Motor DC asinkron pa furça. Motorë DC të krehur

Ekzistojnë dy lloje motorësh në pajisjet me shumë rotorë: kolektor dhe pa furça. Dallimi i tyre kryesor është se për një motor kolektori, mbështjelljet janë në rotor (pjesa rrotulluese), dhe për një motor pa furça, në stator. Pa hyrë në detaje, do të themi se një motor pa furça është i preferueshëm se një motor kolektor, pasi plotëson më së shumti kërkesat e vendosura para tij. Prandaj, në këtë artikull do të përqendrohemi në këtë lloj motorësh. Mund të lexoni më shumë rreth ndryshimit midis motorëve pa furçë dhe motorëve me furçë.

Përkundër faktit se përdorimi i motorëve BC filloi relativisht kohët e fundit, vetë ideja e pajisjes së tyre u shfaq shumë kohë më parë. Megjithatë, ardhja e çelsave të tranzistorit dhe magnetëve të fuqishëm neodymium bëri të mundur përdorimin e tyre komercial.

Pajisja BC - motorët

Dizajni i një motori pa furça përbëhet nga një rotor mbi të cilin janë fiksuar magnet dhe një stator mbi të cilin janë vendosur mbështjelljet. Vetëm sipas pozicionit relativ të këtyre komponentëve, motorët BC ndahen në inrunner dhe outrunner.

Në sistemet me shumë rotorë, skema Outrunner përdoret më shpesh, pasi ju lejon të merrni çift rrotullues më të lartë.

Të mirat dhe të këqijat e motorëve BC

Të mirat:

• Dizajni i thjeshtuar i motorit për shkak të përjashtimit të kolektorit prej tij.
• Efikasitet më i lartë.
• Ftohje e mirë
• Motorët BC mund të punojnë në ujë! Megjithatë, mos harroni se për shkak të ujit në pjesë mekanike motori mund të ndryshket dhe të prishet pas një kohe. Per te shmangur situata të ngjashme rekomandohet që motorët të trajtohen me një lubrifikant kundër ujit.
• Ndërhyrja më e vogël e radios

Minuset:

Nga minuset, mund të vërehet vetëm pamundësia e përdorimit të këtyre motorëve pa ESC (kontrolluesit e shpejtësisë së rrotullimit). Kjo e komplikon disi dizajnin dhe i bën motorët BK më të shtrenjtë se ata kolektorë. Sidoqoftë, nëse kompleksiteti i dizajnit është një parametër prioritar, atëherë ka motorë BC me kontrollues shpejtësie të integruar.

Si të zgjidhni motorët për një helikopter?

Kur zgjedh një demon motorët e komutatorëve Para së gjithash, duhet t'i kushtoni vëmendje karakteristikave të mëposhtme:

• Rryma maksimale - kjo karakteristikë tregon se çfarë rryme maksimale mund të përballojë mbështjellja e motorit në një periudhë të shkurtër kohore. Nëse kjo kohë tejkalohet, atëherë dështimi i motorit është i pashmangshëm. Ky parametër gjithashtu ndikon në zgjedhjen e ESC.
• Tensioni maksimal - si dhe rryma maksimale, tregon se sa tension mund të aplikohet në mbështjellje për një periudhë të shkurtër kohe.
• KV është numri i rrotullimeve të motorit për volt. Meqenëse ky tregues varet drejtpërdrejt nga ngarkesa në boshtin e motorit, tregohet për rastin kur nuk ka ngarkesë.
• Rezistenca - varet nga rezistenca Efikasiteti i motorit. Prandaj, sa më e ulët të jetë rezistenca, aq më mirë.

Publikuar më 19.03.2013

Me këtë artikull, unë filloj një seri botimesh rreth motorëve pa furça rrymë e vazhdueshme. Në një gjuhë të arritshme do të përshkruaj informacione të përgjithshme, pajisjen, algoritmet e kontrollit për një motor pa furça. Do të konsiderohet tipe te ndryshme motorët, jepen shembuj të përzgjedhjes së parametrave të rregullatorit. Unë do të përshkruaj pajisjen dhe algoritmin e rregullatorit, metodën e zgjedhjes së çelsave të energjisë dhe parametrat kryesorë të rregullatorit. Përfundimi logjik i publikimeve do të jetë skema rregullatore.

Motorë pa furça janë bërë të përhapura për shkak të zhvillimit të elektronikës dhe, në veçanti, për shkak të shfaqjes së çelsave të lira të tranzistorit të energjisë. Shfaqja e magnetëve të fuqishëm të neodymiumit gjithashtu luajti një rol të rëndësishëm.

Megjithatë, motori pa furça nuk duhet të konsiderohet si një risi. Ideja e një motori pa furça u shfaq në agimin e elektricitetit. Por, për shkak të mungesës së teknologjisë, ajo priste kohën e saj deri në vitin 1962, kur u shfaq motori i parë komercial DC pa furça. ato. Për më shumë se gjysmë shekulli, ka pasur zbatime të ndryshme serike të këtij lloji të makinës elektrike!

Disa terminologji

Motorët DC pa furça quhen gjithashtu motorë valvulash, në literaturën e huaj BLDCM (Motor i rrymës direkte BrushLes) ose PMSM (Motor sinkron me magnet të përhershëm).

Strukturisht, një motor pa furça përbëhet nga një rotor me magnet të përhershëm dhe një stator me mbështjellje. Unë tërheq vëmendjen tuaj për faktin se në një motor kolektori, përkundrazi, mbështjelljet janë në rotor. Prandaj, më tej në tekst, rotori është magnet, statori është dredha-dredha.

Një rregullator elektronik përdoret për të kontrolluar motorin. Në literaturën e huaj Speed ​​​​Controller ose ESC (Electronic speed control).

Çfarë është një motor pa furça?

Zakonisht njerëzit, të përballur me diçka të re, kërkojnë analogji. Ndonjëherë ju duhet të dëgjoni frazën "epo, është si një sinkronizues", ose edhe më keq, "duket si një stepper". Meqenëse shumica e motorëve pa furça janë 3-fazorë, kjo është edhe më konfuze, duke çuar në keqkuptimin se rregullatori po "ushqen" motorin me rrymë AC 3-fazore. Të gjitha sa më sipër janë vetëm pjesërisht të vërteta. Fakti është se të gjithë motorët përveç asinkronit mund të quhen sinkron. Të gjithë motorët DC janë sinkron me vetë-sinkronizim, por parimi i tyre i funksionimit ndryshon nga motorët sinkron. rrymë alternative për të cilat nuk ka vetësinkronizim. Si një motor stepper pa furça, ai gjithashtu mund të funksionojë. Por këtu është gjëja: një tullë gjithashtu mund të fluturojë ... megjithatë, jo larg, sepse nuk është menduar për këtë. Si një motor stepper, një motor me ngurrim të ndezur është më i përshtatshëm.

Le të përpiqemi të kuptojmë se çfarë është një motor DC pa furça (Motori i rrymës direkte të furçave). Në vetë këtë frazë, përgjigja është tashmë e fshehur - ky është një motor DC pa një kolektor. Funksionet e kolektorit kryhen nga elektronika.

Avantazhet dhe disavantazhet

Një montim mjaft kompleks, i rëndë dhe i ndezur, kolektori, është hequr nga modeli i motorit. Dizajni i motorit është thjeshtuar shumë. Motori është më i lehtë dhe më kompakt. Zvogëlohen ndjeshëm humbjet e ndërrimit pasi zëvendësohen kontaktet e komutatorit dhe furçës çelësat elektronikë. Si rezultat, marrim një motor elektrik me performanca më e mirë efikasiteti dhe vlerësimi i fuqisë për kilogram të peshës së vet, me më së shumti gamë të gjerë shpejtësia e rrotullimit ndryshon. Në praktikë, motorët pa furça nxehen më pak se vëllezërit e tyre kolektorë. duroj ngarkesë e rëndë nga momenti. Përdorimi i magnetëve të fuqishëm neodymium i ka bërë motorët pa furça edhe më kompakte. Dizajni i motorit pa furça lejon që ai të përdoret në ujë dhe në mjedise agresive (natyrisht, vetëm motori, rregullatori do të jetë shumë i shtrenjtë për t'u lagur). Motorët pa furça nuk krijojnë praktikisht asnjë ndërhyrje radio.

E vetmja pengesë konsiderohet komplekse e shtrenjtë njësia elektronike kontrolli (pullë ose ESC). Megjithatë, nëse doni të kontrolloni shpejtësinë e motorit, elektronika është e domosdoshme. Nëse nuk keni nevojë të kontrolloni shpejtësinë e një motori pa furça, ende nuk mund të bëni pa një njësi kontrolli elektronik. Një motor pa furça pa elektronikë është thjesht një copë hekuri. Nuk ka asnjë mënyrë për të aplikuar tension në të dhe për të arritur rrotullimin normal si motorët e tjerë.

Çfarë ndodh në një kontrollues motori pa furça?

Për të kuptuar se çfarë po ndodh në elektronikën e rregullatorit që kontrollon motorin pa furça, le të kthehemi pak prapa dhe së pari të kuptojmë se si funksionon motori pa furça. Nga kursi i fizikës shkollore, ne kujtojmë se si një fushë magnetike vepron në një kornizë që mbart rrymë. Një kornizë me rrymë rrotullohet në një fushë magnetike. Megjithatë, ai nuk rrotullohet vazhdimisht, por rrotullohet në një pozicion të caktuar. Në mënyrë që të ndodhë rrotullimi i vazhdueshëm, është e nevojshme të ndërroni drejtimin e rrymës në lak në varësi të pozicionit të lakut. Në rastin tonë, korniza me rrymë është dredha-dredha e motorit, dhe komutatori është i angazhuar në ndërrim - një pajisje me furça dhe kontakte. Pajisja e motorit më të thjeshtë, shihni figurën.

Elektronika që kontrollon motorin pa furça bëjnë të njëjtën gjë - in momentet e duhura lidh tensionin direkt me mbështjelljet e dëshiruara të statorit.

Koderë, motorë pa kodues

Nga sa më sipër, është e rëndësishme të kuptohet se është e nevojshme të aplikoni tension në mbështjelljet e motorit në varësi të pozicionit të rotorit. Prandaj, elektronika duhet të jetë në gjendje të përcaktojë pozicionin e rotorit të motorit . Për këtë, përdoren sensorë pozicioni. Mund të jenë lloje të ndryshme, optike, magnetike etj. Aktualisht, sensorë diskretë të bazuar në efektin Hall (për shembull, SS41) janë shumë të zakonshëm. Një motor 3-fazor pa furça përdor 3 sensorë. Falë sensorëve të tillë, njësia e kontrollit elektronik e di gjithmonë se në çfarë pozicioni është rotori dhe cilat mbështjellje duhet të aplikojnë tension në çdo kohë të caktuar. Më vonë, do të merret parasysh algoritmi i kontrollit për një motor trefazor pa furça.

Ka motorë pa furça që nuk kanë sensorë. Në motorë të tillë, pozicioni i rotorit përcaktohet duke matur tensionin në të papërdorur në ky moment koha e dredha-dredha. Këto metoda gjithashtu do të diskutohen më vonë. Duhet t'i kushtoni vëmendje një pike thelbësore: kjo metodë është e rëndësishme vetëm kur motori rrotullohet. Kur motori nuk po rrotullohet ose po rrotullohet shumë ngadalë, kjo metodë nuk funksionon.

Në cilat raste përdoren motorët pa furça me sensorë dhe në cilat raste pa sensorë? Cili është ndryshimi i tyre?

Preferohen motorët me kodues pikë teknike vizion. Algoritmi i kontrollit për motorë të tillë është shumë më i thjeshtë. Sidoqoftë, ka edhe disavantazhe: kërkohet të sigurohet energji për sensorët dhe të vendosen telat nga sensorët në motor në elektronikën e kontrollit; në rast të dështimit të njërit prej sensorëve, motori ndalon së punuari, dhe zëvendësimi i sensorëve, si rregull, kërkon çmontimin e motorit.

Në rastet kur strukturisht është e pamundur vendosja e sensorëve në kutinë e motorit, përdoren motorë pa sensorë. Strukturisht, motorë të tillë praktikisht nuk ndryshojnë nga motorët me sensorë. Por njësia elektronike duhet të jetë në gjendje të kontrollojë motorin pa sensorë. Në këtë rast, njësia e kontrollit duhet të përputhet me karakteristikat model specifik motorri.

Nëse motori duhet të fillojë me një ngarkesë të konsiderueshme në boshtin e motorit (transporti elektrik, mekanizmat ngritës, etj.), Përdoren motorë me sensorë.
Nëse motori fillon pa ngarkesë në bosht (ajrosje, helikë ajri, përdoret tufë centrifugale etj.), mund të përdoren motorë pa sensorë. Mbani mend: një motor pa kodues duhet të fillojë pa ngarkesë në bosht. Nëse ky kusht nuk plotësohet, duhet të përdoret një motor me kodues. Përveç kësaj, në momentin e ndezjes së motorit pa sensorë, lëkundjet rrotulluese të boshtit të motorit janë të mundshme në anët e ndryshme. Nëse kjo është kritike për sistemin tuaj, përdorni një motor me sensorë.

Tre faza

Të blera motorë trefazorë pa furça më e përhapura. Por ato mund të jenë një, dy, tre ose më shumë faza. Sa më shumë faza, aq më i butë është rrotullimi i fushës magnetike, por aq më kompleks është sistemi i kontrollit të motorit. Sistemi 3-fazor është më optimali për sa i përket raportit efikasitet/kompleksitet, prandaj është bërë kaq i përhapur. Më tej, vetëm qarku trefazor do të konsiderohet, si më i zakonshmi. Në fakt, fazat janë mbështjelljet e motorit. Prandaj, nëse thoni "tre-dredha", mendoj se edhe kjo do të jetë e saktë. Tre mbështjellje janë të lidhura sipas skemës "yll" ose "trekëndësh". Një motor trefazor pa furça ka tre tela - priza dredha-dredha, shih figurën.

Motorët me kodues kanë 5 tela shtesë (2 për fuqinë e koduesit të pozicionit dhe 3 sinjale kodifikuese).

Në një sistem trefazor, voltazhi aplikohet në dy nga tre mbështjelljet në çdo kohë të caktuar. Kështu, ekzistojnë 6 opsione për aplikimin e tensionit DC në mbështjelljet e motorit, siç tregohet në figurën më poshtë.

Motori DC quhet Motor elektrik e cila mundësohet nga rryma e vazhdueshme. Nëse është e nevojshme, merrni një motor me çift rrotullues të lartë me shpejtësi relativisht të ulët. Strukturisht, Inrunners janë më të thjeshtë për shkak të faktit se statori fiks mund të shërbejë si strehim. Pajisjet e montimit mund të montohen në të. Në rastin e Outrunners, e gjithë pjesa e jashtme rrotullohet. Motori fiksohet nga një bosht fiks ose pjesë statori. Në rastin e një rrote motorike, fiksimi kryhet për boshtin fiks të statorit, telat sillen në stator përmes një boshti të zbrazët të të cilit është më pak se 0,5 mm.

Një motor AC quhet motor elektrik i fuqizuar nga rryma alternative. Ekzistojnë llojet e mëposhtme të motorëve AC:

Ekziston gjithashtu një UKD (motor komutator universal) me funksionin e mënyrës së funksionimit si në rrymë alternative ashtu edhe në atë të drejtpërdrejtë.

Një lloj tjetër motori është motor stepper me një numër të kufizuar pozicionesh të rotorit. Një pozicion i caktuar i treguar i rotorit fiksohet duke furnizuar energji në mbështjelljet e nevojshme përkatëse. Kur tensioni i furnizimit hiqet nga një dredha-dredha dhe transferohet te të tjerët, ndodh një proces kalimi në një pozicion tjetër.

Një motor AC kur mundësohet nga një rrjet komercial zakonisht nuk arrin shpejtësi mbi tre mijë rpm. Për këtë arsye, nëse është e nevojshme të merren frekuenca më të larta, përdoret një motor kolektori, përfitime shtesë i cili është i lehtë dhe kompakt duke ruajtur fuqinë e kërkuar.

Ndonjëherë një e veçantë mekanizmi i transmetimit quhet një shumëzues, i cili ndryshon parametrat kinematikë të pajisjes në atë të kërkuar treguesit teknikë. Asambletë e kolektorëve ndonjëherë zënë deri në gjysmën e hapësirës së të gjithë motorit, kështu që motorët AC zvogëlohen në madhësi dhe bëhen më të lehta në peshë përmes përdorimit të një konverteri të frekuencës, dhe ndonjëherë për shkak të pranisë së një rrjeti me një frekuencë të rritur deri në 400 Hz.

Burimi i çdo motori asinkron AC është dukshëm më i lartë se ai kolektor. Është përcaktuar gjendja e izolimit të mbështjelljeve dhe kushinetave. Një motor sinkron, kur përdoret një inverter dhe një sensor i pozicionit të rotorit, konsiderohet një analog elektronik i një motori klasik kolektor që mbështet funksionimin DC.

Motor DC pa furça. Informacion i përgjithshëm dhe pajisja e pajisjes

Një motor DC pa furça quhet gjithashtu një motor trefazor pa furça. Është një pajisje sinkrone, parimi i funksionimit të së cilës bazohet në rregullimin e vetë-sinkronizuar të frekuencës, për shkak të së cilës kontrollohet vektori (duke filluar nga pozicioni i rotorit) i fushës magnetike të statorit.

Kontrollorët e motorëve të këtij lloji shpesh mundësohen nga tension konstant nga e kanë marrë emrin. Në literaturën teknike në gjuhën angleze, motori pa furça quhet PMSM ose BLDC.

Motori pa furça u krijua kryesisht për të optimizuar çdo motor DC përgjithësisht. për të mekanizmi ekzekutiv për një pajisje të tillë (veçanërisht për një mikrodrive me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë) u vendosën kërkesa shumë të larta.

Kjo, ndoshta, çoi në përdorimin e pajisjeve të tilla specifike DC, motorë trefazorë pa furça, të quajtur edhe BLDT. Ato janë praktikisht identike në dizajn. motorët sinkron rryma alternative, ku rrotullimi i rotorit magnetik ndodh në një stator konvencional të laminuar në prani të mbështjelljeve trefazore, dhe numri i rrotullimeve varet nga voltazhi dhe ngarkesat e statorit. Bazuar në koordinatat e caktuara të rotorit, ndërrohen mbështjelljet e ndryshme të statorit.

Motorët DC pa furça mund të ekzistojnë pa ndonjë sensor të veçantë, megjithatë, ata ndonjëherë janë të pranishëm në rotor, siç është një sensor Hall. Nëse pajisja punon pa sensor shtesë, pastaj Mbështjelljet e statorit veprojnë si element fiksues. Pastaj rryma lind për shkak të rrotullimit të magnetit, kur rotori shkakton një EMF në mbështjelljen e statorit.

Nëse njëra nga mbështjelljet është e fikur, atëherë sinjali i induktuar do të matet dhe përpunohet më tej, megjithatë, një parim i tillë i funksionimit është i pamundur pa një profesor të përpunimit të sinjalit. Por për të kthyer ose frenuar një motor të tillë elektrik, nuk nevojitet një qark urë - do të jetë e mjaftueshme për të furnizuar pulset e kontrollit në mbështjelljet e statorit në sekuencën e kundërt.

Në VD (motori me ndërprerje), induktori në formën e një magneti të përhershëm ndodhet në rotor, dhe mbështjellja e armaturës është në stator. Bazuar në pozicionin e rotorit, formohet tensioni i furnizimit të të gjitha mbështjelljeve motor elektrik. Kur përdoret në konstruksione të tilla të kolektorit, funksioni i tij do të kryhet në motorin e valvulës nga një ndërprerës gjysmëpërçues.

Dallimi kryesor midis motorëve sinkron dhe pa furça është vetë-sinkronizimi i këtij të fundit me ndihmën e DPR, i cili përcakton frekuencën proporcionale të rrotullimit të rotorit dhe fushës.

Më shpesh, një motor DC pa furça gjen aplikim në fushat e mëposhtme:

stator

Kjo pajisje ka një dizajn klasik dhe i ngjan të njëjtës pajisje të një makine asinkrone. Përbërja përfshin bërthama e mbështjelljes së bakrit(e vendosur rreth perimetrit në groove), e cila përcakton numrin e fazave dhe strehimin. Zakonisht, fazat e sinusit dhe kosinusit janë të mjaftueshme për rrotullim dhe vetë-nisje, megjithatë, shpesh motori i valvulës bëhet trefazor dhe madje katërfazor.

Motorët elektrikë me të kundërt forca elektromotore Sipas llojit të vendosjes së kthesave në mbështjelljen e statorit, ato ndahen në dy lloje:

• forma sinusoidale;
• formë trapezoidale.

Në llojet përkatëse të motorit, rryma e fazës elektrike ndryshon gjithashtu sipas metodës së furnizimit në mënyrë sinusoidale ose trapezoidale.

Rotor

Rotori është bërë zakonisht nga magnet të përhershëm me numrin e çifteve të poleve nga dy në tetë, të cilët, nga ana tjetër, alternohen nga veriu në jug ose anasjelltas.

Më të zakonshmet dhe më të lirat për prodhimin e rotorit janë magnet ferrit, por disavantazhi i tyre është nivel i ulët induksioni magnetik Prandaj, pajisjet e bëra nga lidhjet e elementëve të ndryshëm të tokës së rrallë po zëvendësojnë tani një material të tillë, pasi ato mund të ofrojnë nivel të lartë induksioni magnetik, i cili, nga ana tjetër, ju lejon të zvogëloni madhësinë e rotorit.

DPR

Sensori i pozicionit të rotorit siguron reagime. Sipas parimit të funksionimit, pajisja ndahet në nëngrupet e mëposhtme:

• induktiv;
• fotoelektrike;
• Sensori i efektit Hall.

Lloji i fundit është më i popullarizuari për shkak të tij veti pothuajse absolute pa inerci dhe aftësia për të hequr qafe vonesën në kanalet e reagimit nga pozicioni i rotorit.

Sistemi I kontrollit

Sistemi i kontrollit përbëhet nga çelsat e fuqisë, ndonjëherë edhe nga tiristorë ose tranzistorë të fuqisë, duke përfshirë një portë të izoluar, që çon në grumbullimin e një inverteri aktual ose një inverter të tensionit. Procesi i menaxhimit të këtyre çelësave zbatohet më shpesh duke përdorur një mikrokontrollues, e cila kërkon një sasi të madhe operacionesh llogaritëse për të kontrolluar motorin.

Parimi i funksionimit

Funksionimi i motorit qëndron në faktin se kontrolluesi ndërron një numër të caktuar mbështjelljesh të statorit në atë mënyrë që vektori i fushave magnetike të rotorit dhe statorit të jetë ortogonal. Me PWM (Modulimi i gjerësisë së pulsit) kontrolluesi kontrollon rrymën që rrjedh nëpër motor dhe rregullon çift rrotullues të ushtruar në rotor. Drejtimi i këtij momenti të veprimit përcaktohet nga shenja e këndit midis vektorëve. Shkallët elektrike përdoren në llogaritjet.

Ndërrimi duhet të kryhet në atë mënyrë që Ф0 (fluksi i ngacmimit të rotorit) të mbahet konstant në raport me fluksin e armaturës. Kur një ngacmim i tillë dhe rrjedha e armaturës ndërveprojnë, formohet një çift rrotullues M, i cili tenton të kthejë rotorin dhe paralelisht të sigurojë që ngacmimi dhe rrjedha e armaturës përkojnë. Sidoqoftë, gjatë rrotullimit të rotorit, mbështjelljet e ndryshme ndërrohen nën ndikimin e sensorit të pozicionit të rotorit, si rezultat i të cilit fluksi i armaturës kthehet drejt hapit tjetër.

Në një situatë të tillë, vektori që rezulton zhvendoset dhe bëhet i palëvizshëm në lidhje me fluksin e rotorit, i cili, nga ana tjetër, krijon çift rrotullues të nevojshëm në boshtin e motorit.

Menaxhimi i motorit

Kontrolluesi i një motori elektrik DC pa furça rregullon momentin që vepron në rotor duke ndryshuar vlerën e modulimit të gjerësisë së pulsit. Ndërrimi është i kontrolluar dhe kryhet në mënyrë elektronike, ndryshe nga një motor konvencional DC i krehur. Të zakonshme janë gjithashtu sistemet e kontrollit që zbatojnë modulimin e gjerësisë së pulsit dhe algoritmet e rregullimit të gjerësisë së pulsit për rrjedhën e punës.

Motorët e kontrollit vektorial ofrojnë gamën më të gjerë të njohur për kontrollin e vetë shpejtësisë. Rregullimi i kësaj shpejtësie, si dhe ruajtja e lidhjes së fluksit nivelin e kërkuar, është për shkak të konvertuesit të frekuencës.

Një tipar i rregullimit të makinës elektrike bazuar në kontrollin e vektorit është prania e koordinatave të kontrolluara. Ata jane ne sistem fiks dhe konvertohet në rrotullues, duke theksuar një vlerë konstante proporcionale me parametrat e kontrolluar të vektorit, për shkak të së cilës formohet një veprim kontrolli, dhe më pas një tranzicion i kundërt.

Pavarësisht nga të gjitha avantazhet e një sistemi të tillë, ai shoqërohet gjithashtu nga një disavantazh në formën e kompleksitetit të kontrollit të pajisjes për kontrollin e shpejtësisë në një gamë të gjerë.

Avantazhet dhe disavantazhet

Në ditët e sotme, në shumë industri, ky lloj motori është në kërkesë të madhe, sepse motori DC pa furça kombinon pothuajse të gjitha më së shumti. cilësitë më të mira motorë pa kontakt dhe lloje të tjera.

Përparësi të pamohueshme motor pa furça janë:

Pavarësisht domethënëse pika pozitive, në motor DC pa furça gjithashtu ka disa disavantazhe:

Nisur nga sa më sipër dhe moszhvillimi elektronikë moderne në rajon, shumë e konsiderojnë ende të vlefshme përdorimin e një motori induksioni konvencional me një konvertues frekuence.

Motor DC trefazor pa furça

Ky lloj motori ka performancë të shkëlqyer, veçanërisht kur kryen kontroll me anë të sensorëve të pozicionit. Nëse momenti i rezistencës ndryshon ose nuk dihet fare, dhe gjithashtu nëse është e nevojshme të arrihet çift ​​rrotullues më i lartë i fillimit Përdoret kontrolli i sensorit. Nëse sensori nuk përdoret (zakonisht në tifozë), kontrolli eliminon nevojën për komunikim me tela.

Karakteristikat e kontrollit të një motori trefazor pa furça pa sensor pozicioni:

Karakteristikat e kontrollit motor trefazor pa furça me kodues pozicioni duke përdorur shembullin e një sensori të efektit Hall:

konkluzioni

Motori DC pa furça ka shumë përparësi dhe do të bëhet zgjedhje e denjë për përdorim si nga specialistët ashtu edhe nga laikët.

Shfaqja e motorëve pa furça shpjegohet me nevojën për të krijuar makinë elektrike me shumë përfitime. Një motor pa furça është një pajisje pa kolektor, funksionin e të cilit e merr përsipër elektronika.

BKEPT - motorë DC pa furça, mund të jenë me fuqi, për shembull, 12, 30 volt.

• Zgjedhja motor i përshtatshëm
• Parimi i funksionimit
• Pajisja BKEPT
• Sensorët dhe mungesa e tyre
• Asnjë sensor
• Koncepti i frekuencës PWM
• sistemi arduino
• Montimi i motorit

Zgjedhja e motorit të duhur

Për të zgjedhur një njësi, është e nevojshme të krahasohet parimi i funksionimit dhe tiparet e motorëve kolektorë dhe pa furça.

Nga e majta në të djathtë: motor kolektori dhe motori FK 28-12 pa furça

Kolektorët kushtojnë më pak, por zhvillojnë një shpejtësi të ulët rrotullimi të çift rrotullues. Ata funksionojnë me rrymë të drejtpërdrejtë, kanë një peshë dhe madhësi të vogël, riparim të përballueshëm për pjesë këmbimi. Shfaqja e një cilësie negative zbulohet kur merret një numër i madh xhirosh. Furçat kontaktojnë komutatorin, duke shkaktuar fërkime që mund të dëmtojnë mekanizmin. Performanca e njësisë është zvogëluar.

Furçat jo vetëm që kërkojnë riparim për shkak të konsumit të shpejtë, por gjithashtu mund të çojnë në mbinxehje të mekanizmit.

Avantazhi kryesor i një motori DC pa furça është mungesa e çift rrotullues dhe kunjat e kalimit. Kjo do të thotë se nuk ka burime humbjesh, si në motorët me magnet të përhershëm. Funksionet e tyre kryhen nga transistorët MOS. Më parë, kostoja e tyre ishte e lartë, kështu që ata nuk ishin të disponueshëm. Sot, çmimi është bërë i pranueshëm dhe performanca është përmirësuar ndjeshëm. Në mungesë të një radiatori në sistem, fuqia është e kufizuar nga 2.5 në 4 vat, dhe rryma e funksionimit është nga 10 në 30 amper. efikasiteti motorë pa furça shumë i gjatë.

Avantazhi i dytë janë cilësimet e mekanikës. Boshti është montuar në kushineta të gjera. Nuk ka elemente thyerëse dhe fshirëse në strukturë.

E vetmja negative është njësia e shtrenjtë e kontrollit elektronik.

Konsideroni një shembull të mekanikës së një makine CNC me një gisht.

Zëvendësimi i motorit të kolektorit me një motor pa furça do të mbrojë boshtin CNC nga thyerja. Nën bosht nënkuptohet një bosht me rrotullime djathtas dhe majtas. Boshti CNC ka fuqi e madhe. Shpejtësia e çift rrotullues kontrollohet nga testuesi i servo, dhe shpejtësia kontrollohet nga kontrolluesi automatik. Kostoja e CNC me një gisht është rreth 4 mijë rubla.

Parimi i funksionimit

Tipari kryesor i mekanizmit është mungesa e një kolektori. Dhe magnete të përhershme janë instaluar në bosht, që është rotori. Rreth tij janë mbështjellje teli që kanë fusha të ndryshme magnetike. nderon motorë pa furça 12 volt është sensori i kontrollit të rotorit i vendosur në të. Sinjalet futen në njësinë e kontrolluesit të shpejtësisë.

Pajisja BKEPT

Paraqitja e magneteve brenda statorit zakonisht përdoret për motorët dyfazorë me një sasi të vogël polet. Parimi i çift rrotullues rreth statorit përdoret kur është e nevojshme të merret një motor dyfazor me shpejtësi të ulët.

Ka katër pole në rotor. Magnetët në formë drejtkëndëshi janë instaluar nga polet e alternuara. Megjithatë, numri i poleve nuk është gjithmonë i barabartë me numrin e magneteve, i cili mund të jetë 12, 14. Por numri i poleve duhet të jetë çift. Disa magnet mund të përbëjnë një pol.

Fotografia tregon 8 magnet që formojnë 4 pole. Momenti i forcës varet nga fuqia e magneteve.

Sensorët dhe mungesa e tyre

Kontrollorët e udhëtimit ndahen në dy grupe: me dhe pa sensor të pozicionit të rotorit.

Forcat aktuale aplikohen në mbështjelljet e motorit në pozicion të veçantë rotorit.Përcaktohet nga sistemi elektronik duke përdorur një sensor pozicioni. Ato janë të llojeve të ndryshme. Një kontrollues popullor udhëtimi është një sensor diskret i efektit Hall. Një motor trefazor 30 volt do të përdorë 3 sensorë. Njësia elektronike ka vazhdimisht të dhëna për pozicionin e rotorit dhe drejton tensionin në kohë në mbështjelljet e dëshiruara.

Një pajisje e zakonshme që ndryshon përfundimet e saj kur ndërron mbështjelljet.

Një pajisje me qark të hapur mat rrymën, shpejtësinë. Kanalet PWM janë ngjitur në pjesën e poshtme të sistemit të kontrollit.

Tre hyrje janë të lidhura me sensorin Hall. Në rast të një ndryshimi në sensorin Hall, fillon procesi i përpunimit të ndërprerjes. Për të siguruar trajtimin e shpejtë të reagimit të ndërprerjes, një sensor Hall është i lidhur me kunjat e poshtme të portës.

Përdorimi i një sensori pozicioni me një mikrokontrollues

Për të kursyer në faturat e energjisë elektrike, lexuesit tanë rekomandojnë Kutinë e Kursimit të Energjisë Elektrike. Pagesat mujore do të jenë 30-50% më pak se sa ishin përpara përdorimit të kursyesit. Ai heq komponentin reaktiv nga rrjeti, si rezultat i të cilit ngarkesa dhe, si rezultat, konsumi aktual zvogëlohet. Pajisjet elektrike konsumojnë më pak energji elektrike, duke ulur koston e pagesës së saj.

Kontrolluesi i forcës së kaskadës është në zemër të bërthamës AVR, i cili siguron kontroll inteligjent të një motori DC pa furça. AVR është një çip për kryerjen e detyrave të caktuara.

Parimi i funksionimit të kontrolluesit të goditjes mund të jetë me ose pa sensor. Programi i bordit AVR bën:

• ndezja e motorit sa më shpejt që të jetë e mundur pa përdorimin e pajisjeve shtesë të jashtme;
• kontrolli i shpejtësisë me një potenciometër të jashtëm.

pamje e veçuar kontroll automatik sma, përdoret në lavatriçe.

Asnjë sensor

Për të përcaktuar pozicionin e rotorit, është e nevojshme të matni tensionin në dredha-dredha boshe. Kjo metodë i aplikueshëm kur motori rrotullohet, përndryshe nuk do të funksionojë.

Kontrollorët e udhëtimit pa sensorë janë më të lehtë në peshë, gjë që shpjegon përdorimin e tyre të gjerë.

Kontrollorët kanë karakteristikat e mëposhtme:

• vlera e rrymës së drejtpërdrejtë maksimale;
• vlera e tensionit maksimal të funksionimit;
• numri shpejtesi maksimale;
• rezistenca e ndërprerësve të energjisë;
• frekuenca e impulseve.

Kur lidhni kontrolluesin, është e rëndësishme t'i mbani telat sa më të shkurtër që të jetë e mundur. Për shkak të shfaqjes së rritjeve të rrymës në fillim. Nëse teli është i gjatë, atëherë mund të ndodhin gabime në përcaktimin e pozicionit të rotorit. Prandaj, kontrollorët shiten me një tel 12 - 16 cm.

Kontrollorët kanë shumë cilësime të softuerit:

• kontrolli i fikjes së motorit;
• mbyllje e butë ose e vështirë;
• frenimi dhe mbyllja e qetë;
• avancimi i fuqisë dhe efikasitetit;
• fillim i butë, i vështirë, i shpejtë;
• kufiri aktual;
• mënyra e gazit;
• ndryshimi i drejtimit.

Kontrolluesi LB11880 i paraqitur në figurë përmban një drejtues motori të fuqishëm pa furça, domethënë, ju mund ta drejtoni motorin drejtpërdrejt në mikroqark pa drejtues shtesë.

Koncepti i frekuencës PWM

Kur çelësat janë të ndezur, ngarkesa e plotë aplikohet në motor. Njësia arrin shpejtësinë maksimale. Për të kontrolluar motorin, duhet të siguroni një rregullator të fuqisë. Kjo është pikërisht ajo që bën modulimi i gjerësisë së pulsit (PWM).

Është vendosur shpeshtësia e kërkuar e hapjes dhe mbylljes së çelësave. Tensioni ndryshon nga zero në punë. Për të kontrolluar shpejtësinë, është e nevojshme të mbivendosni sinjalin PWM në sinjalet kryesore.

Sinjali PWM mund të gjenerohet nga pajisja në disa dalje. Ose krijoni një PWM për një çelës të veçantë me një program. Qarku bëhet më i thjeshtë. Sinjali PWM ka 4-80 kilohertz.

Rritja e frekuencës çon në më shumë proceset e tranzicionit, të cilat shkaktojnë nxehtësi. Lartësia e frekuencës PWM rrit numrin e kalimeve, gjë që rezulton në humbje në çelësat. Një frekuencë e vogël nuk jep butësinë e dëshiruar të kontrollit.

Për të reduktuar humbjet në çelësat gjatë kalimit, sinjalet PWM aplikohen veçmas në çelësat e sipërm ose të poshtëm. Humbjet direkte llogariten me formulën P=R*I2, ku P është fuqia e humbjes, R është rezistenca e ndërprerësit, I është forca aktuale.

Më pak rezistencë minimizon humbjet, rrit efikasitetin.

sistemi arduino

Shpesh, platforma kompjuterike e harduerit arduino përdoret për të kontrolluar motorët pa furça. Ai bazohet në një tabelë dhe një mjedis zhvillimi në gjuhën Wiring.

Bordi arduino përfshin një mikrokontrollues Atmel AVR dhe programimin e elementeve dhe ndërveprimin me qarqet. Pllaka ka një rregullator të tensionit. Pllaka Serial Arduino është një qark i thjeshtë përmbysës për konvertimin e sinjaleve nga një nivel në tjetrin. Programet instalohen përmes USB. Disa modele, të tilla si Arduino Mini, kërkojnë tarifë shtesë për programim.

Gjuha e programimit Arduino përdor përpunimin standard. Disa modele arduino ju lejojnë të kontrolloni shumë serverë në të njëjtën kohë. Programet përpunohen nga procesori dhe përpilohen nga AVR.

Problemet me kontrolluesin mund të ndodhin për shkak të uljeve të tensionit dhe ngarkesës së tepërt.

Montimi i motorit

Një montim motori është një mekanizëm që monton një motor. Përdoret në instalimet e motorit. Montimi i motorit përbëhet nga shufra të ndërlidhura dhe elementë kornizë. Montimet e motorit janë të sheshta, hapësinore për sa i përket elementeve. Montimi i motorit për një motor të vetëm 30 volt ose pajisje të shumta. qarku i fuqisë montimi i motorit përbëhet nga një grup shufrash. Montimi i motorit është i instaluar në një kombinim të elementëve të dërrasës dhe kornizës.

Motori DC pa furça është një njësi e domosdoshme që përdoret si në jetën e përditshme ashtu edhe në industri. Për shembull, makinë CNC, pajisje mjekësore, mekanizma automobilistik.

BKEPT dallohen nga besueshmëria, parimi i funksionimit me precizion të lartë, kontrolli dhe rregullimi inteligjent automatik.

Me siguri ai pyeti veten se si një motor i tillë ndryshon nga motorët e tjerë, për shembull, nga ata që janë në makinat e shpimit. Motorët e instaluar në makina jo shumë të fuqishme zakonisht nuk ndezin dhe nuk janë aq të zhurmshëm sa e njëjta stërvitje, e cila ka më pak fuqi se makina.

Per Cfarë bëhet fjalë? Fakti është se një motor me furçë është një motor me furçë dhe një motor pa furça është një motor pa furça. Për të zgjidhur probleme të ndryshme, lloji juaj i motorit është i përshtatshëm - diku përshtatje më mirë kolektor, dhe diku mund të instaloni vetëm pa furça.

Motori kolektor

Motori kolektor ka, si rregull, vetëm dy tela të energjisë, është i lehtë për t'u kontrolluar, mjafton të rregulloni tensionin e furnizimit DC ose AC dhe shpejtësia do të ndryshojë në përputhje me rrethanat. Ju madje mund të kontrolloni motorin e kolektorit me një dimmer të thjeshtë. Avantazhi kryesor i motorit kolektor është rrotullime të larta (dhjetëra mijëra në minutë) me çift rrotullues të lartë.

Parimi i funksionimit të motorit të kolektorit është shumë i thjeshtë. Në fakt, rotori i tij është një grup kornizash bakri në një qark magnetik, të cilët kalojnë nga ana tjetër në burimin e energjisë në montimin e kolektorit-brushës. Statori mund të jetë ose nga magnet i përhershëm ose me një dredha-dredha të fuqizuar nga i njëjti burim si rotori, ose nga një burim i veçantë, dhe ndonjëherë statori dhe rotori përfshihen në një qark të vetëm serie (për shembull, motorët automatikë të lavatriçes) .

Për çdo seksion të mbështjelljes së rotorit, përmes montimit të furçës kolektore, nga ana tjetër, gjatë rrotullimit të rotorit, elektricitet, si rezultat, rotori rimagnetizohet, duke fituar pole magnetike të përcaktuara qartë të veriut dhe jugut, për shkak të të cilave rotori rrotullohet brenda statorit (polet e rotorit shtyhen jashtë nga polet e statorit, pastaj rotori magnetizohet më tej dhe shtyhet përsëri jashtë ). Meqenëse rotori kalon në burimin e energjisë çdo herë nga seksioni tjetër, rrotullimi nuk ndalet ndërsa kolektori është i ndezur.

Disavantazhi kryesor i motorit të kolektorit

Shpejtësia e motorit të komutatorit është shumë e përshtatshme për t'u rregulluar, por kur ato janë mjaft të larta, furçat ndihen. Meqenëse furçat përshtaten gjithmonë mirë me komutatorin, rrotullime të larta ato konsumohen shpejt, bllokohen në një mënyrë ose në një tjetër me kalimin e kohës dhe përfundimisht fillojnë të ndezin.

Veshja e furçave, dhe në përgjithësi e montimit të furçës kolektore, çon në një ulje të efikasitetit të motorit të kolektorit. Pra vetes Asambleja e furçës së kolektorit - kjo është disavantazhi kryesor motorët e komutatorëve. Sot, motorët kolektorë po braktisen në favor të motorëve stepper pa furça.

Një motor pa furça nuk ka një komutator ose furça. Shembulli më i thjeshtë motor pa furça - asinkron motor trefazor me një rotor të kafazit të ketrit. Një shembull tjetër i një motori pa furça është një më modern - motor stepper me rotor magnetik. Vetë mbështjelljet e statorit të një motori pa furça magnetizohen në mënyrë që rotori të rrotullohet gjatë gjithë kohës dhe të rrotullohet vazhdimisht në këtë mënyrë.

Më shpesh, motorët modernë pa furça janë të pajisur me një sensor të pozicionit të rotorit, sipas sinjaleve nga të cilat funksionon kontrolluesi i shpejtësisë së motorit. Sinjali nga sensori i pozicionit të rotorit transmetohet te procesori më shumë se 100 herë në sekondë, duke rezultuar në pozicionimin e saktë të rotorit dhe çift rrotullues të lartë. Ka, natyrisht, motorë pa furça pa një sensor të pozicionit të rotorit, një shembull i gjallë është i njëjti motor asinkron trefazor. Motorët pa kodues janë më të lirë se ata me kodues.

Përparësitë e motorëve pa furça

Meqenëse jeta e kushinetave të rotorit është jashtëzakonisht e gjatë, mund të thuhet se në një motor pa furça praktikisht nuk ka pjesë që konsumohen me kalimin e kohës dhe nuk kërkon fare mirëmbajtje gjatë funksionimit. Këtu, fërkimi minimizohet, nuk ka problem të mbinxehjes së kolektorit, në përgjithësi, besueshmëria dhe efikasiteti i motorëve pa furça janë shumë të larta.

Nuk ka furça ndezëse, sensori i pozicionit të rotorit do të ndihmojë që kontrolli të jetë i saktë - praktikisht nuk ka të meta, vetëm avantazhe. A është ky çmimi i cilësisë motorët stepper më i lartë se kolektori (plus shoferi), por kjo nuk është asgjë në krahasim me zëvendësim i rregullt susta, furça dhe kolektorë për motorët e kolektorëve.