Parimi i funksionimit të motorit elektrik pa furça. Sensorët dhe mungesa e tyre

Detyrë motor elektrik krijoni rrotullim, i cili vë në lëvizje modelet e kontrolluara me radio.Shpesh të njëjtat modele të kontrolluara me radio - modele makinash, modele avionësh, modele anijesh - ndryshojnë shumë në çmim - pothuajse 2 herë. Këto modele mund të pajisen me motorë të krehur dhe pa furçë dhe me rregullatorë përkatës. Ju duhet të kuptoni se cilin motor të zgjidhni.

Ekzistojnë 2 lloje kryesore të motorëve elektrikë që përdoren në modelet e kontrolluara me radio: me furçë dhe pa furça.

(të krehura, të krehura) janë më të lira, por modelet me motorë të tillë zhvillojnë shpejtësi më të ulëta dhe motorë të tillë janë më pak të besueshëm.

Karakteristika përcaktuese e motorëve të komutatorit është prania e një njësie furçë-komutator, e cila siguron lëvizjen e modelit të kontrolluar me radio. Dallimi kryesor i jashtëm motori i komutatorit Ajo që ndryshon nga brushless është se ka dy tela në vend të tre. Motori i komutatorit përbëhet nga një pjesë lëvizëse - rotori dhe një pjesë e palëvizshme - statori (strehimi). Komutatori është një grup kontaktesh të vendosura në rotor dhe furçat janë kontakte rrëshqitëse të vendosura jashtë rotorit dhe të shtypura kundër komutatorit. Rotori me mbështjellje rrotullohet brenda statorit. Furçat përdoren për të transferuar energji elektrike në mbështjelljet e mbështjelljes së rotorit rrotullues. Motorët elektrikë konvencionalë të krehur kanë vetëm dy tela (pozitiv dhe negativ) që lidhin motorin me kontrolluesin e shpejtësisë.

Motorët e krehur të përdorur në modelet e kontrolluara me radio mundësohen nga rrymë e vazhdueshme. Për shembull, duke aplikuar tensionin e duhur në dy tela të motorit nga një burim i rrymës direkte, për shembull, një bateri ose akumulator konvencional, ne vendosim boshtin e motorit në lëvizje. Qarku i rregullatorit për një motor komutator është i thjeshtë, gjë që gjithashtu zvogëlon koston e një konfigurimi të tillë. Rotori i motorit përshpejton fushën magnetike të krijuar në mbështjellje. Madhësia e kësaj fushe varet nga voltazhi i aplikuar në mbështjellje; sa më e madhe të krijohet fusha magnetike, aq më shpejt do të rrotullohet rotori. Numri i rrotullimeve të mbështjelljes së motorit zakonisht tregohet në motor; sa më i vogël të jetë numri, aq më e lartë është shpejtësia e rrotullimit të boshtit të motorit.
Ndër avantazhet e motorëve me komutator Modele të kontrolluara me radio mund të dallohen: madhësia e vogël, pesha dhe gjithashtu kosto relativisht e ulët. Prandaj, ky lloj motori përdoret më shpesh në nivelet e shkurtimit të buxhetit modele ose në modelet e nivelit fillestar. Nëse flasim për besueshmërinë e një motori të krehur, ai është shumë inferior ndaj një motori pa furça. Megjithë thjeshtësinë e tyre, ata kanë një pengesë të madhe - burime të kufizuara. Prania e një njësie kolektori furçash nënkupton sistemi mekanik lëvizja e kontakteve, domethënë punë mekanike furçat dhe komutatori mund të çojnë në ndezje kur mbinxehen dhe konsumim të shpejtë kur kushte të pafavorshme funksionimi (lagështi, papastërti, pluhur). Gjatë funksionimit të motorëve të komutatorit, ndodh konsumimi gradual furça grafiti dhe metali komutator, përgjatë të cilit brushat rrëshqasin dhe herët a vonë ato dështojnë. Përpara se të filloni të përdorni modelin, këshillohet që motori të vihet në punë me një ngarkesë të reduktuar në mënyrë që furçat të fërkohen siç duhet në komutator. Me përdorim agresiv (ndoshta 2 vrapime) ose afatgjatë të modelit, zëvendësimi i motorit të komutatorit është një dukuri e zakonshme dhe e zakonshme.

Motorë pa furça(pa furça, pa furça) - më e shtrenjtë, por e aftë për t'u zhvilluar shpejtësi më të lartë, dhe gjithashtu më rezistent ndaj konsumit. Një model i pajisur me një sistem modern pa furça lëviz më shpejt dhe më gjatë.

Efikasitet i lartë (koeficient veprim i dobishëm) dhe rezistenca ndaj konsumit arrihet për shkak të mungesës së një njësie kolektori furçash. Motorët pa furça janë më të fuqishëm se motorët me furçë të së njëjtës madhësi. Dallimi kryesor i jashtëm motor pa furça nga kolektori është se ka tre tela në vend të dy. Në një motor pa furça, pjesa lëvizëse është statori (strehimi) me magnet të përhershëm, dhe pjesa e palëvizshme është rotori me një dredha-dredha trefazore. Ndërrimi i mbështjelljeve ndodh për shkak të një kompleksi relativisht të ndërlikuar qark elektronik- rregullator.

Motori pa furça drejtohet nga një trefazor rrymë alternative Prandaj, për funksionimin e tyre, kërkohet një kontrollues i veçantë i shpejtësisë (rregullator), i cili konverton rrymën direkte nga bateria në rrymë alternative. Si motor pa furça, dhe rregullatori për një motor pa furça ka një dizajn më kompleks, si rezultat i të cilit rritet kostoja.

Motorët e përdorur në modele kanë një strehë të mbyllur, gjë që i bën ata rezistent ndaj lagështirës, ​​pluhurit dhe papastërtisë. Mund të themi se motorët pa furça praktikisht nuk konsumohen. Vetëm kushinetat mund të konsumohen. Mënyra e vetme për të thyer motorin është në një përplasje. Ju gjithashtu mund të digjni kontrolluesin - si çdo rregullator, por nëse kontrolluesi ka mbrojtje aktuale, ai gjithashtu do të zgjasë një kohë të gjatë.

Vlerat e performancës së motorit për modelet e kontrolluara me radio

Përveç ndarjes në furça dhe pa furça, motorët ndahen sipas karakteristikave të rëndësishme të mëposhtme: fuqia, KV, tensioni, rryma maksimale.

Sipas madhësisë. Për një motor komutator, kjo karakteristikë quhet një klasë, ku numri, për shembull, 280, 300,400, 480, 500, 600, 650, 700, 720, 820, 900, tregon gjatësinë e strehimit të motorit. Ekziston një grup klasash.
Shembull: klasa e një motori përcaktohet nga gjatësia e tij - nëse po flasim për një motor të klasit 400, atëherë po flasim për një motor me gjatësi trupore 400 mm. Për motorët pa furça, një karakteristikë e rëndësishme është madhësia e tij - gjatësia dhe gjerësia. Dallimet në madhësi japin një ide për fuqinë e motorit elektrik pa furça. Sa më e madhe të jetë madhësia, aq më e lartë është fuqia.
Shembull: Motori 4274 do të thotë:
diametri - 42 mm,
gjatësia - 74 mm.
Për shembull, një motor me këtë madhësi është një nga më të fuqishmit; është i përshtatshëm për një model makine në shkallë 1:8.

Fuqia motori (fuqia, vat) - përcakton punën që mund të kryejë motori për njësi të kohës. Më së shumti karakteristikë e rëndësishme motorike. Duke ditur fuqinë, ne mund të përcaktojmë ngarkesa maksimale të cilat motori mund t'i rezistojë sipas formulës.
Fuqia (Watts) = Tensioni i Furnizimit (Volt) * Rryma (Ampera).
Duke ditur fuqinë, mund të zgjidhni baterinë dhe rregullatorin bazuar në fuqinë maksimale aktuale të marrë nga formula.

Revolucionet, r/v (KV, RPM) - rrotullime për volt.
Një parametër i rëndësishëm tregon shpejtësinë e rrotullimit të boshtit të motorit. Rrotullimet në minutë përcaktohen nga numri i rrotullimeve në minutë, me fjalë të tjera, sa shpejt rrotullohet motori. Shpejtësia e rotorit matet në KV. Kështu është zakon të shënohet raporti i shpejtësisë së motorit (rpm) me tensionin e furnizimit të motorit (V). Përafërsisht, kV tregon se sa shpejt do të rrotullohen motorë të ndryshëm në të njëjtin tension.
Shpejtësia maksimale = KV * Tensioni i furnizimit të motorit.
Për shembull: një motor 980 KV i furnizuar me 11,1 V nga një bateri do të rrotullohet me 980 x 11,1 = 10878 rpm pa ngarkesë.
Leximet e rrymës mund të përfaqësojnë rrymën maksimale të vazhdueshme dhe vlerat kufitare rryma që mund t'i jepet motorit. Kur zgjidhni një bateri dhe rregullator, zgjidhni ato që tregojnë vlerat maksimale të rrymës së vazhdueshme të barabarta ose më të mëdha se vlerat e rrymës së motorit.
Për modele të ndryshme, marshe dhe helika të ndryshme të përdorura, kV e kërkuar e motorit zgjidhet dhe llogaritet individualisht. Duke përdorur këtë parametër, mund të zgjidhni përdorimin e motorit, baterisë dhe helikës. Kështu, motorët me një KV më të madh se 2000 zakonisht përdoren në helikopterë ose modele me shpejtësi të lartë. Një motor i lartë KV mund të përdoret me më pak bateri dhe është më efikas me një helikë me hap më të ulët. Motorët e kësaj klase shpesh përdoren në krahë fluturues. Motorët me KV më të ulët bëjnë të mundur instalimin e baterive me një numër më të madh qelizash, duke fituar kështu një farë peshe, por duke rritur kohëzgjatjen e fluturimit - jo për shkak të kapacitetit, por duke reduktuar rrymat maksimale për të njëjtën punë të kryer nga motori. Sa më e lartë të jetë KV e motorëve, aq më kompakte duhet të jenë helikat. Vidhat nuk janë madhësia e madhe ofrojnë shpejtësi më të lartë, por zvogëlojnë efikasitetin. Një konfigurim me helikë të mëdhenj dhe, në përputhje me rrethanat, motorë me një vlerë më të ulët KV është më e lehtë për të marrë një fluturim të qëndrueshëm, ai konsumon më pak energji dhe ju lejon të ngrini më shumë peshë.
KV është një karakteristikë domethënëse për demonin motorët e komutatorëve. Për motorët e komutatorëve, ata zakonisht nuk shikojnë në KV. Nëse një modelues vendos të zëvendësojë një motor komutator, ai zakonisht e zëvendëson atë me të njëjtin.

Tensioni furnizimi me energji, V (numri i qelizave, volt)
Tensioni me të cilin është përshtatur motori. Përcakton numrin e qelizave të baterisë që mund të përdoren me njësinë e motorit. Nëse tejkalohet, jeta e motorit zvogëlohet ndjeshëm.
Për shembull, ka motorë me tension operativ prej 4.8 volt, 6 volt dhe 7.2 volt. Këta numra tregojnë se me sa qeliza në bateri është projektuar të punojë ky motor. Tensioni në një bateri NiMH (hidrid metalik i nikelit) është 1.2 volt - motori me një tension operativ prej 4.8 volt është krijuar për të funksionuar nga një bateri me 4 qeliza. Këto shifra janë të përafërta; motorët janë në gjendje të funksionojnë me tensione më të larta.
Tensioni dhe KV janë të lidhura.

Efikasiteti maksimal, % (efikasiteti maksimal)
Efikasiteti është sasia e energjisë në të cilën motori transferon drejtpërdrejt punë e dobishme. Sa më i lartë aq më mirë.

Sipas dizajnit, motorët pa furça ndahen në dy grupe: inrunner dhe outrunner. Kjo karakteristikë tregon tipar i projektimit motorike.
Motorët Inrunner Ata kanë mbështjellje të vendosura në sipërfaqen e brendshme të strehimit dhe një rotor magnetik që rrotullohet brenda. Shumica e makinave dhe varkave RC kërkojnë një motor pa furça Inrunner.
Motorët tejkalues të ketë mbështjellje të palëvizshme brenda motorit, rreth të cilit rrotullohet një strehë me magnet të përhershëm të vendosur në murin e brendshëm të tij, d.m.th. në pjesën e jashtme rrotullohet pjesa e jashtme e motorit. Jashtëzuesit janë zgjedhur për modelin e avionëve sepse, për shkak të dizajnit të tyre, ato ftohen më mirë dhe kanë më shumë ndryshime në mënyrën se si mund të ngjiten. Motorët Outrunner kanë norma më të ulëta KiloVolt, që do të thotë se ata lëvizin me shpejtësi më të ulëta, por me më shumë çift rrotullues (çift rrotullues). Zakonisht fuqia e Outrunners nuk përcaktohet nga dimensionet e jashtme. Mbajtësit, për shkak të dizajnit të tyre, lejojnë përdorimin e një numri më të madh polesh magnetike.

Numri i poleve magnetike të përdorura në motorët pa furça mund të ndryshojnë.
Nga numri i poleve mund të gjykoni çift rrotullues dhe shpejtësinë e motorit. Motorët me rotorë dypolësh kanë shpejtësia më e lartë rrotullimi në çift rrotullues më të ulët. Motorët me më shumë pole kanë një shpejtësi rrotullimi më të ulët, por më shumë çift rrotullues.

Gjithashtu, motorët pa furça mund të jenë me sensorë ose pa sensorë.
Shqisore më mirë, pasi sensori ofron më shumë funksionimin e qetë motori, startimi i shpejtë dhe i qetë, përdorimi më efikas i energjisë.

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

Motorët BLDC janë motorë elektrikë DC pa furça, me një fuqi, për shembull, 12, 30 volt.

• Zgjedhja e motorit të duhur
• Parimi i funksionimit
• Pajisja me motor BLDC
• 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 krahasoni parimin e funksionimit dhe veçoritë e motorëve të krehur dhe pa furça.

Nga e majta në të djathtë: motor me furçë dhe motor pa furçë FK 28-12

Kolektorët kushtojnë më pak, por zhvillojnë një shpejtësi të ulët rrotullimi të çift rrotullues. Ato funksionojnë me rrymë të drejtpërdrejtë, janë të lehta në peshë dhe madhësi dhe të lehta për t'u riparuar për të zëvendësuar pjesët. Manifestimi i cilësisë negative zbulohet kur merret një numër i madh revolucionesh. Furçat vijnë në kontakt me 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 kontaktet e ndërrimit. 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 në dispozicion. Sot çmimi është bërë i pranueshëm dhe performanca është përmirësuar ndjeshëm. Nëse nuk ka radiator në sistem, fuqia është e kufizuar në 2,5 deri në 4 vat, dhe rryma e funksionimit është e kufizuar në 10 deri në 30 Amper. Efikasiteti i motorëve elektrikë pa furça është shumë i lartë.

Avantazhi i dytë janë cilësimet mekanike. Boshti është montuar në kushineta të gjera. Nuk ka elemente thyerëse ose gërryese në strukturë.

E vetmja negative është se është e shtrenjtë njësia elektronike menaxhimi.

Le të shqyrtojmë një shembull të mekanikës së një makine CNC me një gisht.

Zëvendësimi i një motori të krehur me një motor pa furça do të mbrojë nga dëmtimi i boshtit CNC. Me bosht nënkuptojmë një bosht që ka rrotullime të rrotullimit djathtas dhe majtas. Boshti CNC ka fuqi të madhe. Shpejtësia e çift rrotullues kontrollohet nga një rregullator servo testues dhe shpejtësia kontrollohet nga një kontrollues automatik. Kostoja e një 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 ka mbështjellje teli që kanë fusha të ndryshme magnetike. Dallimi midis motorëve pa furça 12 volt është sensori i kontrollit të rotorit i vendosur në të. Sinjalet dërgohen në njësinë e kontrolluesit të shpejtësisë.

Pajisja me motor BLDC

Rregullimi i 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 drejtkëndëshe janë instaluar polet e alternuara. Megjithatë, numri i poleve nuk është gjithmonë i barabartë me numrin e magneteve, prej të cilëve mund të jenë 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 goditjes ndahen në dy grupe: me dhe pa sensor të pozicionit të rotorit.

Forcat e rrymës furnizohen në mbështjelljet e motorit kur situatë e veçantë Rotor.Ai zbulohet nga një sistem elektronik duke përdorur një sensor pozicioni. Ato vijnë në lloje 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 kërkuara.

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

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

Tre hyrje janë të lidhura me sensorin Hall. Nëse sensori Hall ndryshon, fillon procesi i përpunimit të ndërprerjeve. Për të siguruar përgjigje të shpejtë të përpunimit të ndërprerjeve, një sensor Hall është i lidhur me kunjat e rendit të ulët të portit.

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 largon komponentin reaktiv nga rrjeti, duke rezultuar në një reduktim të ngarkesës dhe, si pasojë, në konsumin aktual. Pajisjet elektrike konsumojnë më pak energji elektrike dhe kostot janë ulur.

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

Parimi i funksionimit të kontrolluesit të shpejtësisë 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 mbështjelljen e papërdorur. Kjo metodë është e zbatueshme kur motori rrotullohet, përndryshe nuk do të funksionojë.

Kontrollorët e udhëtimit pa sensorë janë më të lehtë për t'u prodhuar, gjë që shpjegon përdorimin e tyre të gjerë.

Kontrollorët kanë karakteristikat e mëposhtme:

• vlera maksimale e rrymës direkte;
• vlera e tensionit maksimal të funksionimit;
• numri shpejtesi maksimale;
• rezistenca e ndërprerësve të energjisë;
• frekuenca e pulsit.

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, 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;
• kufijtë aktualë;
• mënyra e gazit;
• ndryshimi i drejtimit.

Kontrolluesi LB11880 i paraqitur në figurë përmban një drejtues motori pa furça me fuqi të lartë, domethënë, ju mund ta përdorni motorin direkt në çip 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 sigurohet një rregullator i fuqisë. Kjo është 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 funksionim. Për të kontrolluar shpejtësinë, është e nevojshme të mbivendosni një sinjal PWM në sinjalet kryesore.

Sinjali PWM mund të gjenerohet nga pajisja në disa kunja. Ose krijoni një PWM për një çelës të veçantë duke përdorur një program. Skema bëhet më e 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 proceseve kalimtare, gjë që shkakton humbje në çelsat. Një frekuencë e ulët nuk siguron butësinë e dëshiruar të kontrollit.

Për të reduktuar humbjet në çelsat gjatë proceseve kalimtare, sinjalet PWM furnizohen veçmas në çelësat e sipërm ose të poshtëm. Humbjet direkte llogariten duke përdorur formulën P=R*I2, ku P është fuqia e humbjes, R është rezistenca e ndërprerësit, I është forca aktuale.

Më pak rezistencë minimizon humbjet dhe rrit efikasitetin.

sistemi arduino

Platforma kompjuterike e harduerit Arduino përdoret shpesh për të kontrolluar motorët pa furça. Ai bazohet në një bord dhe mjedis zhvillimi në gjuhën Wiring.

Bordi Arduino përfshin një mikrokontrollues Atmel AVR dhe pajisje elementare për programim dhe ndërveprim me qarqet. Pllaka ka një stabilizues 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, si Arduino Mini, kërkojnë një tabelë 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

Korniza e motorit - mekanizmi i montimit të motorit. Përdoret në instalimet e motorit. Korniza e motorit përbëhet nga shufra të ndërlidhura dhe elementë kornizë. Montimet e motorit mund të jenë të sheshta, me elemente hapësinore. Korniza e motorit për një motor të vetëm 30 volt ose njësi të shumta. Qarku i fuqisë Montimi i motorit përbëhet nga një grup shufrash. Korniza e motorit është instaluar në një kombinim të elementeve të dërrasës dhe kornizës.

Motori elektrik 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.

Motorët BLDC dallohen nga besueshmëria e tyre, parimi i funksionimit me precizion të lartë, kontrolli dhe rregullimi inteligjent automatik.

Pak histori:

Problemi kryesor me të gjithë motorët është mbinxehja. Rotori rrotullohej brenda një lloj statori, dhe për këtë arsye nxehtësia nga mbinxehja nuk shkoi askund. Njerëzit dolën me një ide brilante: të rrotullohej jo rotori, por statori, i cili do të ftohej nga ajri gjatë rrotullimit. Kur u krijua një motor i tillë, ai u përdor gjerësisht në aviacionin dhe ndërtimin e anijeve, dhe për këtë arsye u mbiquajt Motori i Valve.

Së shpejti u krijua një analog elektrik motor valvulash. E quanin motor pa furça sepse nuk kishte komutatorë (brusha).

Motorët elektrikë pa furça na erdhën relativisht kohët e fundit, kohët e fundit 10-15 vjet. Ndryshe nga motorët me furçë, ata mundësohen nga rryma alternative trefazore. Motorët pa furça funksionojnë me efikasitet në më shumë gamë të gjerë rpm dhe keni më shumë efikasitet të lartë . Dizajni i motorit është relativisht më i thjeshtë, ai nuk ka një montim furçash, i cili vazhdimisht fërkohet me rotorin dhe krijon shkëndija. Mund të themi se motorët pa furça praktikisht nuk konsumohen. Kostoja e motorëve pa furça është pak më e lartë se ajo e motorëve me furçë. Kjo për faktin se të gjithë motorët pa furça janë të pajisur me kushineta dhe, si rregull, janë bërë me cilësi më të lartë.

Testet treguan:
Shufra me vidë 8x6 = 754 gram,
Shpejtësia e rrotullimit = 11550 rpm,
Konsumi i energjisë = 9 vat(pa vidë) , 101 vat(me vidë),

Fuqia dhe efikasiteti

Fuqia mund të llogaritet në këtë mënyrë:
1) Fuqia në mekanikë llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme: N= F*v, ku F është forca dhe v është shpejtësia. Por meqenëse vidhosja është në gjendje statike, nuk ka lëvizje përveç rrotullimit. Nëse ky motor do të instalohej në një model avioni, atëherë do të ishte e mundur të matej shpejtësia (është e barabartë me 12 m/s) dhe të llogaritet fuqia e dobishme:
N e përdorshme= 7,54*12= 90,48 vat
2) Efikasiteti i një motori elektrik përcaktohet nga formula e mëposhtme: Efikasiteti = N i dobishëm / N i shpenzuar * 100%, Ku N kushton = 101 vat
Efikasiteti= 90.48/101 *100%= 90%
Mesatarisht, efikasiteti i motorëve pa furçë luhatet në të vërtetë rreth 90% (efikasiteti më i lartë i arritur nga ky lloj motori është 99.68% )

Karakteristikat e motorit:

Tensioni: 11.1 volt
Revolucionet: 11550 rpm
Rryma maksimale: 15A
Fuqia: 200 vat
Tërheqja: 754 gram (vidhos 8x6)

konkluzioni:

Çmimi i çdo gjëje varet nga shkalla e prodhimit të saj. Prodhuesit e motorëve pa furça po shumohen si kërpudhat pas shiut. Prandaj, unë do të doja të besoj se në të ardhmen e afërt çmimi i kontrollorëve dhe brushless motorët do të bien, si ra mbi pajisjet e kontrollit të radios... Aftësitë e mikroelektronikës po zgjerohen çdo ditë, madhësia dhe pesha e kontrollorëve po zvogëlohen gradualisht. Mund të supozojmë se në të ardhmen e afërt kontrollorët do të fillojnë të ndërtohen direkt në motorë! Ndoshta do të jetojmë për ta parë atë ditë...

Motorët përdoren në shumë fusha të teknologjisë. Në mënyrë që rotori i motorit të rrotullohet, duhet të ketë një fushë magnetike rrotulluese. Në motorët konvencionalë DC, ky rrotullim kryhet mekanikisht duke përdorur brushat që rrëshqasin përgjatë komutatorit. Në këtë rast, ndodh shkëndija, dhe, përveç kësaj, për shkak të fërkimit dhe konsumit të furçave, motorë të tillë kërkojnë mirëmbajtje të vazhdueshme.

Falë zhvillimit të teknologjisë, është bërë e mundur të gjenerohet një fushë magnetike rrotulluese në mënyrë elektronike, e cila u mishërua në motorët me rrymë direkte pa furça (BLDC).

Pajisja dhe parimi i funksionimit

Elementet kryesore të BDPT janë:

• rotor, mbi të cilin janë montuar magnet të përhershëm;
• stator, në të cilën janë instaluar mbështjelljet;
• kontrollues elektronik.

Sipas dizajnit, një motor i tillë mund të jetë i dy llojeve:

me rregullim të brendshëm të rotorit (inrunner)

me rregullim të rotorit të jashtëm (jashtëm)

Në rastin e parë, rotori rrotullohet brenda statorit, dhe në të dytën, rotori rrotullohet rreth statorit.

Motori i tipit Inrunner përdoret kur është e nevojshme të merret shpejtësi e lartë rrotullimi. Ky motor ka një më të thjeshtë dizajn standard, i cili lejon përdorimin e një statori të palëvizshëm për montimin e motorit.

Motori i tipit Outrunner i përshtatshëm për marrjen e çift rrotullues të lartë në rrotullime të ulëta. Në këtë rast, motori është montuar duke përdorur një aks fiks.

Motori i tipit Inrunner- shpejtësi e lartë, çift rrotullues i ulët. Motori i tipit Outrunner- shpejtësi e ulët, çift rrotullues i lartë.

Numri i poleve në një BLDC mund të jetë i ndryshëm. Nga numri i poleve mund të gjykohen disa karakteristika të motorit. Për shembull, një motor me një rotor që ka 2 pole ka një numër më të madh rrotullimesh dhe çift rrotullues të ulët. Motorët me një numër të shtuar shtyllash kanë më shumë çift rrotullues, por më pak rrotullime. Duke ndryshuar numrin e poleve të rotorit, mund të ndryshoni shpejtësinë e motorit. Kështu, duke ndryshuar modelin e motorit, prodhuesi mund të zgjedhë parametrat e nevojshëm të motorit për sa i përket çift rrotullimit dhe shpejtësisë.

Kontrolli BDPT

Kontrolluesi i shpejtësisë, pamja

Përdoret për të kontrolluar një motor pa furça kontrollues special - rregullator i shpejtësisë së boshtit të motorit rrymë e vazhdueshme. Detyra e tij është të gjenerojë dhe të furnizojë momentin e duhur në mbështjelljen e kërkuar të tensionit të kërkuar. Kontrolluesi për pajisjet e fuqizuara nga një rrjet 220 V më së shpeshti përdor një qark inverter, në të cilin rryma me një frekuencë prej 50 Hz shndërrohet së pari në rrymë direkte, dhe më pas në sinjale me modulim të gjerësisë së pulsit (PWM). Për të furnizuar tensionin e furnizimit me mbështjelljet e statorit, përdoren çelsat elektronikë të fuqishëm në transistorë bipolarë ose elementë të tjerë të fuqisë.

Fuqia dhe shpejtësia e motorit rregullohen duke ndryshuar ciklin e punës së impulseve dhe, rrjedhimisht, nga vlera efektive e tensionit të furnizuar në mbështjelljet e statorit të motorit.

Diagrami skematik i kontrolluesit të shpejtësisë. K1-K6 - çelësat D1-D3 - sensorë të pozicionit të rotorit (sensorë Hall)

Një çështje e rëndësishme është lidhja në kohë çelësat elektronikë për çdo dredha-dredha. Për të siguruar këtë kontrolluesi duhet të përcaktojë pozicionin e rotorit dhe shpejtësinë e tij. Për të marrë një informacion të tillë, mund të përdoren sensorë optikë ose magnetikë (për shembull, Sensorët e sallës), si dhe fusha magnetike të kundërta.

Përdorim më i zakonshëm Sensorët e sallës, e cila reagojnë ndaj pranisë së një fushe magnetike. Sensorët vendosen në stator në mënyrë të tillë që të ndikohen nga fusha magnetike e rotorit. Në disa raste, sensorët janë instaluar në pajisje që ju lejojnë të ndryshoni pozicionin e sensorëve dhe, në përputhje me rrethanat, të rregulloni kohën.

Kontrollorët e shpejtësisë së rotorit janë shumë të ndjeshëm ndaj fuqisë së rrymës që kalon nëpër të. Nëse zgjidhni bateri e rikarikueshme me një dalje më të lartë të rrymës, rregullatori do të digjet! Zgjidhni kombinimin e duhur të karakteristikave!

Avantazhet dhe disavantazhet

Krahasuar me motorët konvencionalë BLDC-të kanë përparësitë e mëposhtme:

• efikasitet të lartë;
• performancë të lartë;
• mundësia e ndryshimit të shpejtësisë së rrotullimit;
• nuk ka furça ndezëse;
• zhurma të vogla, si në rangun audio ashtu edhe në frekuencë të lartë;
• besueshmëria;
• aftësia për të përballuar mbingarkesat e çift rrotullues;
• i shkëlqyer raporti i dimensioneve dhe fuqisë.

Motori pa furça është shumë efikas. Mund të arrijë në 93-95%.

Besueshmëria e lartë e pjesës mekanike të BD shpjegohet me faktin se ai përdor kushineta topash dhe nuk ka furça. Demagnetizimi magnet të përhershëm ndodh mjaft ngadalë, veçanërisht nëse ato janë bërë duke përdorur elementë të rrallë të tokës. Kur përdoret në një kontrollues të mbrojtjes aktuale, jeta e shërbimit të kësaj njësie është mjaft e gjatë. Në fakt Jeta e shërbimit të motorit BLDC mund të përcaktohet nga jeta e shërbimit të kushinetave të topit.

Disavantazhet e BLDC janë kompleksiteti i sistemit të kontrollit dhe kostoja e lartë.

Aplikacion

Fushat e aplikimit të BDTP janë si më poshtë:

• krijimi i modeleve;
• bar;
• industrinë e automobilave;
• Industria e naftës dhe gazit;
• Pajisjet;
• pajisje ushtarake.

Përdorimi Baza e të dhënave për modelet e avionëve ofron një avantazh të rëndësishëm në fuqi dhe madhësi. Një krahasim i një motori komutator konvencional të tipit Speed-400 dhe një Astro Flight 020 BDTP të së njëjtës klasë tregon se motori i tipit të parë ka një efikasitet prej 40-60%. Efikasiteti i të dytës motori në të njëjtat kushte mund të arrijë 95%. Kështu, përdorimi i një baze të dhënash bën të mundur rritjen e fuqisë së pjesës së fuqisë së modelit ose kohës së fluturimit të tij me pothuajse 2 herë.

Për shkak të zhurmës së ulët dhe mungesës së ngrohjes gjatë funksionimit, BLDC-të përdoren gjerësisht në mjekësi, veçanërisht në stomatologji.

Në makina, motorë të tillë përdoren në ashensorët e dritareve, fshirëset elektrike të xhamit të përparmë, larëset e fenerëve dhe kontrollet elektrike të ashensorit të sediljeve.

Nuk ka shkëndijë nga komutatori ose furça lejon përdorimin e bazave të të dhënave si elemente të pajisjeve mbyllëse në industrinë e naftës dhe gazit.

Si shembull i përdorimit të BD në pajisjet shtëpiake, mund të vërejmë makinën larëse me ngasje të drejtpërdrejtë kazan nga LG. Kjo kompani përdor një RDU të tipit Outrunner. Ka 12 magnet në rotorin e motorit, dhe 36 induktorë në stator, të cilët janë mbështjellë me një tel me diametër 1 mm në bërthamat e bëra prej çeliku përçues magnetik. Bobinat janë të lidhura në seri, 12 copë për fazë. Rezistenca e secilës fazë është 12 ohms. Një sensor Hall përdoret si sensor i pozicionit të rotorit. Rotori i motorit është ngjitur në vaskën e makinës larëse.

Kudo ky motor përdoret në disqet e ngurtë për kompjuterë, gjë që i bën ato kompakte, në disqet CD dhe DVD dhe sistemet e ftohjes për pajisjet mikro-elektronike dhe më shumë.

Së bashku me BD-të me fuqi të vogël dhe të mesme, motorët e mëdhenj BLDC po përdoren gjithnjë e më shumë në industritë e rënda, detare dhe ushtarake.

DB fuqi të lartë zhvilluar për marinën amerikane. Për shembull, Powertec ka zhvilluar një BDHP 220 kW me një shpejtësi prej 2000 rpm. Çift rrotullimi i motorit arrin 1080 Nm.

Përveç këtyre zonave, DB-të përdoren në projektet e veglave të makinerive, presave, linjave të përpunimit të plastikës, si dhe në energjinë e erës dhe përdorimin e energjisë së valëve të baticës.

Karakteristikat

Karakteristikat kryesore të motorit:

• fuqi e vlerësuar;
• fuqi maksimale;
• rryma maksimale;
• maksimale tension operativ ;
• shpejtesi maksimale(ose koeficienti Kv);
• rezistenca e mbështjelljes;
• këndi i avancuar;
• mënyra e funksionimit;
• dimensionet e përgjithshme dhe karakteristikat e peshës motorri.

Treguesi kryesor i një motori është fuqia e tij e vlerësuar, domethënë fuqia e gjeneruar nga motori gjatë një periudhe të gjatë funksionimi.

Fuqia maksimale- kjo është fuqia që motori mund të japë për një periudhë të shkurtër kohore pa u prishur. Për shembull, për motorin pa furça Astro Flight 020 i përmendur më sipër, është 250 W.

Rryma maksimale. Për Astro Flight 020 është 25 A.

Tensioni maksimal i funksionimit– tension që mund të përballojnë mbështjelljet e motorit. Për Astro Flight 020, diapazoni i tensionit të funksionimit është vendosur nga 6 në 12 V.

Shpejtësia maksimale e motorit. Ndonjëherë pasaporta tregon koeficientin Kv - numrin e rrotullimeve të motorit për volt. Për Astro Flight 020 Kv= 2567 r/V. Në këtë rast numri maksimal rpm mund të përcaktohet duke shumëzuar këtë koeficient me tensionin maksimal të funksionimit.

Zakonisht rezistenca e mbështjelljes për motorët është të dhjetat ose të mijëtat e një Ohm. Për Astro Flight 020 R= 0.07 Ohm. Kjo rezistencë ndikon në efikasitetin e motorit BLDC.

Këndi i avancuar paraqet avancimin e tensioneve të kalimit në mbështjellje. Ajo shoqërohet me natyrën induktive të rezistencës së mbështjelljes.

Mënyra e funksionimit mund të jetë afatgjatë ose afatshkurtër. Në modalitetin afatgjatë, motori mund të funksionojë për një kohë të gjatë. Në të njëjtën kohë, nxehtësia e krijuar prej saj shpërndahet plotësisht dhe nuk nxehet. Motorët funksionojnë në këtë mënyrë, për shembull, në ventilatorë, transportues ose shkallë lëvizëse. Modaliteti afatshkurtër përdoret për pajisje të tilla si një ashensor, një rroje elektrike. Në këto raste, motori punon për një kohë të shkurtër dhe më pas për një kohë të gjatë po ftohet.

Fleta e të dhënave të motorit tregon dimensionet dhe peshën e tij. Përveç kësaj, për shembull, për motorët e destinuar për modelet e avionëve, dimensionet e uljes dhe diametri i boshtit. Në veçanti, karakteristikat e mëposhtme janë dhënë për motorin Astro Flight 020:

• gjatësia është 1,75”;
• diametri është 0,98”;
• diametri i boshtit është 1/8”;
• pesha është 2.5 ons.

Konkluzione:

1. Në modelim, në produkte të ndryshme teknike, në industri dhe në teknologjinë e mbrojtjes, përdoren BLDC, në të cilat një fushë magnetike rrotulluese gjenerohet nga një qark elektronik.
2. Sipas dizajnit, motorët BLDC mund të kenë një rregullim të rotorit të brendshëm (të brendshëm) ose të jashtëm (të jashtëm).
3. Krahasuar me motorët e tjerë BLDC, ata kanë një sërë avantazhesh, kryesoret janë mungesa e furçave dhe shkëndija, efikasiteti i lartë dhe besueshmëria e lartë.

Parimi i funksionimit të një motori DC pa furça (BCDC) ka qenë i njohur për një kohë shumë të gjatë, dhe motorët pa furçë kanë qenë gjithmonë një alternativë interesante ndaj zgjidhjeve tradicionale. Pavarësisht kësaj, të ngjashme makina elektrike Vetëm në shekullin e 21-të ata gjetën përdorim të gjerë në teknologji. Faktori vendimtar për zbatimin e gjerë ishte ulja e shumëfishtë e kostos së elektronikës së kontrollit të makinës BDKP.

Probleme me motorët e krehur

Në një nivel themelor, puna e çdo motori elektrik është të shndërrojë energjinë elektrike në energji mekanike. Janë dy kryesore dukuritë fizike në themel të projektimit të makinave elektrike:

Motori është projektuar në atë mënyrë që fushat magnetike të krijuara në secilin prej magneteve të ndërveprojnë gjithmonë me njëra-tjetrën, duke i dhënë rrotullimit të rotorit. Një motor tradicional DC përbëhet nga katër pjesë kryesore:

• stator (një element i palëvizshëm me një unazë magnetësh);
• armaturë (element rrotullues me mbështjellje);
• furça karboni;
• koleksionist.

Ky dizajn parashikon rrotullimin e armaturës dhe komutatorit në të njëjtin bosht në krahasim me furçat e palëvizshme. Rryma kalon nga burimi përmes burimit të ngarkuar kontakt i mirë furçat te komutatori, i cili shpërndan energjinë elektrike midis mbështjelljeve të armaturës. Fusha magnetike e induktuar në këtë të fundit ndërvepron me magnetët e statorit, gjë që bën që statori të rrotullohet.

Disavantazhi kryesor motor tradicionalështë se kontakti mekanik në furça nuk mund të sigurohet pa fërkim. Me rritjen e shpejtësisë, problemi bëhet më i theksuar. Njësia e kolektorit konsumohet me kalimin e kohës dhe, përveç kësaj, është e prirur ndaj ndezjes dhe është e aftë të jonizojë ajri i ambientit. Kështu, përkundër thjeshtësisë dhe kostos së ulët të prodhimit, Motorë të tillë elektrikë kanë disa disavantazhe të pakapërcyeshme:

• veshja e furçave;
• zhurma elektrike për shkak të harkut;
• kufizimet në shpejtesi maksimale;
• vështirësi me ftohjen e një elektromagneti rrotullues.

Ardhja e teknologjisë së procesorit dhe tranzistorëve të energjisë lejoi projektuesit të braktisnin njësinë e komutimit mekanik dhe të ndryshonin rolin e rotorit dhe statorit në një motor elektrik DC.

Parimi i funksionimit të BDKP-së

NË motor elektrik pa furça, ndryshe nga paraardhësi i tij, roli i një ndërprerës mekanik kryhet nga një konvertues elektronik. Kjo lejon zbatimin e një qarku "brenda jashtë" BDKP - mbështjelljet e tij janë të vendosura në stator, gjë që eliminon nevojën për një kolektor.

Me fjalë të tjera, kryesore dallimi themelor ndërmjet motor klasik dhe BDKP është se në vend të magnetëve të palëvizshëm dhe mbështjelljeve rrotulluese, kjo e fundit përbëhet nga mbështjellje të palëvizshme dhe magnet rrotullues. Përkundër faktit se vetë ndërrimi ndodh në një mënyrë të ngjashme, zbatimi i tij fizik në disqet pa furça është shumë më kompleks.

Çështja kryesore është kontrolli i saktë i motorit pa furça, i cili përfshin sekuencë e saktë dhe frekuenca e kalimit të seksioneve individuale të mbështjelljes. Ky problem është i zgjidhshëm në mënyrë konstruktive vetëm nëse është e mundur të përcaktohet vazhdimisht pozicioni aktual i rotorit.

Të dhënat e nevojshme për përpunimin elektronik merren në dy mënyra:

• zbulimi i pozicionit absolut të boshtit;
• duke matur tensionin e induktuar në mbështjelljet e statorit.

Për të zbatuar kontrollin në mënyrën e parë, më shpesh përdoren çifte optike ose sensorë Hall të montuar fiks në stator, të cilët i përgjigjen fluksit magnetik të rotorit. Avantazhi kryesor sisteme të ngjashme mbledhja e informacionit për pozicionin e boshtit është performanca e tyre edhe me shumë shpejtësi të ulëta dhe në pushim.

Kontrolli pa sensor kërkon të paktën një rrotullim minimal të rotorit për të vlerësuar tensionin në mbështjellje. Prandaj, në modele të tilla, sigurohet një mënyrë për nisjen e motorit në shpejtësi me të cilat mund të vlerësohet tensioni në mbështjellje, dhe gjendja e pushimit testohet duke analizuar ndikimin e fushës magnetike në pulset e rrymës së provës që kalojnë nëpër mbështjellje.

Pavarësisht nga të gjitha vështirësitë e listuara të projektimit, motorë pa furça po fitojnë gjithnjë e më shumë popullaritet për shkak të performancës së tyre dhe një sërë karakteristikash të paarritshme për koleksionistët. Një listë e shkurtër e avantazheve kryesore të BDKP mbi ato klasike duket si kjo:

• nuk ka humbje të energjisë mekanike për shkak të fërkimit të furçës;
• funksionim relativisht i qetë;
• lehtësia e përshpejtimit dhe ngadalësimit të rrotullimit për shkak të inercisë së ulët të rotorit;
• kontroll i saktë i rrotullimit;
• mundësia e organizimit të ftohjes për shkak të përçueshmërisë termike;
• aftësia për të punuar shpejtësi të lartë;
• qëndrueshmëri dhe besueshmëri.

Aplikimet aktuale dhe perspektivat

Ka shumë pajisje për të cilat rritja e kohës së funksionimit është e dobishme. rëndësi jetike. Në pajisje të tilla, përdorimi i BDKP është gjithmonë i justifikuar, pavarësisht nga ato relativisht kosto e larte. Këto mund të jenë ujë dhe pompat e karburantit, turbina ftohëse për kondicionerë dhe motorë etj. Motorët pa furçë përdoren në shumë modele elektrike Automjeti. Aktualisht, industria e automobilave ka filluar t'i kushtojë seriozisht vëmendje motorëve pa furça.

BDKP-të janë ideale për disqet e vogla që funksionojnë në të kushte të vështira ose me saktësi të lartë: ushqyes dhe shirit transportues, robotë industrialë, sistemet e pozicionimit. Ka zona në të cilat motorët pa furça dominojnë pa alternativë: disqet e ngurtë, pompat, ventilatorët e heshtur, pajisjet e vogla shtëpiake, disqet CD/DVD. Pesha e ulët dhe fuqia e lartë në dalje e kanë bërë gjithashtu BDKP bazën për prodhimin e veglave moderne të dorës pa tela.

Mund të thuhet se tani po bëhet përparim i dukshëm në fushën e lëvizjeve elektrike. Rënia e vazhdueshme e çmimeve për elektronikën dixhitale ka shkaktuar një prirje drejt përdorimit të gjerë të motorëve pa furça në vend të atyre tradicionalë.