Ce este un motor fără perii. Cum este gestionat

Cu siguranță fiecare începător care și-a conectat prima dată viața cu modele electrice radiocontrolate, după un studiu amănunțit 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 folosite atât de des pentru a alimenta 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 o roată dințată este pe o parte a arborelui, iar pe cealaltă parte există este un colector asamblat din plăci, care includ cupru pur.

Principiul de funcționare al motorului colectorului

Curentul electric (DC sau curent continuu), care circulă către 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 cu același nume unul de altul, atunci nu se vor reuni degeaba, iar dacă sunt atașați cu nume opuse, atunci se vor lipi astfel încât să nu fie întotdeauna posibil să le separă.

Deci, acest câmp electromagnetic care apare în oricare dintre înfășurările armăturii, interacționând cu fiecare dintre polii magneților statori, antrenează (rotația) armătura în sine. În plus, curentul trece prin colector și perii către 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 colectoare

Motoarele colectoarelor singure fac o treabă bună cu munca lor, dar asta doar până în momentul în care devine necesar să se obțină 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 viteza mare frecarea are loc în punctul de contact al acestora, ceea ce în viitor va provoca o uzură rapidă a ambelor și ulterior va duce la o pierdere a puterii electrice efective. motor. Acesta este cel mai semnificativ dezavantaj al unor astfel de motoare, care anulează toate calitățile sale pozitive.

Principiul de funcționare al unui motor fără perii

Aici, opusul este adevărat, motoarele de acest tip nu au atât perii, cât și colector. Magneții din ei sunt amplasați strict în jurul arborelui și acționează ca un rotor. În jurul acestuia sunt plasate înfășurări care au deja mai mulți poli magnetici. Un așa-numit senzor (senzor) este instalat pe rotorul motoarelor fără perii, care va controla poziția acestuia și va transmite aceste informații procesorului care lucrează împreună cu controlerul vitezei de rotație (schimbul de date privind poziția rotorului are loc mai mult decât de 100 de ori pe secundă). Drept urmare, obținem mai mult operatiune delicata motorul in sine cu eficienta maxima.

Motoarele fără perii pot fi cu un senzor (senzor) și fără acesta. 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 vă 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 viteză. Nu merită să urmăriți motoare cu senzor atât pentru începător, cât și pentru amator, pentru că numai profesioniștii le vor aprecia potențialul, iar restul pur și simplu va plăti în exces și în mod semnificativ.

Avantajele motoarelor fără perii

Aproape fără piese de uzură. De ce „aproape”, pentru că arborele rotorului este montat pe rulmenți, care, la rândul lor, tind să se uzeze, dar resursa lor este extrem de mare, iar interschimbabilitatea lor este foarte simplă. Aceste motoare sunt foarte fiabile și eficiente. Este instalat un senzor de poziție a rotorului. La motoarele colectoare, funcționarea periilor este întotdeauna însoțită de scântei, care provoacă ulterior interferențe în funcționarea echipamentelor radio. Deci, pentru cei fără colecție, așa cum ați înțeles deja, aceste probleme sunt excluse. Fără frecare, fără supraîncălzire, ceea ce este, de asemenea, un avantaj semnificativ. În comparație cu motoarele colectoare, acestea nu necesită serviciu suplimentarîn timpul operației.

Dezavantajele motoarelor fără perii

Aceste motoare au doar un minus, acesta este prețul. Dar dacă îl priviți din cealaltă parte și țineți cont de faptul că funcționarea eliberează imediat proprietarul de probleme precum înlocuirea arcurilor, ancorelor, periilor, colectoarelor, atunci puteți prefera cu ușurință celor din urmă.

Publicat la 11.04.2013

Dispozitiv partajat (Inrunner, Outrunner)

motor fara perii curent continuu este format dintr-un rotor cu magneți permanenți și un stator cu înfășurări. Există două tipuri de motoare: Inrunner, în care magneții rotorului se află în interiorul statorului cu înfășurări și Câineghid, în care magneții sunt amplasați în exterior și se rotesc în jurul unui stator fix cu înfășurări.

sistem Inrunner folosit de obicei pentru motoare de mare viteză Cu nu un numar mare m stâlpi. Câineghid dacă este necesar, obțineți un motor cu cuplu mare și turație relativ mică. Din punct de vedere structural, Inrunner-urile sunt mai simple datorită faptului că statorul fix poate servi drept carcasă. Pe el pot fi montate dispozitive de montare. În cazul Outrunners, întreaga parte exterioară se rotește. Motorul este fixat de o axă fixă ​​sau de părți ale statorului. În cazul unei roți-motor, fixarea se efectuează pentru axa fixă ​​a statorului, firele sunt conduse la stator prin axa tubulară.

magneți și poli

Numărul de poli de pe rotor este par. Forma magneților utilizați este de obicei dreptunghiulară. Magneții cilindrici sunt utilizați mai rar. Sunt instalate cu stalpi alternanți.

Numărul de magneți nu corespunde întotdeauna cu numărul de poli. Mai mulți magneți pot forma un pol:

În acest caz, 8 magneți formează 4 poli. Dimensiunea magneților depinde de geometria motorului și de caracteristicile motorului. Cu cât magneții folosiți sunt mai puternici, cu atât este mai mare momentul de forță dezvoltat de motor pe arbore.

Magneții de pe rotor sunt fixați cu un adeziv special. Mai puțin frecvente sunt modelele cu un suport pentru magnet. Materialul rotorului poate fi conductiv magnetic (oțel), neconductiv magnetic (aliaje de aluminiu, materiale plastice etc.), combinat.

Înfășurări și dinți

Înfășurarea unui motor trifazat fără perii se realizează cu un fir de cupru. Firul poate fi un singur conductor sau poate fi format din mai multe miezuri izolate. Statorul este realizat din mai multe foi de oțel conductiv magnetic pliate împreună.

Numărul de dinți ai statorului trebuie împărțit la numărul de faze. acestea. pentru un motor trifazat fără perii, numărul de dinți ai statorului trebuie să fie divizibil cu 3. Numărul de dinți ai statorului poate fi mai mare sau mai mic decât numărul de poli de pe rotor. De exemplu, există motoare cu scheme: 9 dinți / 12 magneți; 51 de dinți / 46 de magneți.

Un motor cu stator cu 3 dinți este folosit extrem de rar. Deoarece doar două faze funcționează în orice moment (când sunt pornite de o stea), forțele magnetice acționează asupra rotorului nu uniform pe întreaga circumferință (vezi Fig.).

Forțele care acționează asupra rotorului încearcă să-l deformeze, ceea ce duce la o creștere a vibrațiilor. Pentru a elimina acest efect, statorul este realizat cu un număr mare de dinți, iar înfășurarea este distribuită pe dinții întregii circumferințe a statorului cât mai uniform.

În acest caz, forțele magnetice care acționează asupra rotorului se anulează reciproc. Nu există dezechilibru.

Opțiuni de distribuție a înfășurărilor de fază pe dinții statorului

Opțiune de bobinare pentru 9 dinți

Opțiune de bobinare pentru 12 dinți

În diagramele de mai sus, numărul de dinți este ales în așa fel încât acesta divizibil nu numai cu 3. De exemplu, când 36 dinții contabilizați 12 dinți pe fază. 12 dinți pot fi repartizați după cum urmează:

Cea mai preferată schemă este 6 grupe de 2 dinți.

Există motor cu 51 de dinti pe stator! 17 dinți pe fază. 17 este un număr prim, este divizibil doar cu 1 și cu el însuși. Cum se distribuie înfășurarea peste dinți? Din păcate, nu am putut găsi exemple și tehnici în literatură care să ajute la rezolvarea acestei probleme. S-a dovedit că înfășurarea a fost distribuită după cum urmează:

Luați în considerare un circuit de înfășurare real.

Vă rugăm să rețineți că înfășurarea are direcții de înfășurare diferite pe dinți diferiți. Diferitele direcții de înfășurare sunt indicate prin majuscule și majuscule. Detalii despre designul înfășurărilor pot fi găsite în literatura oferită la sfârșitul articolului.

Înfășurarea clasică se realizează cu un fir pentru o fază. Acestea. toate înfășurările de pe dinții unei faze sunt conectate în serie.

Înfășurările dinților pot fi conectate și în paralel.

Pot fi și incluziuni combinate

Conexiunea paralelă și combinată permite reducerea inductanței înfășurării, ceea ce duce la o creștere a curentului statorului (deci a puterii) și a turației motorului.

Cifra de afaceri electrică și reală

Dacă rotorul motorului are doi poli, atunci cu o rotație completă a câmpului magnetic pe stator, rotorul face o rotație completă. Cu 4 poli, este nevoie de două ture ale câmpului magnetic de pe stator pentru a roti arborele motorului cu o tură completă. Cu cât este mai mare numărul de poli ai rotorului, cu atât sunt necesare mai multe rotații electrice pentru a roti arborele motorului cu o rotație. De exemplu, avem 42 de magneți pe rotor. Pentru a întoarce rotorul cu o rotație, va fi nevoie de 42/2=21 revoluție electrică. Această proprietate poate fi folosită ca un fel de reductor. Selectând numărul necesar de poli, puteți obține un motor cu cel dorit caracteristicile vitezei. În plus, o înțelegere a acestui proces va fi necesară pentru noi în viitor, atunci când alegem parametrii controlerului.

Senzori de poziție

Designul motoarelor fără senzori diferă de motoarele cu senzori numai în absența acestora din urmă. Alte diferențe fundamentale Nu. Cei mai obișnuiți senzori de poziție bazați pe efectul Hall. Senzorii răspund la un câmp magnetic, de obicei sunt amplasați pe stator în așa fel încât să fie afectați de magneții rotorului. Unghiul dintre senzori trebuie să fie de 120 de grade.

Adică grade „electrice”. Acestea. pentru un motor multipolar, aranjamentul fizic al senzorilor ar putea fi:

Uneori, senzorii sunt amplasați în afara motorului. Iată un exemplu de locație a senzorilor. De fapt, era un motor fără senzori. Asa de într-un mod simplu era echipat cu senzori de sală.

La unele motoare sunt instalați senzori dispozitiv special, care vă permite să mutați senzorii în anumite limite. Cu ajutorul unui astfel de dispozitiv, timpul este stabilit. Cu toate acestea, dacă motorul necesită inversare (rotire în interior reversul) va necesita un al doilea set de senzori setati pentru inversare. Pentru că sincronizarea nu are crucial la început şi turații mici, puteți seta senzorii la punctul zero și puteți regla unghiul de avans în mod programat când motorul începe să se rotească.

Principalele caracteristici ale motorului

Fiecare motor este calculat pentru cerințe specifice și are următoarele caracteristici principale:

• Mod de lucru pentru care este proiectat motorul: pe termen lung sau pe termen scurt. Lung modul de funcționare implică faptul că motorul poate funcționa ore întregi. Astfel de motoare sunt calculate în așa fel încât transferul de căldură către mediu să fie mai mare decât eliberarea de căldură a motorului în sine. În acest caz, nu se va încălzi. Exemplu: ventilație, scară rulantă sau rulare transportoare. Termen scurt - implică faptul că motorul va fi pornit pentru o perioadă scurtă în care nu are timp să se încălzească la temperatura maximă, urmată de o perioadă lungă în care motorul are timp să se răcească. Exemplu: acționare a liftului, aparate de ras electric, uscătoare de păr.
• Rezistenta infasurarii motorului. Rezistența înfășurării motorului afectează Eficiența motorului. Cu cât rezistența este mai mică, cu atât eficiența este mai mare. Măsurând rezistența, puteți afla prezența circuit interturnîn înfăşurare. Rezistența înfășurării motorului este de miimi de ohm. Pentru a-l măsura, este necesar un dispozitiv special sau o tehnică specială de măsurare.
• Maxim tensiune de operare . Tensiunea maximă pe care o poate suporta înfășurarea statorului. Tensiunea maximă este legată de următorul parametru.
• RPM maxim. Uneori ele indică viteza maxima, A kv- numărul de rotații ale motorului pe volt fără sarcină pe arbore. Înmulțind această cifră cu tensiune maxima, obținem turația maximă a motorului fără sarcină pe arbore.
• Curent maxim. Maxim curent admisibilînfăşurări. De regulă, este indicat și timpul în care motorul poate rezista curentului specificat. Limitarea maximă a curentului este asociată cu o posibilă supraîncălzire a înfășurării. Prin urmare, când temperaturi scăzute mediu inconjurator timpul real de funcționare cu curent maxim va fi mai lung, iar la căldură motorul se va arde mai devreme.
• Puterea maximă a motorului. Direct legat de parametrul anterior. Aceasta este puterea de vârf pe care o poate dezvolta motorul pentru o perioadă scurtă de timp, de obicei câteva secunde. La muncă îndelungată la putere maximă, supraîncălzirea motorului și defecțiunea acestuia sunt inevitabile.
• Putere nominală. Puterea pe care o poate dezvolta motorul pe parcursul întregului timp de pornire.
• Unghiul de avans al fazei (sincronizare). Înfășurarea statorului are o anumită inductanță, care încetinește creșterea curentului în înfășurare. Curentul va atinge maximul după un timp. Pentru a compensa această întârziere, comutarea de fază se realizează cu oarecare avans. Similar cu aprinderea motorului combustie interna, unde este setat unghiul de avans la aprindere, luând în considerare timpul de aprindere al combustibilului.

De asemenea, ar trebui să acordați atenție faptului că la sarcina nominală nu veți obține viteza maximă pe arborele motorului. kv indicat pentru un motor neîncărcat. Când alimentați motorul cu baterii, ar trebui să țineți cont de „scăderea” tensiunii de alimentare sub sarcină, care, la rândul său, va reduce și turația maximă a motorului.

Principiul de funcționare al cărui principiu se bazează pe reglarea frecvenței și auto-sincronizare se numește motor fără perii. În acest design, vectorul câmpului magnetic al statorului este controlat în raport cu poziția rotorului. Motorul fără perii a fost proiectat pentru a îmbunătăți performanța motoarelor standard cu perii de curent continuu.

El a combinat organic cel mai mult cele mai bune calități Motoare de curent continuu și motoare electrice fără contact.

Principalele diferențe față de motoarele convenționale

Motoarele fără perii sunt adesea folosite în modelele de aeronave controlate radio. Performanța și durabilitatea lor remarcabilă au câștigat o mare popularitate datorită absenței pieselor de frecare sub formă de perii care efectuează transmisia curentului.

Pentru a reprezenta mai pe deplin diferența, trebuie să rețineți că în standard motor electric colector rotorul se rotește cu înfășurări în interiorul statorului, care se bazează pe magneți permanenți. Înfășurările sunt comutate cu ajutorul unui colector, în funcție de poziția rotorului. În motorul electric curent alternativ dimpotrivă, un rotor cu magnet se rotește în interiorul unui stator cu înfășurări. Aproximativ același design are un motor.

Spre deosebire de motoare standard, in cel fara perii, statorul actioneaza ca o piesa in miscare, in care sunt plasati magneti permanenti, iar rolul piesei fixe este jucat de un rotor cu infasurari trifazate.

Cum funcționează un motor fără perii

Rotirea motorului se realizează prin schimbarea direcției câmpului magnetic în înfășurările rotorului anumită secvență. În acest caz, magneții permanenți interacționează cu câmpurile magnetice ale rotorului și pun în mișcare statorul în mișcare. Această mișcare se bazează pe proprietatea principală a magneților, când polii asemănători se resping și diferiti - sunt atrasi.

Câmpurile magnetice din înfășurările rotorului și modificarea lor sunt controlate de controler. Este un dispozitiv destul de complex capabil să comute curenți mari viteza mare. Controlerul are în mod necesar un motor electric fără perii în circuitul său, ceea ce crește foarte mult costul utilizării acestuia.

Motoarele fără perii nu au niciun contact rotativ și niciun contact capabil să comute. Acesta este principalul lor avantaj față de motoarele electrice convenționale, deoarece toate pierderile prin frecare sunt minime.

În acest articol, am dori să vorbim despre cum am creat un motor electric de la zero: de la idee și primul prototip până la un motor cu drepturi depline care a trecut toate testele. Dacă acest articol vi se pare interesant, vă vom spune separat, mai detaliat, despre etapele muncii noastre care sunt cele mai interesante pentru dvs.

În imagine de la stânga la dreapta: rotor, stator, ansamblu parțial motor, ansamblu motor

Introducere

Astăzi, datorită dezvoltării electronice moderneși apariția magneților puternici pe bază de metale din pământuri rare, este posibil să se creeze motoare electrice „Brushless” mai puternice și în același timp compacte și ușoare. În același timp, datorită simplității designului lor, sunt cele mai fiabile motoare electrice create vreodată. Despre crearea unui astfel de motor și va fi discutat în acest articol.

Descrierea motorului

Primul astfel de motor a fost imprimat de noi pe o imprimantă 3D ca experiment. În loc de plăci speciale din oțel electric, pentru carcasa rotorului și miezul statorului, pe care era înfășurată bobina de cupru, am folosit plastic obișnuit. Pe rotor au fost fixați magneți de neodim cu secțiune dreptunghiulară. Desigur, un astfel de motor nu a reușit să iasă putere maxima. Cu toate acestea, acest lucru a fost suficient pentru ca motorul să se învârtească până la 20k rpm, după care plasticul nu a suportat, iar rotorul motorului a fost rupt, iar magneții au fost împrăștiați. Acest experiment ne-a inspirat să creăm un motor cu drepturi depline.

Câteva prototipuri timpurii

Am realizat rotorul noului motor dintr-un singur magnet de neodim în formă de cilindru. Magnetul a fost lipit cu epoxidice de un arbore prelucrat din oțel pentru scule într-o fabrică pilot.

Tăiem statorul cu un laser dintr-un set de plăci de oțel pentru transformator de 0,5 mm grosime. Fiecare placă a fost apoi lăcuită cu grijă și apoi statorul finit a fost lipit împreună din aproximativ 50 de plăci. Plăcile au fost lăcuite pentru a evita un scurtcircuit între ele și pentru a exclude pierderile de energie din cauza curenților Foucault care ar putea apărea în stator.

Carcasa motorului a fost realizată din două părți din aluminiu sub formă de container. Statorul se potrivește perfect în carcasa de aluminiu și aderă bine pe pereți. Acest design oferă racire buna motor.

Măsurarea performanței

Elementul principal al suportului este o încărcătură grea sub formă de mașină de spălat. În timpul măsurătorilor, motorul rotește sarcina dată, iar puterea de ieșire și cuplul motorului sunt calculate din viteza unghiulară și accelerația.

Pentru a măsura viteza de rotație a sarcinii, o pereche de magneți pe arbore și un magnetic senzor digital A3144 bazat pe efectul hol. Desigur, ar fi posibil să se măsoare rotațiile prin impulsuri direct din înfășurările motorului, deoarece acest motor este sincron. Totuși, opțiunea cu senzor este mai fiabilă și va funcționa chiar și la viteze foarte mici, la care impulsurile vor fi ilizibile.

Pe lângă revoluții, standul nostru este capabil să măsoare câțiva parametri mai importanți:

• alimentarea curentului (până la 30A) folosind un senzor de curent bazat pe efectul Hall ACS712;
• Tensiunea de alimentare. Măsurat direct prin ADC-ul microcontrolerului, printr-un divizor de tensiune;
• temperatura din interiorul/exterior motorului. Temperatura se măsoară cu ajutorul unei rezistențe termice semiconductoare;

Ca urmare, standul nostru poate măsura în orice moment următoarele caracteristici motor:

• curent consumat;
• tensiunea consumată;
• consumul de energie;
• putere de iesire;
• rotațiile arborelui;
• moment pe ax;
• puterea lăsată în căldură;
• temperatura din interiorul motorului.

Motor fara perii

Principiul de funcționare al unui motor trifazat fără perii

Motor BLDC este un motor sincron bazat pe principiul reglării frecvenței cu autosincronizare, a cărui esență este controlul vectorului câmpului magnetic al statorului în funcție de poziția rotorului. Motoare BLDC(în literatura engleză BLDC sau PMSM) sunt denumite și motoare fără perii de curent continuu, deoarece colectorul unui astfel de motor este alimentat de obicei cu tensiune de curent continuu.

Descrierea VD

Acest tip de motor este conceput pentru a îmbunătăți proprietățile motoarelor de curent continuu. Cerințe ridicate pentru mecanisme executive(în special, microdrive de mare viteză pentru o poziționare precisă) a condus la utilizarea motoare specifice DC: fără contact motoare trifazate curent continuu (BLDC sau BLDC). Din punct de vedere structural, seamănă cu motoarele sincrone cu curent alternativ: rotorul magnetic se rotește într-un stator laminat cu înfășurări trifazate. Dar RPM este o funcție a sarcinii și a tensiunii statorice. Această funcție este implementată prin comutarea înfășurărilor statorului în funcție de coordonatele rotorului. BLDC-urile sunt disponibile cu senzori separați pe rotor și fără senzori separați. Senzorii Hall sunt utilizați ca senzori separați. Dacă execuția este fără senzori separați, atunci înfășurările statorului acționează ca element de fixare. Când magnetul se rotește, rotorul induce un EMF în înfășurările statorului, rezultând un curent. Când o înfășurare este oprită, semnalul care a fost indus în ea este măsurat și procesat. Acest algoritm necesită un procesor de semnal. Pentru frânarea și inversarea BDPS, nu este necesar un circuit de punte inversă de putere - este suficient să aplicați impulsuri de control înfășurărilor statorului în ordine inversă.

Principala diferență dintre VD și motor sincron este autosincronizarea acestuia cu ajutorul DPR, drept urmare, în VD, frecvența de rotație a câmpului este proporțională cu frecvența de rotație a rotorului.

stator

Stator motor fără perii

Statorul are un design convențional și este similar cu statorul unei mașini cu inducție. Este alcătuit dintr-un corp, un miez din oțel electric și o înfășurare de cupru așezată în caneluri de-a lungul perimetrului miezului. Numărul de înfășurări determină numărul de faze ale motorului. Pentru pornire automată și rotație, sunt suficiente două faze - sinus și cosinus. De obicei, VD trifazat, mai rar - cu patru faze.

Conform metodei de așezare a spirelor în înfășurările statorului, se disting motoarele cu o forță electromotoare inversă de forme trapezoidală (BLDC) și sinusoidală (PMSM). Conform metodei de alimentare, curentul electric de fază în tipurile corespunzătoare de motor se modifică și trapezoidal sau sinusoidal.

Rotor

Rotorul este realizat folosind magneți permanenți și are de obicei două până la opt perechi de poli cu poli nord și sud alternați.

La început, magneții de ferită au fost folosiți pentru a face rotorul. Sunt comune și ieftine, dar au dezavantajul nivel scăzut inducție magnetică. Magneții din aliaj de pământuri rare câștigă acum popularitate, deoarece vă permit să obțineți nivel inalt inducție magnetică și reduce dimensiunea rotorului.

Senzor de poziție a rotorului

Senzorul de poziție a rotorului (RPS) oferă feedback cu privire la poziția rotorului. Funcționarea sa se poate baza pe diferite principii - fotoelectric, inductiv, pe efectul Hall etc. Senzorii Hall și fotoelectrici au câștigat cea mai mare popularitate, deoarece sunt practic inerțiali și vă permit să scăpați de întârzierea canalului. părereîn funcţie de poziţia rotorului.

Senzorul fotoelectric, în forma sa clasică, conține trei fotodetectoare fixe, care sunt închise alternativ de un obturator care se rotește sincron cu rotorul. Acest lucru este prezentat în Figura 1 (punct galben). Codul binar obținut din DPR fixează 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 pornite în fiecare ciclu (fază) de funcționare a motorului și două dintre cele trei înfășurări ale armăturii sunt conectate în serie la rețeaua. Înfășurări de armătură U, V, W situat pe stator cu o deplasare de 120 °, iar începuturile și sfârșiturile lor sunt conectate astfel încât la comutarea tastelor să se creeze un gradient rotativ de câmpuri magnetice.

Sistem de control VD

Sistemul de control conține întrerupătoare de alimentare, adesea tiristoare sau tranzistoare de putere cu poartă izolată. Dintre acestea, este asamblat un invertor de tensiune sau un invertor de curent. Sistemul de management al cheilor este implementat de obicei pe baza utilizării unui microcontroler, datorită numărului mare de operații de calcul pentru controlul motorului.

Principiul de funcționare al VD

Principiul funcționării HP se bazează pe faptul că controlerul HP comută înfășurările statorului astfel încât vectorul câmpului magnetic al statorului să fie întotdeauna ortogonal cu vectorul câmpului magnetic al rotorului. Folosind modularea lățimii impulsului (PWM), controlerul controlează curentul care curge prin înfășurările HP, de exemplu. vectorul câmpului magnetic al statorului și astfel se reglează momentul care acționează asupra rotorului HP. Semnul unghiului dintre vectori determină direcția momentului care acționează asupra rotorului.

Comutarea se realizează astfel încât fluxul de excitație al rotorului să fie F 0 este menținut constant în raport cu debitul ancorei. Ca rezultat al interacțiunii fluxului armăturii și excitației, se creează un cuplu M, care caută să rotească rotorul astfel încât fluxurile de armătură și de excitație să coincidă, dar când rotorul se rotește sub acțiunea DPR, înfășurările comută și fluxul de armătură trece la pasul următor.

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

În modul de funcționare cu motor, statorul MMF se află înaintea rotorului MMF cu un unghi de 90°, care este menținut cu ajutorul DPR. În modul de frânare, statorul MMF rămâne în urmă cu rotorul MMF, unghiul de 90° este de asemenea menținut folosind DPR.

Managementul motorului

Controlerul HP reglează cuplul care acționează asupra rotorului prin modificarea valorii PWM.

Spre deosebire de motor cu perie curent continuu, comutarea în HP este efectuată și controlată de electronică.

Sistemele de control care implementează algoritmi pentru reglarea lățimii impulsului și modularea lățimii impulsului în controlul HP sunt larg răspândite.

Sistemul care oferă cea mai largă gamă de control al vitezei este pentru motoarele cu control vectorial. Cu ajutorul unui convertor de frecvență, viteza motorului este controlată și legătura de flux din mașină este menținută la un anumit nivel.

O caracteristică a reglării acționării electrice cu control vectorial este coordonatele controlate măsurate în sistem fix coordonatele sunt convertite într-un sistem rotativ, din ele se alocă o valoare constantă, proporțională cu componentele vectorilor parametrilor controlați, conform cărora se realizează formarea acțiunilor de control, apoi tranziția inversă.

Dezavantajul acestor sisteme este complexitatea controlului și dispozitive funcționale pentru gamă largă control de viteza.

Avantajele și dezavantajele VD

În ultima vreme, acest tip de motor câștigă rapid popularitate, pătrunzând în multe industrii. Își găsește aplicație în diverse domenii de utilizare: de la electrocasnice până la transportul feroviar.

ID cu sisteme electronice comenzile combină adesea cele mai bune calități ale motoarelor fără contact și ale motoarelor DC.

Avantaje:

• Gamă largă de viteze
• Fără contact și fără întreținere - mașină fără perii
• Poate fi folosit în medii explozive și agresive
• Capacitate mare de cuplu
• Performanță energetică ridicată (eficiență peste 90%)

• Durată lungă de viață fiabilitate ridicatăși o durată de viață crescută datorită absenței contactelor electrice glisante

Defecte:

• Sistem de management al motorului relativ complex
• Costul ridicat al motorului, din cauza utilizării scumpe magneți permanențiîn proiectarea rotorului
• În multe cazuri, este mai rațional să folosiți un motor asincron cu un convertor de frecvență.

Pentru aplicații care combină cea mai mare eficiență posibilă cu extrem de simplă și blocuri de încredere control (un comutator cu cheie care nu folosește PWM), se poate distinge și următoarea caracteristică: În ciuda faptului că revoluțiile pot fi variate pe scară largă de către unitatea de control, o eficiență acceptabilă poate fi obținută numai într-un interval relativ îngust de viteze unghiulare . Aceasta este determinată de inductanța înfășurărilor. Dacă viteza este mai mică decât optimă, continuarea alimentării unei faze date, după ce limita de flux a fost atinsă, va duce doar la încălzire inutilă. La viteze peste optime, fluxul magnetic din pol nu va atinge maximul din cauza timpului de creștere a curentului limitat de inductanță. Exemple de astfel de motoare sunt kiturile model fără perii. Acestea trebuie să fie eficiente, ușoare și fiabile și pentru a oferi optime viteză unghiulară pentru o caracteristică de încărcare dată, producătorii produc formații cu diferite inductanțe (număr de spire) ale înfășurărilor. În același timp, un număr mai mic de spire corespunde unui motor mai rapid.

Vezi si

Legături

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: Controlul motorului DC fără perii cu 2 faze fără senzori
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4.Motoare fără perii
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm Despre motorul fără perii și utilizare motor pas cu pas ca un fără perii