Ce este un motor DC fără perii și cum funcționează. Motor DC fără perii: caracteristici și principiu de funcționare

Cu siguranță fiecare începător care și-a conectat viața pentru prima dată cu modele electrice controlate radio, 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, iar pe cealaltă parte există este un colector asamblat din plăci, care includ un cupru curat.

Principiul de funcționare al motorului colectorului

Curentul electric (DC sau curent continuu), care intră în înfășurările 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 se 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, secvenţial, trecând de la o înfășurare a armăturii la alta, arborele motorului se rotește împreună cu armătura, dar numai atâta timp cât i se aplică 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. Totul este legat de periile menționate mai sus. Deoarece sunt întotdeauna în contact strâns cu colectorul, ca urmare turații mari frecarea apare în locul contactului lor, ceea ce va cauza în continuare uzura rapidă a ambelor și ulterior va duce la o pierdere a puterii efective e. 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 plasate în jurul lui. Un așa-numit senzor (senzor) este instalat pe rotorul motoarelor fără perii, care va monitoriza poziția acestuia și va transmite aceste informații procesorului, care funcționează împreună cu un regulator de viteză (poziția rotorului este schimbată de mai mult de 100 de ori pe secundă ). 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 lor 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 motoare 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, în cazul celor fără colecție, așa cum ați înțeles deja, aceste probleme sunt excluse. Fără frecare, fără 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.

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 aplicații pentru motoare fără perii (BR). curent continuu... 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 exterioare (vezi Fig. 3).

În consecință, fiecare dintre modele are un domeniu de aplicare specific. Dispozitivele cu armătură internă au de mare viteză rotatie, prin urmare sunt folosite in sistemele de racire, ca centrale electrice drone etc. Actuatoare cu rotorul extern sunt utilizate acolo unde este necesară o poziționare precisă și rezistență la suprasarcini de cuplu (robotică, echipamente medicale, mașini CNC etc.).

Principiul de funcționare

Spre deosebire de alte unități, cum ar fi o mașină asincronă curent alternativ, pentru funcționarea DB este necesar un controler special, care pornește înfășurările în așa fel încât vectorii câmpurilor magnetice ale armăturii și statorului să fie ortogonali unul față de celălalt. Adică, de fapt, dispozitivul șofer reglează cuplul care acționează asupra armăturii OBD. Acest proces este demonstrat clar 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 simpluînfășurarea și magneții permanenți (de obicei doi) sunt instalați pe stator (2 în Fig. 5). În plus, pe arbore este instalat un colector, la care sunt conectate perii, furnizând 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 magneți permanenți, aceasta face ca armătura și colectorul plasat pe ea să se rotească. 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, merită 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 sens 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, valoarea trebuie împărțită 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 tensiune constantăîntr-un impuls 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 lui „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 o pereche de „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 (+ este furnizat) și un impuls negativ este repetat la „C”. Apoi ciclul se repetă.

Există multe dificultăți în aparenta simplitate a controlului. 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

Motorul 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 bazei de date - sunt relativ preț mare(inclusiv prețul șoferului). Printre inconveniente se numără imposibilitatea utilizării bazei de date fără un driver, chiar și pentru o pornire pe termen scurt, de exemplu, pentru a verifica funcționarea acesteia. Reparații problematice, mai ales dacă este necesară rebobinarea.

Publicat la 19.03.2013

Cu acest articol, încep o serie de publicații despre motoarele de curent continuu fără perii. O voi descrie într-un limbaj accesibil Informații generale, dispozitiv, algoritmi de control al motorului fără perii. O sa fie luat in considerare tipuri diferite motoare, sunt date exemple de selectare a parametrilor controlerului. Voi descrie dispozitivul și algoritmul regulatorului, metoda de alegere a întrerupătoarelor de alimentare și parametrii principali ai regulatorului. Concluzia logică a publicațiilor va fi schema de reglementare.

Motoarele fără perii s-au răspândit pe scară largă datorită dezvoltării electronicii și, în special, datorită apariției întrerupătoarelor cu tranzistori de putere ieftine. 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 datează din zorii electricității. Dar, din cauza indisponibilității tehnologiei, a așteptat 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!

Un pic de terminologie

Motoarele de curent continuu fără perii sunt numite și motoare fără perii, 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 magnet permanent și un stator cu înfășurări. Vă atrag atenția că într-un motor de colector, dimpotrivă, înfășurările sunt pe rotor. Prin urmare, mai departe în text, rotorul sunt magneții, statorul sunt înfășurările.

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, atunci când se confruntă cu ceva nou, caută analogii. Uneori se aude expresiile „bine, este ca o sincronizare”, sau chiar mai rău, „pare un pas”. 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 pot fi numite sincrone, cu excepția celor asincrone. Toate motoarele de curent continuu sunt sincrone cu temporizare automată, dar principiul lor de funcționare este diferit de motoare sincrone curent alternativ, care nu au autosincronizare. Ca motor pas cu perii fără perii, probabil va putea funcționa și el. Dar iată chestia: o cărămidă, poate și zbura... deși nu departe, pentru că nu este destinată pentru asta. La fel de motor pas cu pas un motor cu reacție cu supapă este mai potrivit.

Să încercăm să ne dăm seama ce este un motor de curent continuu cu perii. Chiar în această frază, răspunsul este deja acoperit - acesta este un motor de curent continuu fără colector. Funcțiile colectorului sunt realizate de electronice.

Avantaje și dezavantaje

Un ansamblu destul de complex, greu și strălucitor - colectorul - este eliminat din designul motorului. Designul motorului este mult simplificat. Motorul este mai ușor și mai compact. Pierderile de comutare sunt reduse semnificativ pe măsură ce colectorul și contactele periei sunt înlocuite chei electronice... Drept urmare, obținem un motor electric cu cea mai buna performanta Indicator de eficiență și putere per kilogram de greutate moartă, cu cele mai multe gamă largă modificări ale vitezei de rotație. În practică, motoarele fără perii rulează mai puțină căldură decât omologii lor cu perii. Reportare incarcatura grea de moment. Utilizarea magneților puternici din neodim a făcut motoarele fără perii și mai compacte. Designul motorului fără perii îi permite să fie operat în apă și medii corozive (desigur, doar motorul, regulatorul va fi foarte scump la umed). Motoarele fără perii nu generează practic nicio interferență radio.

Singurul dezavantaj este considerat complex și scump unitatea electronică control (regulator sau ESC). Cu toate acestea, dacă doriți să controlați turația motorului, nu există nicio modalitate de a face fără electronică. Dacă nu aveți nevoie să controlați turația unui motor fără perii, tot nu puteți face fără o unitate de control electronică. Motor fara perii fără electronică - 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 într-un regulator 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 comutatorului. De la cursul de fizică de la școală ne amintim cum acționează un câmp magnetic asupra unui cadru cu un curent. Cadrul cu curentul se rotește într-un câmp magnetic. Mai mult, 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 cadru, în funcție de poziția cadrului. 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 - in momentele potrivite conectează tensiunea de curent continuu la înfășurările statorului necesare.

Senzori de poziție, motoare fără senzori

Din cele de mai sus, este important să înțelegeți că tensiunea trebuie aplicată 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 diferite, optice, magnetice etc. În prezent, senzorii cu efect Hall discreti (de exemplu SS41) sunt foarte des întâlniți. Motorul trifazat fără perii folosește 3 senzori. Datorită unor astfel de senzori, unitatea de control electronică știe întotdeauna în ce poziție se află rotorul și la ce înfășurări 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. În astfel de motoare, poziția rotorului este determinată prin măsurarea tensiunii pe circuitul neutilizat acest moment timp sinuos. 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 învârte 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 dintre ele?

Motoarele cu codificatoare de poziție sunt preferate cu 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 cablajul de la senzorii din motor la electronica de control; în caz de defecțiune a unuia dintre senzori, motorul nu mai funcționează, iar înlocuirea senzorilor, de regulă, necesită dezasamblarea 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 îndeplinească caracteristicile model specific motor.

Dacă motorul trebuie să pornească cu o sarcină semnificativă pe arborele motorului (vehicule electrice, mecanisme de ridicare etc.), se folosesc motoare cu senzori.
Dacă motorul pornește fără sarcină pe arbore (ventilație, elice de aer, se folosește un ambreiaj centrifugal etc.), se pot folosi motoare fără senzori. Rețineți: motorul fără senzori de poziție trebuie să pornească fără sarcină pe arbore. Dacă această condiție nu este îndeplinită, trebuie utilizat un motor cu senzori. 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 și 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, va fi luată în considerare doar o schemă în trei faze, ca fiind cea mai comună. De fapt, fazele sunt înfășurările motorului. Prin urmare, dacă spui „cu trei înfășurări”, cred că va fi și corect. Cele trei înfășurări sunt conectate în stea sau triunghi. Un motor trifazat fără perii are trei fire - cabluri de înfășurare, vezi figura.

Motoarele cu encodere au 5 fire suplimentare (2-alimentare de senzori de poziție și 3 semnale de la senzori).

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.

Echipamente de uz casnic și medical, modelare aeronave, dispozitive de închidere a conductelor pentru conducte de gaz și petrol - aceasta nu este o listă completă de aplicații pentru motoarele fără perii de curent continuu (DB). 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 exterioare (vezi Fig. 3).

În consecință, fiecare dintre modele are un domeniu de aplicare specific. Dispozitivele cu armătură internă au o viteză mare de rotație, de aceea sunt folosite în sisteme de răcire, ca centrale electrice pentru 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, este necesar un controler special pentru funcționarea OBD, care pornește înfășurările în așa fel încât vectorii câmpurilor magnetice ale armăturii și statorului să fie ortogonali unul față de celălalt. . Adică, de fapt, dispozitivul șofer reglează cuplul care acționează asupra armăturii OBD. Acest proces este demonstrat clar 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 DB atât prin caracteristicile de proiectare (vezi Fig. 5.), cât și prin principiul de funcționare.

Luați în considerare diferențele de design. Figura 5 arată că rotorul (1 în Fig. 5) al unui motor de tip colector, spre deosebire de unul fără perii, are bobine cu un circuit simplu de înfășurare, iar magneții permanenți (de obicei doi) sunt instalați pe stator (2 în Fig. 5). În plus, pe arbore este instalat un colector, la care sunt conectate perii, furnizând tensiune înfășurărilor armăturii.

Să vorbim pe scurt despre principiul de funcționare al mașinilor 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, este de remarcat faptul că la unele actuatoare 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 sens să asamblați singur un astfel de dispozitiv, va fi mai ieftin și mai fiabil să cumpărați unul gata făcut. Poate fi selectat în funcție de următoarele caracteristici inerente driverelor de canal PWM:

• Curentul maxim admisibil, 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 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 la nivel de software). Vă rugăm să rețineți că viteza este întotdeauna dată pentru unități cu 2 poli. Dacă există mai multe perechi de poli, valoarea trebuie împărțită la numărul lor. De exemplu, este indicat numărul 60.000 rpm, prin urmare, pentru un motor 6-magnetic, viteza de rotație va fi 60.000 / 3 = 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 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 un astfel de motor cu supapă, ar trebui să luați în considerare Figura 4 împreună cu Figura 7, unde sunt prezentate pe rând toate etapele funcționării acționării. Să le scriem:

1. Un impuls pozitiv este aplicat bobinelor „A”, în timp ce un impuls negativ este aplicat lui „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 o pereche de „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 (+ este furnizat) și un impuls negativ este repetat la „C”. Apoi ciclul se repetă.

Există multe dificultăți în aparenta simplitate a controlului. 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 selectați cei mai optimi parametri 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. Aspectul unui astfel de dispozitiv multifuncțional poate fi văzut în Figura 8.

Avantaje și dezavantaje

Motorul electric fără perii are multe avantaje și anume:

• Durata de viață este semnificativ mai lungă decât cea a colectoarelor convenționale.
• Eficiență ridicată.
• Setare rapidă a vitezei maxime de 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. Un dezavantaj semnificativ care limitează utilizarea bazelor de date este costul relativ ridicat al acestora (ținând cont de prețul șoferului). Printre inconveniente se numără imposibilitatea utilizării bazei de date fără un driver, chiar și pentru o pornire pe termen scurt, de exemplu, pentru a verifica funcționarea acesteia. Reparații problematice, mai ales dacă este necesară rebobinarea.

Motoarele fără perii sunt destul de comune astăzi. Aceste dispozitive sunt utilizate cel mai adesea cu acționări electrice. Ele pot fi găsite și pe diverse echipamente frigorifice. În domeniul industrial, acestea sunt utilizate în sistemele de încălzire.

În plus, versiunile fără perii sunt instalate în ventilatoarele convenționale de aer condiționat. Există multe modele cu și fără senzori astăzi pe piață. În același timp, după tipul de regulatoare, modificările sunt destul de diferite. Totuși, pentru a înțelege această problemă mai detaliat, este necesar să se studieze dispozitivul unui motor simplu.

Dispozitiv fără perii

Dacă luăm în considerare un motor convențional trifazat fără perii, atunci inductorul său este instalat de tip cupru. Statorii sunt utilizați atât latitudinali, cât și de impuls. Dinții lor sunt folosiți marimi diferite... După cum am menționat mai devreme, există modele cu și fără senzori.

Tampoanele sunt folosite pentru fixarea statorului. Procesul de inducție în sine are loc datorită înfășurării statorului. Rotoarele sunt cel mai adesea utilizate de tip bipolar. Au miez de oțel. Există caneluri speciale pentru fixarea magneților pe modele. Controlul direct al motorului fără perii se realizează folosind regulatoare, care sunt amplasate la stator. Pentru a furniza tensiune înfășurării externe, în dispozitive sunt instalate porți izolatoare.

Modele cu două cifre

El fără colecție. motoarele de acest tip sunt adesea folosite în echipamentele de congelare. În același timp, o mare varietate de compresoare sunt potrivite pentru ei. În medie, puterea modelului este capabilă să ajungă la 3 kW. Circuitul motorului cu bobină fără perii include cel mai adesea un tip dublu cu înfășurare de cupru. Statoarele sunt instalate numai impuls. Lungimea dinturilor poate varia în funcție de producător. Senzorii sunt utilizați atât în ​​​​tipurile electrice, cât și inductive. Pentru sistemele de încălzire, aceste modificări sunt prost potrivite.

De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că miezurile din motoarele fără perii sunt în principal din oțel. În acest caz, canelurile pentru magneți sunt folosite destul de largi și sunt situate foarte aproape unul de celălalt. Din acest motiv, frecvența dispozitivelor poate fi mare. Regulatoarele pentru astfel de modificări sunt selectate cel mai adesea de tip cu un singur canal.

Modificări pe trei biți

Motorul fără perii din 3 cifre este excelent pentru sistemele de ventilație. Senzorii săi sunt utilizați, de regulă, tip electric... În acest caz, bobinele sunt setate destul de largi. Ca urmare, procesul de inducție este rapid. V acest caz frecvența dispozitivului depinde de stator. Înfășurarea lui este cel mai adesea de tip cupru.

Motoarele fără perii cu trei biți sunt capabile să reziste la tensiunea de limitare la un nivel de 20 V. Modificările tiristoarelor sunt destul de rare în zilele noastre. De asemenea, trebuie remarcat faptul că magneții în astfel de configurații pot fi montați atât pe părțile exterioare, cât și pe cele interioare ale plăcii rotorului.

Modificări DIY pe patru biți

A face un motor fără perii pe patru biți cu propriile mâini este absolut simplu. Pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să pregătiți o placă cu caneluri. Grosimea metalului în acest caz ar trebui să fie de aproximativ 2,3 mm. Canelurile in aceasta situatie trebuie sa fie la o distanta de 1,2 cm. model simplu, atunci bobina trebuie selectată cu un diametru de 3,3 cm. În acest caz, trebuie să reziste la tensiunea de prag la un nivel de 20 V.

Tampoanele pentru dispozitiv sunt cel mai adesea din oțel selectat. În acest caz, foarte mult depinde de dimensiunea plăcii rotorului. Statorul în sine trebuie utilizat cu o înfășurare dublă. În acest caz, este important să recoltați miezul tipului de oțel. Daca avem in vedere modificari fara regulatoare, atunci montajul motorului fara perii poate fi finalizat prin instalarea unei porti izolatoare. În acest caz, contactele dispozitivului trebuie scoase pe partea exterioară a plăcii. Pentru un fan obișnuit, aceste modele fără perii sunt ideale.

Dispozitive cu regulator AVR2

Un motor fără perii cu regulatoare de acest tip este la mare căutare astăzi. Aceste sisteme sunt cele mai potrivite pentru aparatele de aer condiționat. De asemenea, sunt utilizate pe scară largă în domeniul industrial pentru echipamente frigorifice... Sunt capabili să lucreze cu acționări electrice de diferite frecvențe. Bobinele lor sunt cel mai adesea instalate de tip dublu. În acest caz, statoarele pot fi găsite doar de impuls. La rândul lor, modificările latitudinale nu sunt foarte frecvente.

Senzorii din motoarele fără perii cu regulatoare din această serie sunt utilizați numai inductivi. În acest caz, frecvența dispozitivului poate fi monitorizată de sistemul de afișare. Tampoanele sunt de obicei instalate tip de contact, și pot fi montate direct pe placa statorului. Regulatorul de motor fără perii în acest caz vă permite să schimbați frecvența destul de ușor. Acest proces are loc din cauza unei modificări a parametrului tensiunii de ieșire. În general, aceste modificări sunt foarte compacte.

Motoare cu regulatoare AVR5

Motorul fără perii cu regulator din această serie este adesea folosit în domeniul industrial pentru a controla diverse aparate electrice. V aparate de uz casnic se instaleaza rar. O caracteristică a unor astfel de modificări fără perii poate fi numită frecvență crescută. În același timp, este ușor să schimbați parametrul de putere pentru ele. Există o varietate de bobine în aceste modificări. De asemenea, trebuie remarcat faptul că magneții sunt instalați cel mai adesea pe in afara cutie rotativă.

Supapele sunt în principal de tip izolat. Ele pot fi montate atât la cutia statorului, cât și la miez. În general, reglarea dispozitivului este destul de rapidă. Cu toate acestea, ar trebui să țineți cont și de dezavantajele unor astfel de sisteme. Ele sunt asociate în primul rând cu întreruperile de curent la frecvențe joase. De asemenea, este important de menționat că consumul de energie al acestui tip de model este destul de mare. În același timp, dispozitivele nu sunt potrivite pentru controlul acționărilor electrice integrale.

Folosind regulatoare AVT6

Acest tip de regulator de viteză a motorului fără perii este la mare căutare astăzi. Caracteristica sa distinctivă poate fi numită în siguranță versatilitatea sa. Regulatoarele sunt instalate, de regulă, pe motoare fără perii, a căror putere nu depășește 2 kW. În același timp, aceste dispozitive sunt ideale pentru controlul sistemelor de ventilație. În acest caz, pot fi instalate cele mai diverse controlere.

Rata de transmisie a semnalului în acest caz depinde de tipul sistemului de control. Dacă luăm în considerare modificările tiristoarelor, atunci acestea au o conductivitate destul de ridicată. În același timp, rareori au probleme cu interferența magnetică. Este destul de dificil să asamblați singur un model de acest tip. În această situație, porțile sunt cel mai adesea selectate neizolate.

Modele cu efect Hall

Motoarele fără perii cu senzor Hall sunt utilizate pe scară largă în aparatele de încălzire. În plus, sunt potrivite pentru acționări electrice de diferite clase. Doar regulatoarele cu un singur canal sunt utilizate direct. Bobinele din dispozitiv sunt instalate de tip cupru. În acest caz, dimensiunea dinților modelului depinde exclusiv de producător. Tampoanele directe pentru dispozitive sunt selectate tip de contact. Astăzi, senzorii sunt cel mai adesea instalați pe partea statorului. Există însă și modele cu locația lor inferioară pe piață. În acest caz, dimensiunile motorului fără perii vor fi puțin mai mari.

Modificări de joasă frecvență

Motorul fără perii de joasă frecvență este utilizat în mod activ în domeniul industrial astăzi. Mai mult, pentru congelatoare se potriveste perfect. Parametru mediu acțiune utilă este la 70%. Supapele de pe modele sunt cel mai adesea folosite cu izolatori. În același timp, modificările tiristoarelor sunt destul de comune în zilele noastre.

Sistemele de control sunt utilizate de seria ATS. În acest caz, frecvența modelului depinde de tipul de miez și nu numai. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că există modele cu rotoare duble. În acest caz, magneții sunt amplasați de-a lungul plăcii. Statoarele sunt utilizate cel mai frecvent cu înfășurări de cupru. În același timp, motoarele fără perii de joasă frecvență cu senzori sunt foarte rare.

Motoare de înaltă frecvență

Aceste modificări sunt considerate cele mai populare pentru acționările electrice rezonante. În industrie, astfel de modele sunt destul de comune. Senzorii lor sunt instalați atât de tip electronic, cât și de tip inductiv. În acest caz, bobinele sunt cel mai adesea situate pe exteriorul plăcii. Rotoarele sunt montate atât orizontal, cât și vertical.

Schimbarea directă a frecvenței unor astfel de dispozitive se realizează prin controlere. Ele sunt instalate, de regulă, cu un complex sistem de contact... Doar starterele de tip dublu sunt folosite direct. La rândul lor, sistemele de control depind de puterea dispozitivului fără perii.