Principiul de funcționare al motorului fără perii. Diferențele dintre motoarele cu colector și cele fără perie

Un pic de istorie:

Problema principală a tuturor motoarelor este supraîncălzirea. Rotorul s-a rotit în interiorul unui stator și, prin urmare, căldura de la supraîncălzire nu a dus nicăieri. Oamenii au venit cu o idee genială: să rotească nu un rotor, ci un stator, care în timpul rotației ar fi răcit de aer. Când a fost creat un astfel de motor, acesta a început să fie utilizat pe scară largă în aviație și construcții navale și, prin urmare, a fost numit motorul de supapă.

La scurt timp, a fost creat un analog electric al motorului supapei. Au numit-o un motor fără perii, pentru că nu avea colecții (perii).

Motoarele fără perii au ajuns la noi relativ recent, recent 10-15 ani. Spre deosebire de motoarele colectoare, acestea sunt alimentate de curent alternativ trifazat. Motoarele fără perie funcționează eficient pe o gamă mai mare de viteză și au mai multe eficiență ridicată. Proiectarea motorului este relativ mai simplă, nu are un ansamblu de perii care se freacă constant cu rotorul și creează scântei. Putem spune că motoarele fără perii practic nu se uzează. Costurile motoarelor fără perii sunt puțin mai mari decât motoarele cu colector. Acest lucru se datorează faptului că toate motoarele fără perii sunt echipate cu rulmenți și, de regulă, sunt realizate mai eficient.

Testele au arătat:
Tijă cu șurub 8x6 \u003d 754 grame,
Viteza \u003d 11550 rpm,
Consumul de energie electrică \u003d 9 watt(fără șurub) , 101 wați(cu șurub)

Putere și eficiență

Puterea poate fi calculată astfel:
1) Puterea în mecanică se calculează după următoarea formulă: N \u003d F * vunde F este forța și v este viteza. Dar, deoarece șurubul este într-o stare statică, nu există altă mișcare în afară de rotație. Dacă acest motor este instalat pe un model de aeronavă, am putea măsura viteza (este de 12 m / s) și să calculăm puterea netă:
N urcare \u003d 7,54 * 12 \u003d 90,48 wați
2) Eficiența unui motor electric se găsește după următoarea formulă: Eficiență \u003d N util / N cheltuit * 100%unde N cost \u003d 101 wați
Eficiență \u003d 90,48 / 101 * 100% \u003d 90%
În medie, eficiența motoarelor fără perii este reală și fluctuează în jurul a 90% (cea mai mare eficiență obținută de acest tip de motoare este 99.68% )

Caracteristici ale motorului:

tensiune: 11,1 volți
cifra de afaceri: 11550 rpm
Curent maxim: 15A
putere: 200 wați
Link: 754 grame (șurub 8x6)

concluzie:

Prețul oricărui lucru depinde de scara producției sale. Producătorii de motoare fără perii se înmulțesc ca ciupercile după ploaie. Prin urmare, vreau să cred că în viitorul apropiat prețul regulatoarelor și al motoarelor fără perii va scădea, deoarece a scăzut pe echipamentele de control radio ... Posibilitățile microelectronicii se extind în fiecare zi, dimensiunea și greutatea regulatoarelor scad treptat. Se poate presupune că în viitorul apropiat controlerele vor începe să fie încorporate direct în motoare! Poate că vom trăi pentru a vedea această zi ...

Motor fara perii

Principiul de funcționare a unui motor cu supapă trifazat

Motor de supapă   este un motor sincron bazat pe principiul reglării frecvenței cu sincronizare, a cărui esență este controlul vectorului câmpului magnetic al statorului, în funcție de poziția rotorului. Motoarele cu supape (în literatura engleză BLDC sau PMSM) sunt, de asemenea, numite motoare cu curent continuu fără perie, deoarece colectorul unui astfel de motor este alimentat de obicei cu tensiune constantă.

Descriere VD

Acest tip de motor este proiectat pentru a îmbunătăți proprietățile motoarelor cu curent continuu. Cerințele ridicate pentru actuatoare (în special, micromotoarele de mare viteză cu o poziționare precisă) au condus la utilizarea de motoare cu curent continuu: motoare cu tensiune trifazată fără contact (BDTT sau BLDC). Din punct de vedere structural, seamănă cu motoarele AC sincrone: un rotor magnetic se rotește într-un stator aliniat cu înfășurări trifazate. Însă rpm este o funcție a sarcinii și a tensiunii la stator. Această funcție este implementată prin comutarea înfășurărilor statorului în funcție de coordonatele rotorului. BDTT există în execuție cu senzori separati pe un rotor și fără senzori separati. Senzorii de hală sunt folosiți ca senzori individuali. Dacă execuția este fără senzori separat, atunci înfășurările statorului acționează ca un element de fixare. Când magnetul se rotește, rotorul induce un EMF în înfășurările statorului, rezultând curent. Când o înfășurare este dezactivată, semnalul care a fost indus în acesta este măsurat și procesat. Acest algoritm necesită un procesor de semnal. Pentru frânare și revers BJPS, nu este necesar un circuit de punte pentru inversarea puterii - este suficient să aplicați impulsuri de control pe înfășurările statorului în secvența inversă.

Principala diferență între VD și motorul sincron este auto-sincronizarea acestuia cu ajutorul DPR, în urma căreia VD are o frecvență de rotație a câmpului proporțională cu viteza rotorului.

stator

Stator motor fără perie

Statorul are un design tradițional și este similar cu cel al unei mașini asincrone. Este format dintr-un corp, un miez de oțel electric și o înfășurare de cupru așezată în caneluri în jurul perimetrului miezului. Numărul de înfășurări determină numărul de faze ale motorului. Pentru pornirea și rotația de sine, sunt suficiente două faze - sine și cosinus. De obicei, VD-urile sunt trifazate, mai rar de patru faze.

Conform metodei de rotire a înfășurărilor statorice, se disting motoarele cu forță electromotivă inversă de formă trapezoidală (BLDC) și sinusoidală (PMSM). Conform metodei de alimentare, curentul electric în fază din tipurile corespunzătoare de motor se schimbă de asemenea trapez sau sinusoidal.

rotor

Rotorul este fabricat folosind magneți permanenți și are de obicei de la două până la opt perechi de stâlpi cu poli alternanți nord și sud.

Inițial, s-au folosit magneți de ferită pentru fabricarea rotorului. Sunt comune și ieftine, dar au dezavantajul unui nivel scăzut de inducție magnetică. În zilele noastre, magneții din aliaje de pământuri rare câștigă popularitate, deoarece permit obținerea unui nivel ridicat de inducție magnetică și reduc dimensiunea rotorului.

Senzor de poziție rotor

Senzorul de poziție al rotorului (DPR) implementează feedback cu privire la poziția rotorului. Lucrările sale se pot baza pe diferite principii - fotoelectrice, inductive, pe efectul Hall, etc. Senzorii de hală și senzorii fotoelectrici au devenit cei mai populari, deoarece sunt practic inerși și vă permit să scăpați de întârzierea canalului de feedback prin poziția rotorului.

Senzorul fotoelectric, în forma sa clasică, conține trei fotodetectoare staționare, care sunt închise alternativ de un obturator care se rotește sincron cu rotorul. Acest lucru este prezentat în figura 1 (punct galben). Codul binar primit de la DPR surprinde șase poziții diferite ale rotorului. Semnalele senzorului sunt convertite de dispozitivul de control într-o combinație de tensiuni de control care controlează întrerupătoarele de alimentare, astfel încât două întrerupătoare sunt conectate la fiecare ciclu (fază) a motorului și două dintre cele trei înfășurări ale armăturii sunt conectate în serie. Ancore de lichidare U, V, W   amplasate pe stator cu o schimbare de 120 ° și începuturile și capetele lor sunt conectate astfel încât la comutarea tastelor să creeze un gradient rotativ de câmpuri magnetice.

Sistem de control HP

Sistemul de control conține întrerupătoare de putere, adesea tiristori sau tranzistoare de putere izolate. Dintre acestea, este montat un invertor de tensiune sau un convertor de curent. Sistemul de gestionare a cheilor este de obicei implementat prin utilizarea unui microcontroler, datorită numărului mare de operații de calcul pentru managementul motorului.

Principiul VD

Principiul de funcționare al VD se bazează pe faptul că regulatorul VD comută înfășurările statorului, astfel încât vectorul câmpului magnetic al statorului este întotdeauna ortogonal cu vectorul câmpului magnetic al rotorului. Folosind modularea lățimii pulsului (PWM), regulatorul controlează curentul care curge prin înfășurările VD, adică. vectorul câmpului magnetic al statorului și astfel reglarea momentului care acționează asupra rotorului VD. Semnul din unghiul dintre vectori determină direcția momentului care acționează asupra rotorului.

Comutarea se realizează astfel încât debitul de excitație al rotorului să fie F 0   menținută constantă în raport cu fluxul de ancoră. Ca urmare a interacțiunii fluxului și excitației armăturii, se creează un cuplu M, care încearcă să rotească rotorul astfel încât fluxurile armăturii și excitația să coincidă, dar atunci când rotorul este rotit sub acțiunea DPR, înfășurarea înfășurărilor și debitul armăturii se transformă la pasul următor.

În acest caz, vectorul curent rezultat va fi deplasat și staționat în raport cu debitul rotorului, ceea ce creează un moment pe arborele motorului.

În modul de funcționare a motorului, MDS-ul statorului se află în fața MDS-ului rotorului cu un unghi de 90 °, care este susținut de DPR. În modul de frânare, MDS-ul statorului rămâne în spatele MDS al rotorului, unghiul de 90 ° este susținut și de DPR.

Control motor

Controlerul VD reglează momentul în care acționează rotorul, schimbând valoarea PWM.

Spre deosebire de motorul continuu fără perie, comutarea în VD este efectuată și controlată electronic.

Sistemele de control care implementează reglarea lățimii pulsului și algoritmi de modulare a lățimii pulsului pentru controlul VD sunt răspândite.

Sistemul care oferă cea mai largă gamă de control de viteză este pentru motoarele cu control vectorial. Folosind un convertor de frecvență, turația motorului este controlată și legătura de flux în mașină este menținută la un nivel dat.

Particularitatea reglării unei acționări electrice controlate vectorial este că coordonatele controlate măsurate într-un sistem de coordonate fixe sunt convertite într-un sistem rotativ, o valoare constantă este alocată de la acestea, care este proporțională cu componentele vectorilor parametrilor controlați prin care se formează acțiunile de control, apoi trecerea inversă.

Dezavantajul acestor sisteme este complexitatea dispozitivelor de control și funcționale pentru o gamă largă de control de viteză.

Avantajele și dezavantajele VD

Recent, acest tip de motoare câștigă rapid popularitate, pătrundând în multe industrii. Găsește aplicația în diverse domenii de utilizare: de la electrocasnice la vehicule feroviare.

VD cu sistemele de control electronic combină adesea cele mai bune calități ale motoarelor fără contact și ale motoarelor cu curent continuu.

avantaje:

• Gamă largă de viteză
• Componente fără contact și lipsă de întreținere - mașină fără perii
• Posibilitatea utilizării în medii explozive și agresive
• Capacitate mare de supraîncărcare a cuplului
• Performanță energetică ridicată (eficiență de peste 90%)

• Durată de viață lungă, fiabilitate ridicată și durată de viață crescută din cauza absenței contactelor electrice glisante

dezavantaje:

• Sistem relativ sofisticat de management al motorului
• Costuri ridicate ale motorului datorită utilizării magneților permanenți scumpi în proiectarea rotorului
• În multe cazuri, utilizarea unui motor de inducție cu un convertor de frecvență este mai rațională.

Pentru aplicațiile care combină eficiența maximă realizabilă cu unități de control extrem de simple și fiabile (un comutator cu cheie care nu utilizează PWM), putem evidenția, de asemenea, următoarea caracteristică: În ciuda faptului că viteza poate varia mult în funcție de unitatea de control, o eficiență acceptabilă poate fi obținută doar într-un domeniu relativ restrâns viteze unghiulare. Acest lucru este determinat de inductanța înfășurărilor. Dacă viteza este mai mică decât cea optimă, furnizarea continuă a curentului în această fază, după atingerea limitei fluxului magnetic, va duce la o încălzire inutilă. La viteze mai mari decât cele optime, fluxul magnetic la pol nu atinge un maxim datorită inductanței limitate de timpul de creștere a curentului. Exemple de astfel de motoare sunt kiturile de modele fără perii. Acestea trebuie să fie eficiente, ușoare și fiabile și pentru a asigura o viteză unghiulară optimă la o anumită caracteristică de încărcare, producătorii produc linii model cu inductanțe diferite (număr de viraje) ale înfășurărilor. Mai mult, un număr mai mic de viraje corespunde unui motor cu mai mare viteză.

Vezi și

referințe

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: Controlul unui motor continuu fără perii cu două faze fără senzori
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4 Motoare cu ventilator
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm Despre motorul fără perii și utilizarea unui motor pasager ca motor fără perie

Echipamente de uz casnic și medical, modelarea aeronavelor, acționări de conducte ale conductelor de gaz și petrol - aceasta nu este o listă completă a domeniilor de aplicare a motoarelor DC fără perii. Să analizăm dispozitivul și principiul de funcționare al acestor unități electromecanice pentru a înțelege mai bine avantajele și dezavantajele acestora.

Informații generale, dispozitiv, domeniu de aplicare

Unul dintre motivele interesului pentru baza de date este nevoia crescută de micromotoare de mare viteză cu poziționare precisă. Aranjamentul intern al acestor unități este prezentat în figura 2.

După cum puteți vedea, designul este un rotor (ancoră) și un stator, pe primul există un magnet permanent (sau mai mulți magneți aranjați 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 ancoră internă (doar acest tip de structură poate fi văzut în figura 2), cât și extern (vezi Fig. 3).

În consecință, fiecare dintre proiecte are un scop specific. Dispozitivele cu armătură internă au o viteză mare de rotație, de aceea sunt utilizate în sistemele de răcire, ca unități de alimentare pentru drone etc. Se utilizează actuatoare cu rotor extern, unde este necesară poziționarea și rezistența precisă la supraîncărcare prin cuplu (robotică, echipamente medicale, mașini CNC etc.).

Principiul de lucru

Spre deosebire de alte unități, de exemplu, o mașină de curent asincron, este nevoie de un controler special pentru ca baza de date să funcționeze, care pornește înfășurările, astfel încât vectorii câmpului magnetic al armăturii și statorului să fie ortogonali unul față de celălalt. Acesta este, de fapt, dispozitivul driver controlează cuplul care acționează pe baza de date ancora. Acest proces este clar demonstrat în figura 4.

După cum vedeți, pentru fiecare mișcare a armăturii, este necesar să efectuați o anumită comutare în înfășurarea statorică a motorului fără perie. Acest principiu de funcționare nu permite un control lin al rotației, dar face posibilă dobândirea rapidă a impulsului.

Diferențele dintre colector și motoarele fără perii

O unitate de tip colector diferă de o DB atât în \u200b\u200bceea ce privește caracteristicile de proiectare (vezi Fig. 5.), cât și în principiu de funcționare.

Luați în considerare diferențele de design. Din figura 5 se poate observa că rotorul (1 din fig. 5) al motorului de tip colector, spre deosebire de motorul fără perie, are bobine care au un circuit simplu de înfășurare și magneți permanenți (de obicei doi) sunt montați pe stator (2 în fig. 5 ). În plus, pe arbore este instalat un colector, la care sunt conectate perii, care furnizează tensiune înfășurărilor armăturii.

Povestește pe scurt despre principiul funcționării mașinilor colectoare. Când tensiunea este aplicată pe una dintre bobine, aceasta este excitată și se formează un câmp magnetic. Interacționează cu magneții permanenți, acest lucru face ca ancora și colectorul plasat pe el să se rotească. Drept urmare, alimentarea este furnizată unei alte înfășurări și ciclul se repetă.

Frecvența de rotație a armăturii unei astfel de structuri depinde direct de intensitatea câmpului magnetic, care, la rândul său, este direct proporțional cu tensiunea. Adică, pentru a crește sau a scădea viteza, este suficient să crești sau să scadă nivelul de nutriție. Și pentru inversare este necesară inversarea polarității. Această metodă de control nu necesită un controler special, deoarece regulatorul de cursă poate fi realizat pe baza unui rezistor variabil, iar un comutator obișnuit va funcționa ca un invertor.

Caracteristicile de proiectare ale motoarelor fără perii au fost luate în considerare 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 utilizate ca generator.

De remarcat, de asemenea, că în unele unități de acest tip pentru un control mai eficient, pozițiile rotorului sunt monitorizate folosind senzori Hall. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile motoarelor fără perii, dar duce la prețuri mai mari și la un design atât de scump.

Cum să porniți un motor fără perii?

Pentru ca unitățile de acest tip să funcționeze, aveți nevoie de un controler special (a se vedea Fig. 6). Fără aceasta, lansarea nu este posibilă.

Nu are sens să asamblați singur un astfel de dispozitiv, va fi mai ieftin și mai fiabil să achiziționați unul gata pregătit. Puteți selecta aceasta în funcție de următoarele caracteristici inerente driverelor de canale PWM:

• Rezistența maximă admisă a curentului, această caracteristică este dată pentru funcționarea normală a dispozitivului. Destul de des, producătorii indică un astfel de parametru în numele modelului (de exemplu, Phoenix-18). În unele cazuri, este furnizată o valoare de vârf, pe care controlorul o poate suporta timp de câteva secunde.
• Valoarea maximă a tensiunii nominale pentru funcționare continuă.
• Rezistența circuitelor interne ale regulatorului.
• Viteza admisă este indicată în rpm. Peste această valoare, controlerul nu va permite creșterea rotației (restricția este implementată la nivel de software). Vă rugăm să rețineți că viteza este întotdeauna dată pentru unitățile cu doi poli. Dacă există mai multe perechi de poli, împărțiți valoarea la numărul lor. De exemplu, numărul 60000 rpm este indicat, prin urmare, pentru un motor cu 6 magnetice, viteza de rotație va fi de 60.000 / 3 \u003d 20.000 prm.
• Frecvența impulsurilor generate, pentru majoritatea controlerelor, acest parametru variază de la 7 la 8 kHz, modelele mai scumpe vă permit să reprogramați parametrul, crescându-l la 16 sau 32 kHz.

Rețineți că primele trei caracteristici determină puterea bazei de date.

Control motor fără perii

Așa cum am menționat mai sus, comanda de comutare a înfășurărilor de acționare se realizează prin electronică. Pentru a determina când să comute, șoferul monitorizează poziția armăturii folosind senzori Hall. Dacă unitatea nu este echipată cu astfel de detectoare, atunci se ține cont de EMF invers, care apare pe bobinele statorului neconectate. Controlerul, care, de fapt, este un complex hardware-software, monitorizează aceste modificări și stabilește ordinea de comutare.

Motor trifazat cu curent continuu, fără perii

Majoritatea bazelor de date sunt executate în execuție trifazată. Pentru a controla o astfel de unitate, controlerul are un convertor de impuls DC-Trifazic (vezi Fig. 7).

Pentru a explica modul în care funcționează un astfel de motor de supapă, este necesar să se ia în considerare figura 4 împreună cu figura 7, în care toate etapele funcționării acționării sunt arătate pe rând. Le vom scrie:

1. Un impuls pozitiv este furnizat bobinelor „A”, în timp ce un impuls negativ este furnizat la „B”, drept urmare, armatura se va schimba. Senzorii își vor înregistra mișcarea și vor da un semnal pentru următoarea comutare.
2. Bobina „A” este oprită, 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. O pereche de „B” și „A” funcționează, la care se primesc impulsuri pozitive și negative.
5. Un impuls pozitiv este reaplicat pe „B”, iar unul negativ pe „C”.
6. Bobinele „A” sunt pornite (+ este furnizat) și un impuls negativ către „C” se repetă. În continuare, ciclul se repetă.

Simplitatea aparentă a managementului are multe dificultăți. Este necesar nu numai să urmăriți poziția armăturii pentru a produce următoarea serie de impulsuri, ci și pentru a controla frecvența de rotație prin reglarea curentului în bobine. În plus, ar trebui să alegeți cei mai optimi parametri pentru accelerare și frânare. De asemenea, trebuie reținut faptul că regulatorul trebuie să fie echipat cu o unitate care vă permite să controlați funcționarea acestuia. Aspectul unui 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 mult mai lungă decât în \u200b\u200bcazul analogilor colecționari convenționali.
• Eficiență ridicată.
• Viteza de rotație maximă de apelare rapidă
• Este mai puternic decât CD-ul.
• Lipsa scânteilor în timpul funcționării permite utilizarea acționării în condiții periculoase de incendiu.
• Nu este necesară răcirea suplimentară.
• Funcționare simplă.

Acum ia în considerare contra. Un dezavantaj semnificativ care limitează utilizarea bazei de date este costul lor relativ ridicat (ținând cont de prețul șoferului). Printre inconveniente se numără imposibilitatea utilizării bazei de date fără un driver, chiar și pentru includerea pe termen scurt, de exemplu, pentru a verifica operativitatea. Repararea problemelor, în special în cazul în care este necesară derularea rebobinării.

Apariția motoarelor fără perii se explică prin necesitatea creării unei mașini electrice cu multe avantaje. Un motor fără perie este un dispozitiv fără colector, a cărui funcție este preluată de electronice.

BKEPT - motoare cu curent continuu fără perie, pot fi de putere, de exemplu, 12, 30 de volți.

• Alegerea motorului potrivit
• Principiul de lucru
• Dispozitiv BKEPT
• Senzori și absența lor
• Lipsa senzorului
• Conceptul de frecvență PWM
• Sistemul Arduino
• Suport motor

Alegerea motorului potrivit

Pentru a selecta unitatea, este necesar să se compare principiul de funcționare și caracteristicile colectorului și ale motoarelor fără perii.

De la stânga la dreapta: motorul colectorului și motorul fără perii FC 28-12

Cele colecționare costă mai puțin, dar dezvoltă o viteză de cuplu scăzută. Ele lucrează dintr-un curent direct, au o greutate mică și dimensiuni, reparații accesibile pentru a înlocui piese. Manifestarea calității negative este detectată la primirea unui număr imens de revoluții. Periile contactează colectorul, provocând frecare, care poate deteriora mecanismul. Performanța unității este redusă.

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

Avantajul principal al unui motor fără perie cu curent continuu este lipsa cuplului și a contactelor de comutare. Aceasta înseamnă că nu există surse de pierderi, ca în motoarele cu magnet permanent. Funcțiile lor sunt îndeplinite de tranzistoarele MOS. Anterior, costul lor era mare, deci nu erau disponibile. Astăzi, prețul a devenit acceptabil, iar performanțele s-au îmbunătățit semnificativ. Dacă nu există calorifer 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 este setările mecanice. Axa este montată pe rulmenți largi. Nu există elemente de rupere și lavabile în structură.

Singurul negativ este unitatea scumpă de control electronic.

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

Înlocuirea motorului colector cu un motor fără perie va proteja împotriva ruperii fusului pentru CNC. Sub ax, se află un viduval cu virajele drepte și stângi ale cuplului. Arborele CNC este foarte puternic. Viteza momentului este controlată de un controler de testare, iar revoluțiile sunt controlate de un controler automat. Costul CNC cu ax este de aproximativ 4 mii de ruble.

Principiul de lucru

Principala caracteristică a mecanismului este lipsa unui colector. Iar magneții permanenți montați pe ax, este un rotor. În jurul lui se înfășoară sârmă care au câmpuri magnetice diferite. Diferența dintre motoarele fără perie de 12 volți este senzorul de control al rotorului situat pe el. Semnalele sunt trimise către unitatea de control a vitezei.

Dispozitiv BKEPT

Dispunerea magneților în interiorul statorului este de obicei folosită pentru motoarele cu două faze cu un număr mic de poli. Principiul cuplului în jurul statorului este utilizat, dacă este necesar, pentru a obține un motor cu două faze cu viteze mici.

Pe rotor există patru poli. Magneții dreptunghiulari sunt montați alternând între poli. 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 egal. Mai mulți magneți pot fi un pol.

Imaginea arată 8 magneți formând 4 poli. Momentul forței depinde de puterea magneților.

Senzori și absența lor

Regulatoarele de deplasare sunt împărțite în două grupuri: cu și fără senzor de poziție a rotorului.

Forțele de curent se aplică înfășurărilor motorului cu rotorul într-o poziție specială.Este determinat de sistemul electronic folosind senzor de poziție. Acestea vin într-o varietate de tipuri. Un regulator de călătorie popular este un senzor discret de efect Hall. Motorul va folosi 3 senzori pentru trei faze de 30 de volți. Unitatea electronică are în mod constant date despre poziția rotorului și direcționează tensiunea în timp către înfășurările dorite.

Un dispozitiv comun care își schimbă constatările la comutarea înfășurărilor.

Un dispozitiv cu buclă deschisă măsoară viteza curentă. Canalele PWM sunt atașate la partea inferioară a sistemului de control.

Trei intrări sunt conectate la senzorul Hall. În cazul schimbării senzorului Hall, începe procesul de procesare a întreruperii. Pentru a oferi un răspuns rapid la întreruperea procesării, un senzor Hall este conectat la pinii inferiori ai portului.

Utilizarea unui senzor de poziție cu un microcontroler

Pentru a economisi facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă caseta de economisire a energiei electrice. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât au fost înainte de a utiliza economizorul. Elimina componenta reactivă din rețea, rezultând o sarcină redusă și, ca urmare, curent de consum. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică, reducând costul plății sale.

Regulatorul de alimentare în cascadă este baza miezului AVR, care asigură controlul competent al unui motor continuu fără perie. AVR este un cip pentru anumite sarcini.

Principiul de funcționare al regulatorului de deplasare poate fi cu sau fără senzor. Programul AVR board prevede:

• pornirea motorului cât mai rapid fără utilizarea dispozitivelor externe suplimentare;
• controlul vitezei cu un potențiometru extern.

Un tip separat de control automat al SMA, utilizat în mașinile de spălat.

Lipsa senzorului

Pentru a determina poziția rotorului, este necesar să se măsoare tensiunea pe o înfășurare inactivă. Această metodă este aplicabilă atunci când motorul se rotește, altfel nu va funcționa.

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

Controlerele au următoarele proprietăți:

• valoarea curentului direct maxim;
• valoarea tensiunii maxime de operare;
• numărul de revoluții maxime;
• rezistența întrerupătorului de putere;
• frecvența pulsului.

Când conectați controlerul, este important ca firele să fie cât mai scurte. Datorită apariției curenților de intrare la început. Dacă firul este lung, atunci pot apărea erori în determinarea poziției rotorului. Prin urmare, regulatoarele sunt vândute cu un fir de 12 - 16 cm.

Controlerele au multe setări software:

• controlul opririi motorului;
• închidere lină sau dură;
• frânare și oprire lină;
• avansarea puterii și eficienței;
• pornire moale, grea, rapidă;
• limitele actuale;
• modul gaz;
• schimbare de direcție.

Controlerul LB11880, prezentat în figură, conține un șofer al unui motor fără perii cu sarcină mare, adică puteți porni motorul direct pe cip fără șoferi suplimentari.

Conceptul de frecvență PWM

Când tastele sunt pornite, sarcina completă se aplică motorului. Unitatea atinge viteza maximă. Pentru a controla motorul, este necesar să se prevadă un regulator de putere. Aceasta este ceea ce face modulul de lățime a pulsului (PWM).

Frecvența necesară a tastelor de deschidere și închidere este setată. Tensiunea se schimbă de la zero la funcționare. Pentru a controla revoluțiile, este necesar să se suprapună semnalul PWM pe semnalele cheie.

Semnalul PWM poate fi generat de dispozitiv pe mai multe concluzii. Sau creați un PWM pentru un singur program cheie. Circuitul devine din ce în ce mai ușor. Semnalul PWM are 4-80 kilohertz.

Creșterea frecvenței duce la mai multe procese de tranziție, ceea ce dă naștere la căldură. Înălțimea frecvenței PWM crește numărul tranzitorilor, ceea ce provoacă pierderea tastelor. O frecvență scăzută nu oferă netezimea dorită a controlului.

Pentru a reduce pierderea tastelor în timpul tranzitorilor, semnalele PWM sunt aplicate individual pe tastele superioare sau inferioare. Pierderile directe sunt calculate după formula P \u003d R * I2, unde P este puterea pierderilor, R este rezistența cheie, I este puterea curentă.

O rezistență mai mică reduce la minimum pierderile, crește eficiența.

Sistemul Arduino

Adesea, platforma de calcul hardware hardware arduino este utilizată pentru controlul motoarelor fără perii. Se bazează pe mediul de bord și de dezvoltare în limbajul de cablare.

Placa arduino include un microcontroller AVR Atmel și un pachet elementar de programare și interacțiune cu circuitele. Există un regulator de tensiune pe placă. Placa Serial Arduino este un simplu circuit de inversare pentru conversia semnalelor de la un nivel la altul. Programele sunt instalate prin USB. Unele modele, cum ar fi Arduino Mini, necesită o placă de programare suplimentară.

Limbajul de programare Arduino utilizează procesare standard. Unele modele arduino vă permit să gestionați mai multe servere simultan. Programele sunt procesate de procesor și compilează AVR.

Probleme cu regulatorul pot apărea din cauza scurgerilor de tensiune și a sarcinii excesive.

Suport motor

Motorama - mecanism de montare a motorului. Este utilizat în instalații de motorizare. Motorama este o tijă și elemente de cadru interconectate. Cadrele motorului sunt plane, spațiale în elemente. Motor cu un singur motor de 30 de volți sau mai multe dispozitive. Circuitul de putere al motorului este format dintr-un set de tije. Montura motorului este instalată într-o combinație de elemente de armătură și cadru.

Motorul DC fără perii este o unitate indispensabilă folosită atât în \u200b\u200bviața de zi cu zi, cât și în industrie. De exemplu, o mașină CNC, echipamente medicale, mecanisme auto.

BKEPT se remarcă pentru fiabilitatea lor, principiul de funcționare de înaltă precizie, controlul și reglarea inteligentă automată.

Echipamente de uz casnic și medical, modelarea aeronavelor, acționări de conducte ale conductelor de gaz și petrol - aceasta nu este o listă completă a domeniilor de aplicare a motoarelor DC fără perii. Să analizăm dispozitivul și principiul de funcționare al acestor unități electromecanice pentru a înțelege mai bine avantajele și dezavantajele acestora.

Informații generale, dispozitiv, domeniu de aplicare

Unul dintre motivele interesului pentru baza de date este nevoia crescută de micromotoare de mare viteză cu poziționare precisă. Aranjamentul intern al acestor unități este prezentat în figura 2.

După cum puteți vedea, designul este un rotor (ancoră) și un stator, pe primul există un magnet permanent (sau mai mulți magneți aranjați 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 ancoră internă (doar acest tip de structură poate fi văzut în figura 2), cât și extern (vezi Fig. 3).

În consecință, fiecare dintre proiecte are un scop specific. Dispozitivele cu armătură internă au o viteză mare de rotație, de aceea sunt utilizate în sistemele de răcire, ca unități de alimentare pentru drone etc. Se utilizează actuatoare cu rotor extern, unde este necesară poziționarea și rezistența precisă la supraîncărcare prin cuplu (robotică, echipamente medicale, mașini CNC etc.).

Principiul de lucru

Spre deosebire de alte unități, de exemplu, o mașină de curent asincron, este nevoie de un controler special pentru ca baza de date să funcționeze, care pornește înfășurările, astfel încât vectorii câmpului magnetic al armăturii și statorului să fie ortogonali unul față de celălalt. Acesta este, de fapt, dispozitivul driver controlează cuplul care acționează pe baza de date ancora. Acest proces este clar demonstrat în figura 4.

După cum vedeți, pentru fiecare mișcare a armăturii, este necesar să efectuați o anumită comutare în înfășurarea statorică a motorului fără perie. Acest principiu de funcționare nu permite un control lin al rotației, dar face posibilă dobândirea rapidă a impulsului.

Diferențele dintre colector și motoarele fără perii

O unitate de tip colector diferă de o DB atât în \u200b\u200bceea ce privește caracteristicile de proiectare (vezi Fig. 5.), cât și în principiu de funcționare.

Luați în considerare diferențele de design. Din figura 5 se poate observa că rotorul (1 din fig. 5) al motorului de tip colector, spre deosebire de motorul fără perie, are bobine care au un circuit simplu de înfășurare și magneți permanenți (de obicei doi) sunt montați pe stator (2 în fig. 5 ). În plus, pe arbore este instalat un colector, la care sunt conectate perii, care furnizează tensiune înfășurărilor armăturii.

Povestește pe scurt despre principiul funcționării mașinilor colectoare. Când tensiunea este aplicată pe una dintre bobine, aceasta este excitată și se formează un câmp magnetic. Interacționează cu magneții permanenți, acest lucru face ca ancora și colectorul plasat pe el să se rotească. Drept urmare, alimentarea este furnizată unei alte înfășurări și ciclul se repetă.

Frecvența de rotație a armăturii unei astfel de structuri depinde direct de intensitatea câmpului magnetic, care, la rândul său, este direct proporțional cu tensiunea. Adică, pentru a crește sau a scădea viteza, este suficient să crești sau să scadă nivelul de nutriție. Și pentru inversare este necesară inversarea polarității. Această metodă de control nu necesită un controler special, deoarece regulatorul de cursă poate fi realizat pe baza unui rezistor variabil, iar un comutator obișnuit va funcționa ca un invertor.

Caracteristicile de proiectare ale motoarelor fără perii au fost luate în considerare 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 utilizate ca generator.

De remarcat, de asemenea, că în unele unități de acest tip pentru un control mai eficient, pozițiile rotorului sunt monitorizate folosind senzori Hall. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile motoarelor fără perii, dar duce la prețuri mai mari și la un design atât de scump.

Cum să porniți un motor fără perii?

Pentru ca unitățile de acest tip să funcționeze, aveți nevoie de un controler special (a se vedea Fig. 6). Fără aceasta, lansarea nu este posibilă.

Nu are sens să asamblați singur un astfel de dispozitiv, va fi mai ieftin și mai fiabil să achiziționați unul gata pregătit. Puteți selecta aceasta în funcție de următoarele caracteristici inerente driverelor de canale PWM:

• Rezistența maximă admisă a curentului, această caracteristică este dată pentru funcționarea normală a dispozitivului. Destul de des, producătorii indică un astfel de parametru în numele modelului (de exemplu, Phoenix-18). În unele cazuri, este furnizată o valoare de vârf, pe care controlorul o poate suporta timp de câteva secunde.
• Valoarea maximă a tensiunii nominale pentru funcționare continuă.
• Rezistența circuitelor interne ale regulatorului.
• Viteza admisă este indicată în rpm. Peste această valoare, controlerul nu va permite creșterea rotației (restricția este implementată la nivel de software). Vă rugăm să rețineți că viteza este întotdeauna dată pentru unitățile cu doi poli. Dacă există mai multe perechi de poli, împărțiți valoarea la numărul lor. De exemplu, numărul 60000 rpm este indicat, prin urmare, pentru un motor cu 6 magnetice, viteza de rotație va fi de 60.000 / 3 \u003d 20.000 prm.
• Frecvența impulsurilor generate, pentru majoritatea controlerelor, acest parametru variază de la 7 la 8 kHz, modelele mai scumpe vă permit să reprogramați parametrul, crescându-l la 16 sau 32 kHz.

Rețineți că primele trei caracteristici determină puterea bazei de date.

Control motor fără perii

Așa cum am menționat mai sus, comanda de comutare a înfășurărilor de acționare se realizează prin electronică. Pentru a determina când să comute, șoferul monitorizează poziția armăturii folosind senzori Hall. Dacă unitatea nu este echipată cu astfel de detectoare, atunci se ține cont de EMF invers, care apare pe bobinele statorului neconectate. Controlerul, care, de fapt, este un complex hardware-software, monitorizează aceste modificări și stabilește ordinea de comutare.

Motor trifazat cu curent continuu, fără perii

Majoritatea bazelor de date sunt executate în execuție trifazată. Pentru a controla o astfel de unitate, controlerul are un convertor de impuls DC-Trifazic (vezi Fig. 7).

Pentru a explica modul în care funcționează un astfel de motor de supapă, este necesar să se ia în considerare figura 4 împreună cu figura 7, în care toate etapele funcționării acționării sunt arătate pe rând. Le vom scrie:

1. Un impuls pozitiv este furnizat bobinelor „A”, în timp ce un impuls negativ este furnizat la „B”, drept urmare, armatura se va schimba. Senzorii își vor înregistra mișcarea și vor da un semnal pentru următoarea comutare.
2. Bobina „A” este oprită, 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. O pereche de „B” și „A” funcționează, la care se primesc impulsuri pozitive și negative.
5. Un impuls pozitiv este reaplicat pe „B”, iar unul negativ pe „C”.
6. Bobinele „A” sunt pornite (+ este furnizat) și un impuls negativ către „C” se repetă. În continuare, ciclul se repetă.

Simplitatea aparentă a managementului are multe dificultăți. Este necesar nu numai să urmăriți poziția armăturii pentru a produce următoarea serie de impulsuri, ci și pentru a controla frecvența de rotație prin reglarea curentului în bobine. În plus, ar trebui să alegeți cei mai optimi parametri pentru accelerare și frânare. De asemenea, trebuie reținut faptul că regulatorul trebuie să fie echipat cu o unitate care vă permite să controlați funcționarea acestuia. Aspectul unui 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 mult mai lungă decât în \u200b\u200bcazul analogilor colecționari convenționali.
• Eficiență ridicată.
• Viteza de rotație maximă de apelare rapidă
• Este mai puternic decât CD-ul.
• Lipsa scânteilor în timpul funcționării permite utilizarea acționării în condiții periculoase de incendiu.
• Nu este necesară răcirea suplimentară.
• Funcționare simplă.

Acum ia în considerare contra. Un dezavantaj semnificativ care limitează utilizarea bazei de date este costul lor relativ ridicat (ținând cont de prețul șoferului). Printre inconveniente se numără imposibilitatea utilizării bazei de date fără un driver, chiar și pentru includerea pe termen scurt, de exemplu, pentru a verifica operativitatea. Repararea problemelor, în special în cazul în care este necesară derularea rebobinării.