” se oprește, iar un impuls pozitiv merge la „C” („B” rămâne neschimbat), apoi un semnal este trimis la următorul set de impulsuri.
3. Pe "C" - pozitiv, "A" - negativ.
4. Funcționează perechea „B” și „A”, care primesc impulsuri pozitive și negative.
5. Un impuls pozitiv este reaplicat la „B”, iar un impuls negativ la „C”.
6. Bobinele „A” sunt pornite (se furnizează +) și se repetă un impuls negativ către „C”. Apoi ciclul se repetă.

Simplitatea aparentă a controlului are o mulțime de complicații. Este necesar nu numai să urmăriți poziția armăturii pentru a produce următoarea serie de impulsuri, ci și să controlați viteza prin reglarea curentului din bobine. În plus, ar trebui să alegi cel mai mult parametrii optimi pentru accelerare și decelerare. De asemenea, merită să nu uitați că controlerul trebuie să fie echipat cu un bloc care vă permite să controlați funcționarea acestuia. Aspect un astfel de dispozitiv multifuncțional poate fi văzut în Figura 8.

Avantaje și dezavantaje

Un motor electric fără perii are multe avantaje și anume:

• Durata de viață este semnificativ mai lungă decât cea a colectoarelor convenționale.
• Eficiență ridicată.
• Apelare rapidă viteza maxima rotație.
• Este mai puternic decât CD-ul.
• Absența scânteilor în timpul funcționării permite utilizarea unității în condiții periculoase de incendiu.
• Nu necesită răcire suplimentară.
• Operare simplă.

Acum să ne uităm la contra. Dezavantaj semnificativ, ceea ce limitează utilizarea bazelor de date - costul relativ ridicat al acestora (ținând cont de prețul șoferului). Printre inconveniente se numără și imposibilitatea utilizării bazei de date fără driver, chiar și pentru pornirea pe termen scurt, de exemplu, pentru a verifica operabilitatea. Reparații problematice, mai ales dacă este necesară rebobinarea.

Motoare și design fără perii LikBez

De îndată ce am început să fac modelare de aeronave, m-am întrebat imediat de ce motorul are trei fire, de ce este atât de mic și în același timp atât de puternic și de ce are nevoie de un regulator de viteză... Timpul a trecut și mi-am dat seama totul . Și apoi și-a propus să facă un motor fără perii cu propriile mâini.

Principiul de funcționare al motorului electric:
Orice lucrare se bazează pe mașină electrică se presupune fenomenul de inducţie electromagnetică. Prin urmare, dacă un cadru cu un curent este plasat într-un câmp magnetic, atunci acesta va fi afectat de forță amperului care va crea cuplu... Cadrul va începe să se rotească și se va opri în poziția de absență a momentului creat de forța Ampere.

Dispozitiv cu motor electric:
Orice Motor electric constă dintr-o parte fixă ​​- statorși partea în mișcare - Rotor... Pentru ca rotația să înceapă, trebuie să schimbați pe rând direcția curentului. Această funcție este îndeplinită de Colector(perii).

Motor fara perii este motorul CURENT CONTINUU fără colector, în care funcțiile colectorului sunt îndeplinite de electronică. (Dacă motorul are trei fire, asta nu înseamnă că funcționează pe curent alternativ trifazat! Și funcționează pe „porțiuni” de impulsuri scurte de curent continuu și nu vreau să te șochez, ci aceleași motoare care sunt utilizate în răcitoare sunt, de asemenea, fără perii, deși sunt și au doar două fire de alimentare DC)

Dispozitiv cu motor fără perii:
Inrunner(pronunțat „inrunner”). Motorul are înfășurări situate pe suprafața interioară a carcasei și un rotor magnetic care se rotește în interior.


Câineghid(pronunțat „outrunner”). Motorul are înfășurări staționare (în interior) în jurul cărora corpul se rotește cu magneți permanenți plasați pe peretele său interior.

Principiul de funcționare:
Pentru ca motorul fără perii să înceapă să se rotească, tensiunea trebuie aplicată înfășurărilor motorului în mod sincron. Sincronizarea poate fi organizată folosind senzori externi (senzori optici sau hall) și pe baza EMF din spate (sensorless), care apare în motor când acesta se rotește.

Control fără senzori:
Există motoare fără perii fără senzori de poziție. La astfel de motoare, poziția rotorului este determinată prin măsurarea EMF în faza liberă. Retinem ca in fiecare moment de timp "+" este conectat la una dintre fazele (A) la cealalta (B) "-" a sursei de alimentare, una dintre faze ramane libera. Rotindu-se, motorul induce un EMF (adică, ca o consecință a legii inducției electromagnetice, se formează un curent de inducție în bobină) în înfășurarea liberă. Pe măsură ce rotația avansează, tensiunea pe faza liberă (C) se modifică. Măsurând tensiunea pe faza liberă, se poate determina momentul trecerii la următoarea poziție a rotorului.


Pentru a măsura această tensiune folosind metoda „punct virtual”. Concluzia este că, cunoscând rezistența tuturor înfășurărilor și tensiunea inițială, puteți „deplasa firul” practic la joncțiunea tuturor înfășurărilor:

Regulator de viteză a motorului fără perii:
Un motor fără perii fără electronică este doar o piesă hardware. în absența unui regulator, nu putem conecta pur și simplu tensiunea la acesta, astfel încât să înceapă doar rotația normală. Cruise control este un sistem destul de complex de componente radio, deoarece ea trebuie:
1) Determinați poziția inițială a rotorului pentru a porni motorul electric
2) Porniți motorul electric viteze mici
3) Accelerați motorul electric la viteza de rotație nominală (setată).
4) Mențineți cuplul maxim

Schema schematică a regulatorului de viteză (supapă):


Motoarele fără perii au fost inventate în zorii apariției electricității, dar nimeni nu a putut face un sistem de control pentru ele. Și numai odată cu dezvoltarea electronicii: odată cu apariția tranzistoarelor și microcontrolerelor semiconductoare puternice, motoarele fără perii au început să fie folosite în viața de zi cu zi (prima utilizare industrială în anii 60).

Avantajele și dezavantajele motoarelor fără perii:

Avantaje:
- Frecvența de rotație se modifică în gamă largă
- Capacitate de utilizare într-un mediu exploziv și agresiv
-Cuplu de suprasarcină mare
-Performanță energetică ridicată (eficiență peste 90%)
- Durata de viata lunga, fiabilitate ridicatăși o durată de viață crescută datorită absenței contactelor electrice glisante

Defecte:
-Sistem de management al motorului relativ sofisticat
-Preț mare motor datorită utilizării materialelor scumpe în proiectarea rotorului (magneți, rulmenți, arbori)
După ce ne-am ocupat de teorie, să trecem la practică: vom proiecta și vom realiza un motor pentru model acrobatic MX-2.

Lista materialelor si echipamentelor:
1) Cablu (preluat de la transformatoare vechi)
2) Magneți (achiziționați online)
3) Stator (aripă)
4) Arborele
5) Rulmenți
6) Duraluminiu
7) Termocontractabil
8) Acces la nelimitat junk tehnic
9) Acces la instrumente
10) Brațe drepte :)

Progres:
1) De la bun început decidem:

De ce facem motorul?
Pentru ce ar trebui să fie proiectat?
Unde suntem limitati?

În cazul meu: fac un motor pentru un avion, deci să fie de rotație externă; ar trebui să fie proiectat pentru faptul că ar trebui să dea 1400 de grame de forță cu o baterie cu trei cutii; Sunt limitat în greutate și dimensiune. Totuși, de unde începi? Răspunsul la această întrebare este simplu: din partea cea mai dificilă, adică. cu o piesă care este mai ușor de găsit și de a ajusta totul pentru a se potrivi. Am făcut tocmai asta. După multe încercări nereușite faceți un stator dintr-o tablă oțel moale, mi-a devenit clar că era mai bine să o găsesc. L-am găsit în capul video vechi de la video recorder.

2) Înfășurarea unui motor trifazat fără perii este realizată cu un fir de cupru izolat, a cărui secțiune transversală determină valoarea curentului și, prin urmare, puterea motorului. De neuitat că, cu cât firul este mai gros, cu atât mai multe revoluții dar cuplu mai slab. Selectarea secțiunii:

1A - 0,05 mm; 15A - 0,33mm; 40A - 0,7 mm

3A - 0,11 mm; 20A - 0,4mm; 50A - 0,8 mm

10A - 0,25 mm; 30A - 0,55mm; 60A - 0,95 mm

3) Începem să înfășurăm firul pe stâlpi. Cu cât sunt înfăşurate mai multe spire (13) în jurul dintelui, cu atât câmpul magnetic este mai mare. Cu cât câmpul este mai puternic, cu atât mai mult cuplu și mai puține rotații. Pentru obtinerea turații mari, este necesar să derulați mai puține viraj. Dar, odată cu aceasta, scade și cuplul. Pentru a compensa cuplul, motorului i se aplică de obicei o tensiune mai mare.

4) În continuare, alegem metoda de conectare a înfășurării: cu o stea sau un triunghi. Conexiunea stea oferă mai mult cuplu, dar mai puține rotații decât conexiunea delta de 1,73 ori. (mai târziu a fost aleasă conexiunea delta)

5) Alegerea magneților. Numărul de poli de pe rotor trebuie să fie par (14). Forma magneților utilizați este de obicei dreptunghiulară. Dimensiunea magneților depinde de geometria motorului și de caracteristicile motorului. Cu cât magneții utilizați sunt mai puternici, cu atât cuplul generat de motor pe arbore este mai mare. De asemenea, cu cât este mai mare numărul de poli, cu atât mai mult cuplu, dar mai puține rotații. Magneții de pe rotor sunt fixați cu lipici special topibili la cald.

Testare acest motor Am realizat o instalație vitnomotor creată de mine, care permite măsurarea tracțiunii, puterii și turației motorului.

Pentru a vedea diferențele dintre conexiunile „stea” și „delta”, am conectat înfășurările în moduri diferite:

Drept urmare, am obținut un motor corespunzător caracteristicilor aeronavei, a cărui masă este de 1400 de grame.

Cu siguranță fiecare începător care și-a conectat viața pentru prima dată cu modele electrice radiocontrolate, după un studiu atent al umplerii, are o întrebare. Ce este un colecționar și? Care este mai bine să-l pui pe modelul tău electric radiocontrolat?

Motoarele cu perii, care sunt atât de des folosite pentru a propulsa modelele electrice controlate radio, au doar două fire de alimentare de ieșire. Unul dintre ele este „+”, celălalt este „-”. La rândul lor, acestea sunt conectate la regulatorul de viteză. După ce ați dezasamblat motorul colectorului, veți găsi întotdeauna acolo 2 magneți curbați, un arbore împreună cu o ancoră, pe care este înfășurat un fir (sârmă) de cupru, unde există o roată dințată pe o parte a arborelui și pe cealaltă parte. există un colector asamblat din plăci, care includ un cupru curat.

Principiul de funcționare al motorului colectorului

Curentul electric (DC sau curent continuu), furnizat înfășurărilor armăturii (în funcție de numărul lor pentru fiecare pe rând) creează în ele un câmp electromagnetic, care are un pol sud pe o parte și un pol nord pe cealaltă.

Mulți oameni știu că dacă luați oricare doi magneți și îi atașați stâlpi eponimi unul pe altul, atunci nu vor converge pentru nimic, iar dacă puneți nume opuse, se vor lipi astfel încât să nu fie întotdeauna posibil să le despărțiți.

Deci, acest câmp electromagnetic, care apare în oricare dintre înfășurările armăturii, interacționând cu fiecare dintre polii magneților statori, activează (rotația) armătura în sine. În plus, curentul, prin colector și perii, trece la următoarea înfășurare și astfel, secvențial, trecând de la o înfășurare a armăturii la alta, arborele motorului se rotește împreună cu armătura, dar numai atâta timp cât îi este aplicată tensiune.

Într-un motor de colector standard, armătura are trei poli (trei înfășurări) - acest lucru se face astfel încât motorul să nu se „lipească” într-o singură poziție.

Dezavantajele motoarelor cu perii

Motoarele colectoarelor singure fac o treabă bună cu munca lor, dar asta doar până în momentul în care este nevoie să obțineți cea mai mare viteză posibilă de la ele la ieșire. Este vorba despre aceleași perii menționate mai sus. Deoarece sunt mereu în contact strâns cu colectorul, ca urmare a rotațiilor mari la punctul de contact, apare frecare, care va cauza în continuare uzura rapidă a ambelor și ulterior va duce la o pierdere a puterii efective a el. motor. Acesta este cel mai semnificativ dezavantaj al unor astfel de motoare, care anulează toate calitățile sale pozitive.

Cum funcționează un motor fără perii

Aici, opusul este adevărat, motoarelor de acest tip lipsesc atât perii, cât și un colector. Magneții din ei sunt amplasați strict în jurul arborelui și acționează ca un rotor. Înfășurările, care au deja mai mulți poli magnetici, sunt așezate în jurul lui. Un așa-numit senzor (senzor) este instalat pe rotorul motoarelor fără perii, care va controla poziția acestuia și va transmite aceste informații procesorului, care funcționează împreună cu un regulator de viteză (datele despre poziția rotorului sunt schimbate de mai mult de 100 de ori pe al doilea). La ieșire, obținem mai mult operatiune delicata motorul in sine cu eficienta maxima.

Motoarele fără perii pot fi cu sau fără senzor. Absența unui senzor reduce ușor eficiența motorului, așa că absența acestora este puțin probabil să deranjeze un începător, dar, pe de altă parte, eticheta de preț va surprinde plăcut. Este ușor să le deosebești unul de celălalt. Pentru motoarele cu senzor, pe lângă 3 fire groase de alimentare, există și o buclă suplimentară de cele subțiri care merg la regulatorul de turație. Nu ar trebui să urmăriți motoarele cu senzor atât pentru începător, cât și pentru amator, deoarece numai profesioniștii le vor aprecia potențialul, iar restul pur și simplu va plăti în exces și în mod semnificativ.

Avantajele motoarelor fără perii

Aproape nu există piese de uzură. De ce „aproape”, deoarece arborele rotorului este instalat pe rulmenți, care, la rândul lor, tind să se uzeze, dar resursa lor este extrem de lungă, iar interschimbabilitatea lor este foarte simplă. Aceste motoare sunt foarte fiabile și eficiente. Este instalat un senzor de control al poziţiei rotorului. La motoarele colectoare, funcționarea periilor este întotdeauna însoțită de arc, care ulterior provoacă interferențe în funcționarea echipamentelor radio. Deci, cu bezkollektonyh, așa cum ați înțeles deja, aceste probleme sunt excluse. Nu există frecare, nici supraîncălzire, ceea ce este, de asemenea, un avantaj semnificativ. Comparat cu motoare colectoare nu necesită serviciu suplimentarîn timpul operației.

Dezavantajele motoarelor fără perii

Astfel de motoare au doar un minus, acesta este prețul. Dar dacă îl priviți din cealaltă parte și țineți cont de faptul că funcționarea scutește imediat proprietarul de probleme precum înlocuirea arcurilor, ancorelor, periilor, colectoarelor, atunci veți acorda cu ușurință preferință în favoarea acestora din urmă.

Apariția motoarelor fără perii se datorează necesității de a crea o mașină electrică cu multe avantaje. 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.

• Alegerea motorului potrivit
• Principiul de funcționare
• Dispozitiv BLDC
• Senzorii și absența lor
• Lipsa senzorului
• Conceptul de frecvență PWM
• Sistem Arduino
• Suport motor

Alegerea motorului potrivit

Pentru a selecta o unitate, este necesar să comparați principiul de funcționare și caracteristicile motoarelor cu perii și fără perii.

De la stânga la dreapta: motor cu perii și motor fără perii FC 28-12

Cele colectoare costă mai puțin, dar dezvoltă o viteză de rotație mică. Sunt alimentate în curent continuu, ușoare și ușoare, reparație accesibilă pentru a înlocui piese. Manifestarea calității negative se dezvăluie atunci când se primesc un număr mare de revoluții. Periile vin în contact cu colectorul provocând frecare care ar putea 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 DC fără perii este lipsa cuplului și a contactelor 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 și 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. Eficiența motoarelor fără perii este foarte mare.

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

Singurul dezavantaj este scumpul unitatea electronică management.

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

Înlocuirea motorului colectorului cu un motor fără perii va proteja axul CNC de deteriorare. Există un viduval sub ax, care are ture de cuplu la dreapta și la stânga. Axul CNC are de mare putere... Viteza cuplului este controlată de regulator prin testul servo, iar turațiile sunt controlate 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. Iar magneții permanenți sunt instalați la ax, ei sunt rotorul. În jurul lui sunt înfășurări de sârmă care au câmpuri magnetice diferite. Distincţie motoare fără perii 12 volți este senzorul de control al rotorului situat pe acesta. Semnalele sunt trimise către unitatea de control al vitezei.

Dispozitiv BLDC

Dispunerea magneților în interiorul statorului este de obicei folosită pentru motoarele bifazate cu cantitate mică stâlpi. Principiul cuplului în jurul statorului este utilizat atunci când este necesar să se obțină un motor bifazat cu turații mici.

Sunt patru poli pe rotor. Magneții dreptunghiulari sunt instalați cu poli alternanți. 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 cursă sunt împărțite în două grupe: cu și fără senzor de poziție a rotorului.

Forțele de curent sunt aplicate înfășurărilor motorului când situatie speciala rotor.Este determinat de sistem electronic folosind un senzor de poziție. Ele vin într-o varietate de tipuri. Un controler de călătorie popular este un senzor discret cu efect Hall. Un motor trifazat de 30 de volți va folosi 3 senzori. Unitatea electronică are în mod constant date despre poziția rotorului și direcționează tensiunea la timp către înfășurările necesare.

Un dispozitiv comun care își schimbă concluziile la comutarea înfășurărilor.

Un dispozitiv cu buclă deschisă măsoară curentul, viteza. Canalele PWM sunt conectate 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 reciclare întreruptă. Pentru a asigura un răspuns rapid la gestionarea întreruperilor, 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 „Cutia de economisire a energiei electrice”. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât erau înainte de utilizarea economiei. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, în urma căreia sarcina și, ca urmare, consumul de curent sunt reduse. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică, iar costurile de plată pentru aceasta sunt reduse.

Controlerul etapei de putere se află în centrul nucleului AVR, care oferă control inteligent al motorului DC fără perii. AVR este un cip pentru îndeplinirea unor sarcini specifice.

Principiul de funcționare al regulatorului poate fi cu sau fără senzor. Programul de bord AVR implementează:

• 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.

Lipsa senzorului

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

ESC-urile fără senzori sunt mai ușor de fabricat, ceea ce explică utilizarea lor pe scară largă.

Controlerele au următoarele proprietăți:

• valoarea curentului constant maxim;
• valoarea tensiunii maxime de operare;
• număr viteza maxima;
• rezistența întrerupătoarelor de alimentare;
• frecvența pulsului.

Când conectați un controler, este important să păstrați firele cât mai scurte posibil. Datorită apariției curenților de aprindere la pornire. Dacă firul este lung, pot apărea erori în determinarea poziției rotorului. Prin urmare, controlerele se vând cu sârmă de 12 - 16 cm.

Controlerele au o mulțime de setări software:

• controlul opririi motorului;
• oprire lină sau dură;
• frânare și oprire lină;
• înaintea puterii și eficienței;
• pornire moale, tare, rapidă;
• limitarea curentului;
• modul de gaz;
• schimbare de directie.

Controlerul LB11880 prezentat în figură conține un driver de motor fără perii de sarcină puternic, 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 ceea ce face modularea lățimii impulsului (PWM).

Se stabilește frecvența necesară de deschidere și închidere a cheilor. Tensiunea se schimbă de la zero la funcționare. Pentru a controla rpm, este necesar să suprapuneți un semnal PWM pe semnalele cheie.

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

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 scăzută nu oferă controlul fin dorit.

Pentru a reduce pierderile de pe taste în timpul proceselor tranzitorii, semnalele PWM sunt transmise separat la tastele superioare sau inferioare. Pierderile directe sunt calculate folosind formula P = R * I2, unde P este pierderea de putere, R este rezistența cheie, I este puterea curentului.

Mai puțină rezistență minimizează pierderile și crește eficiența.

Sistem Arduino

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

Placa arduino include un microcontroler Atmel AVR și o legătură elementară pentru 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.

Problemele controlerului pot fi cauzate de scăderi de tensiune și supraîncărcare.

Suport motor

Suport motor - mecanism de montare motor. Este utilizat în instalațiile de motoare. Cadrul motorului este o tijă și elemente de cadru interconectate. Cadrele motoarelor sunt plate, spațiale din punct de vedere al elementelor. Suport motor pentru un singur motor de 30 volți sau mai multe dispozitive. Circuitul de alimentare suportul motorului este format dintr-un set de tije. Suportul motorului este instalat într-o combinație de elemente de fermă și cadru.

Motorul de curent continuu fără perii este o unitate de neînlocuit folosită atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în industrie. De exemplu, mașini-unelte CNC, echipamente medicale, mecanisme auto.

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