Parimi i funksionimit të motorëve pa furça. Dallimet midis kolektorëve dhe motorëve pa furça

Pak histori:

Problemi kryesor i të gjithë motorëve është mbinxehja. Rotori rrotullohej brenda një statori, dhe për këtë arsye nxehtësia nga mbinxehja nuk shkoi askund. Njerëzit dolën me një ide të shkëlqyer: të rrotullohej jo një rotor, por një stator, i cili gjatë rrotullimit do të ftohej nga ajri. Kur u krijua një motor i tillë, filloi të përdoret gjerësisht në aviacion dhe ndërtim të anijeve, dhe për këtë arsye u quajt Motori i Valvulave.

Së shpejti, u krijua një analog elektrik i motorit të valvulave. Ata e quanin atë një motor pa furça, sepse nuk kishte koleksionues (furça).

Motorë pa furça pa furça na erdhën relativisht kohët e fundit, kohët e fundit 10-15 vjet. Për dallim nga motorët e kolektorit, ato mundësohen nga rryma alternative trefazore. Motorët pa furça funksionojnë në mënyrë efikase në një gamë më të gjerë të shpejtësisë dhe kanë më shumë efikasitet i lartë. Dizajni i motorit është relativisht më i thjeshtë, nuk ka një asamble furça që vazhdimisht fshij me rotorin dhe krijon shkëndija. Mund të themi se motorët pa furça praktikisht nuk lodhen. Kostoja e motorëve pa furça është pak më e lartë se motorët e kolektorit. Kjo është për shkak të faktit se të gjithë motorët pa furça janë të pajisur me kushineta dhe, si rregull, bëhen më mirë.

Testet treguan:
Shufra me vidhë 8x6 \u003d 754 gram,
Shpejtësia \u003d 11550 rpm,
Konsumi i energjisë \u003d 9 vat(pa vidhos) , 101 vat(me vidhos)

Fuqia dhe efikasiteti

Fuqia mund të llogaritet në këtë mënyrë:
1) Fuqia në mekanikë llogaritet me formulën e mëposhtme: N \u003d F * vku F është forcë dhe v është shpejtësia. Por pasi vidhosja është në gjendje statike, nuk ka lëvizje tjetër përveç rrotullimit. Nëse ky motor ishte instaluar në një model avioni, atëherë ne mund të matim shpejtësinë (është 12 m / s) dhe të llogarisim fuqinë neto:
N ngjitja \u003d 7.54 * 12 \u003d 90,48 vat
2) Efikasiteti i motorit elektrik gjendet në formulën e mëposhtme: Efikasiteti \u003d N i dobishëm / N i harxhuar * 100%ku N kosto \u003d 101 vat
Efikasiteti \u003d 90.48 / 101 * 100% \u003d 90%
Mesatarisht, efikasiteti i motorëve pa furça është i vërtetë dhe luhatet rreth 90% (efikasiteti më i lartë i arritur nga ky lloj motori është 99.68% )

Karakteristikat e motorit:

tension: 11.1 volt
qarkullim: 11550 rpm
Rryma maksimale: 15A
fuqia: 200 vat
Link: 754 gram (vida 8x6)

përfundimi:

Mimi i çdo sendi varet nga shkalla e prodhimit të tij. Prodhuesit e motorëve pa furça po shumohen si kërpudhat pas shiut. Prandaj, unë dua të besoj se në të ardhmen e afërt çmimi i kontrolluesve dhe motorëve pa furça do të bjerë, pasi ra në pajisjet e kontrollit të radios ... Mundësitë e mikroelektronikës po zgjerohen çdo ditë, madhësia dhe pesha e kontrolluesve po zvogëlohen gradualisht. Mund të supozohet se në të ardhmen e afërt kontrollorët do të fillojnë të ndërtojnë direkt në motorët! Ndoshta do të jetojmë ta shohim këtë ditë ...

Motori pa furça

Parimi i funksionimit të një motori valvul trefazor

Motori i valvulave   - Ky është një motor sinkron i bazuar në parimin e rregullimit të frekuencës me vetë-sinkronizim, thelbi i të cilit është të kontrolloni vektorin e fushës magnetike të statorit në varësi të pozicionit të rotorit. Motorët e valvulave (në literaturën angleze BLDC ose PMSM) quhen edhe motorë DC pa furça, sepse kolektori i një motori të tillë zakonisht mundësohet nga tensioni konstant.

Përshkrimi i VD

Ky lloj motori është krijuar për të përmirësuar vetitë e motorëve DC. Kërkesat e larta për aktivizuesit (në veçanti, mikromotorët me shpejtësi të lartë të pozicionimit të saktë) kanë çuar në përdorimin e motorëve specifikë DC: motorë DC pa-kontaktues trefazorë (BDTT ose BLDC). Strukturisht, ato ngjajnë me motorë sinkron AC: një rotor magnetik rrotullohet në një stator të rreshtuar me dredha-dredha trefazore. Por rpm është një funksion i ngarkesës dhe tensionit në stator. Ky funksion implementohet duke ndërruar dredha-dredhat e statorit në varësi të koordinatave të rotorit. BDTT ekziston në ekzekutim me sensorë të veçantë në një rotor dhe pa sensorë të veçantë. Sensorët e sallës përdoren si sensorë individualë. Nëse ekzekutimi është pa sensorë të veçantë, atëherë dredha-dredha e statorit vepron si një element fiksues. Kur magneti rrotullohet, rotori shkakton një EMF në mbështjelljet e statorit, duke rezultuar në rrymë. Kur një dredha-dredha është e fikur, sinjali që është shkaktuar në të matet dhe përpunohet. Ky algoritëm kërkon një procesor sinjali. Për frenimin dhe BJPS të kundërt, nuk është i nevojshëm një qark urë për fuqinë e kundërt - është e mjaftueshme të aplikoni pulset e kontrollit në mbështjelljet e statorit në sekuencën e kundërt.

Dallimi kryesor midis VD dhe motorit sinkron është vetë-sinkronizimi i tij me ndihmën e DPR, si rezultat i të cilit VD ka një frekuencë të rotacionit të fushës proporcionale me shpejtësinë e rotorit.

stator

Statori motorik pa furça

Statori ka një dizajn tradicional dhe është i ngjashëm me statorin e një makine asinkron. Ai përbëhet nga një trup, një bërthamë prej çeliku elektrik dhe një dredha-dredhi bakri të shtruar në grooves rreth perimetrit të bërthamës. Numri i dredha-dredha përcakton numrin e fazave të motorit. Për vetë-fillimin dhe rrotullimin, dy faza janë të mjaftueshme - sinus dhe kosinus. Në mënyrë tipike, VD-të janë trefazore, rrallë katërfazore.

Sipas metodës së vendosjes së kthesave në dredha-dredhat e statorit, dallohen motorë me forcë elektromotore të kundërt të një forme trapezoidale (BLDC) dhe sinusoidale (PMSM). Sipas metodës së furnizimit, rryma elektrike fazore në llojet përkatëse të motorit gjithashtu ndryshon në mënyrë trapezoidale ose sinusoidale.

rotor

Rotori prodhohet duke përdorur magnet të përhershëm dhe zakonisht ka nga dy deri në tetë palë pole me shufra të alternuar në veri dhe jug.

Fillimisht, magnet ferrite u përdorën për të bërë rotorin. Ato janë të zakonshme dhe të lira, por ato kanë disavantazhin e një niveli të ulët të induksionit magnetik. Në ditët e sotme, magnet nga lidhjet e tokës së rrallë po fitojnë popullaritet, pasi ato lejojnë që dikush të marrë një nivel të lartë të induksionit magnetik dhe të zvogëlojë madhësinë e rotorit.

Sensori i pozicionit të rotorit

Sensori i pozicionit të rotorit (DPR) zbaton reagime për pozicionin e rotorit. Puna e tij mund të bazohet në parime të ndryshme - fotoelektrike, induktive, mbi efektin Hall, etj. Sensorët e sallës dhe sensorët fotoelektrikë janë bërë më të njohurat, pasi ato praktikisht janë pa inerci dhe ju lejojnë të heqni qafe vonesën në kanalin e feedback-ut nga pozicioni i rotorit.

Sensori fotoelektrik, në formën e tij klasike, përmban tre fotodetektorë të palëvizshëm, të cilët mbyllen në mënyrë alternative nga një grilë që rrotullohet në mënyrë sinkronike me rotorin. Kjo është treguar në figurën 1 (pika e verdhë). Kodi binar i marrë nga DPR kap gjashtë pozicione të ndryshme të rotorit. Sinjalet e sensorit shndërrohen nga pajisja e kontrollit në një kombinim të tensioneve të kontrollit që kontrollojnë çelsat e rrymës, në mënyrë që dy çelsin të jenë të lidhur me secilin cikël (fazë) të motorit dhe dy nga tre kthesat e armaturës janë të lidhura në seri. Anchors dredha-dredha U, V, W   të vendosura në stator me një ndërrim prej 120 ° dhe fillimi dhe skajet e tyre janë të lidhur në mënyrë që kur ndërrimi i çelësave të krijojë një gradient rrotullues të fushave magnetike.

Sistemi i kontrollit HP

Sistemi i kontrollit përmban çelsat e rrymës, shpesh tiristorët ose transistorët e energjisë me një portë të izoluar. Inverteri i tensionit ose inverteri aktual është mbledhur prej tyre. Sistemi kryesor i menaxhimit zakonisht zbatohet përmes përdorimit të një mikrokontrolluesi, për shkak të numrit të madh të operacioneve informatikë për menaxhimin e motorit.

Parimi i VD

Parimi i funksionimit të VD bazohet në faktin se kontrollori VD komuton mbështjelljet e statorit në mënyrë që vektori i fushës magnetike të statorit të jetë gjithmonë ortogonal me vektorin e fushës magnetike të rotorit. Duke përdorur modulimin e gjerësisë së pulsit (PWM), kontrolluesi kontrollon rrymën që rrjedh nëpër dredha-dredha VD, d.m.th vektori i fushës magnetike të statorit, dhe kështu është rregulluar momenti që vepron në rotorin e VD. Shenja në këndin midis vektorëve përcakton drejtimin e momentit që vepron në rotor.

Kalimi kryhet në mënyrë që ngacmimi i rotorit të rrjedhë F 0   ruajtur konstante në lidhje me rrjedhën e spirancës. Si rezultat i ndërveprimit të rrjedhës së armaturës dhe ngacmimit, krijohet një çift rrotullues M, i cili kërkon të rrotullohet rotori në mënyrë që flukset e armaturës dhe ngacmimit të përkojnë, por kur rotori rrotullohet nën veprimin e DPR, kaloni i dredha-dredha dhe rryma e armaturës kthehet në hapin tjetër.

Në këtë rast, vektori i tanishëm që rezulton do të zhvendoset dhe i palëvizshëm në lidhje me rrjedhën e rotorit, i cili krijon një moment në boshtin e motorit.

Në mënyrën e funksionimit të motorit, MDS e statorit është përpara MDS të rotorit me një kënd prej 90 °, i cili mbështetet nga DPR. Në mënyrën e frenimit, MDS e statorit mbetet prapa MDS e rotorit, këndi prej 90 ° mbështetet edhe nga DPR.

Kontrolli i motorit

Kontrolluesi VD rregullon momentin kur vepron në rotor, duke ndryshuar vlerën e PWM.

Për dallim nga motori DC pa furçë, komutimi në VD kryhet dhe kontrollohet në mënyrë elektronike.

Sistemet e kontrollit që zbatojnë algoritme për rregullimin e gjerësisë së pulsit dhe modulimin e gjerësisë së pulsit për kontrollin e VD janë të përhapura.

Sistemi që siguron gamën më të gjerë të kontrollit të shpejtësisë është për motorët me kontroll të vektorit. Duke përdorur një konvertues frekuence, shpejtësia e motorit kontrollohet dhe lidhja e fluksit në makinë mbahet në një nivel të caktuar.

Një tipar i rregullimit të një disku elektrik të kontrolluar nga vektori është që koordinatat e kontrolluara të matura në një sistem të koordinatave fikse shndërrohen në një sistem rrotullues, nga ata caktohet një vlerë konstante, e cila është proporcionale me përbërësit e vektorëve të parametrave të kontrolluar me të cilët formohen veprimet e kontrollit, atëherë tranzicioni i kundërt.

Disavantazhi i këtyre sistemeve është kompleksiteti i pajisjeve të kontrollit dhe funksionimit për një gamë të gjerë të kontrollit të shpejtësisë.

Avantazhet dhe disavantazhet e VD

Kohët e fundit, ky lloj motori po fiton me shpejtësi popullaritetin, duke depërtuar në shumë industri. Gjeni aplikim në fusha të ndryshme të përdorimit: nga pajisjet shtëpiake deri tek automjetet hekurudhore.

VD me sistemet e kontrollit elektronik shpesh kombinojnë cilësitë më të mira të motorëve pa kontakt dhe motorëve DC.

Avantazhet:

• Gama e gjerë e shpejtësisë
• Kontakti dhe mungesa e përbërësve të mirëmbajtjes - aparat pa furça
• Mundësia e përdorimit në mjedise shpërthyese dhe agresive
• Kapaciteti i lartë i mbingarkesës së çift rrotullimit
• Performanca e lartë e energjisë (efikasiteti prej më shumë se 90%)

• Jeta e gjatë e shërbimit, besueshmëria e lartë dhe rritja e jetës së shërbimit për shkak të mungesës së kontakteve elektrike me rrëshqitje

disavantazhet:

• Sistemi relativisht i sofistikuar i menaxhimit të motorit
• Kostoja e lartë e motorit për shkak të përdorimit të magnetëve të shtrenjtë të përhershëm në hartimin e rotorit
• Në shumë raste, përdorimi i një motor induksioni me një konvertues frekuence është më racional.

Për aplikacionet që kombinojnë efikasitetin maksimal të arritshëm me njësi kontrolli jashtëzakonisht të thjeshta dhe të besueshme (një ndërprerës kyç që nuk përdor PWM), mund të veçojmë edhe veçorinë e mëposhtme: Përkundër faktit se shpejtësia mund të ndryshojë gjerësisht nga njësia e kontrollit, një efikasitet i pranueshëm mund të merret vetëm në një interval relativisht të ngushtë shpejtësitë këndore. Kjo përcaktohet nga induktanca e dredha-dredha. Nëse shpejtësia është më e ulët se optimale, furnizimi i vazhdueshëm i rrymës në këtë fazë, pasi të keni arritur kufirin e fluksit magnetik, do të çojë vetëm në ngrohje të panevojshme. Me shpejtësi më të larta se optimale, fluksi magnetik në pole nuk arrin një maksimum për shkak të induksionit të kufizuar nga koha e ngritjes së rrymës. Shembuj të motorëve të tillë janë komplete modeli pa furça. Ato duhet të jenë efikase, të lehta dhe të besueshme, dhe për të siguruar shpejtësinë optimale këndore në një karakteristikë të caktuar të ngarkesës, prodhuesit prodhojnë linja modeli me induksione të ndryshme (numri i kthesave) të dredha-dredha. Në të njëjtën kohë, një numër më i vogël i kthesave korrespondon me një motor më të shpejtë.

Shihni gjithashtu

referencat

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: Kontrolli i një motori DC me furçë dyfazore pa sensorë
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4. Motorët e tifozëve
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm Rreth motorit pa furça dhe përdorimi i një motor stepper si motor pa furça

Pajisjet shtëpiake dhe mjekësore, modelimi i avionëve, disqet e tubave të gazit dhe tubave të naftës - kjo nuk është një listë e plotë e zonave të përdorimit të motorëve DC pa furça. Le të shohim pajisjen dhe parimin e funksionimit të këtyre disqet elektromekanikë në mënyrë që të kuptojmë më mirë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Informacion i përgjithshëm, pajisja, fushëveprimi

Një nga arsyet e interesit për bazën e të dhënave është nevoja e shtuar për mikromotorë me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë. Rregullimi i brendshëm i njësive të tilla është paraqitur në figurën 2.

Siç mund ta shihni, dizajni është një rotor (spirancë) dhe një stator, në të parën ka një magnet të përhershëm (ose disa magnet të rregulluar në një rregull të caktuar), dhe i dyti është i pajisur me mbështjellje (B) për të krijuar një fushë magnetike.

Vlen të përmendet se këta mekanizma elektromagnetikë mund të jenë të dy me një spirancë të brendshme (vetëm kjo lloj strukture mund të shihet në Figurën 2), dhe e jashtme (shih Fig. 3).

Prandaj, secila prej modeleve ka një shtrirje specifike. Pajisjet me një armaturë të brendshme kanë një shpejtësi të lartë rrotullimi, prandaj ato përdoren në sistemet e ftohjes, si njësi energjie për drone, etj. Aktivizuesit me një rotor të jashtëm përdoren kur kërkohet pozicionim i saktë dhe rezistencë ndaj mbingarkesave të çift rrotullimit (robotikë, pajisje mjekësore, makina CNC, etj.).

Parimi i punës

Për dallim nga disqet e tjera, për shembull, një aparat elektrik asinkron, për kontrollin e bazës së të dhënave nevojitet një kontrollues special, i cili ndizet dredha-dredha në mënyrë që vektorët e fushës magnetike të armaturës dhe statorit të jenë ortogonalë ndaj njëri-tjetrit. Kjo është, në të vërtetë, pajisja e shoferit kontrollon çift rrotullues që vepron në spirancën e bazës së të dhënave. Ky proces tregohet qartë në figurën 4.

Siç mund ta shihni, për secilën lëvizje të armaturës është e nevojshme të kryeni një ndërrim të caktuar në dredhjen e statorit të motorit pa furça. Ky parim i funksionimit nuk lejon kontroll të qetë të rrotullimit, por bën të mundur që shpejt të fitoni vrull.

Dallimet midis kolektorit dhe motorëve pa furça

Një ngasje e një lloji kolektori ndryshon nga një DB si në tiparet e projektimit (shiko Fig. 5.) dhe në parim të funksionimit.

Konsideroni ndryshimet në dizajn. Nga figura 5 mund të shihet se rotori (1 në figurën 5) të një motori tip kolektori, ndryshe nga një motor pa furça, ka mbështjellje që kanë një qark të thjeshtë dredha-dredha dhe magnet të përhershëm (zakonisht dy) janë montuar në stator (2 në figurën 5 ). Përveç kësaj, në bosht është instaluar një kolektor, në të cilin janë lidhur furça, të cilat furnizojnë tension në dredha-dredha të armaturës.

Tregoni shkurtimisht për parimin e funksionimit të makinerive kolektive. Kur tensioni aplikohet në njërën prej mbështjelljeve, është e ngazëllyer dhe formohet një fushë magnetike. Bashkëvepron me magnet të përhershëm, kjo bën që spiranca dhe kolektori i vendosur mbi të të rrotullohet. Si rezultat, energjia furnizohet me një dredha-dredha tjetër dhe cikli përsëritet.

Frekuenca e rrotullimit të armaturës së këtij dizajni varet drejtpërdrejt nga intensiteti i fushës magnetike, e cila, nga ana tjetër, është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin. Kjo do të thotë, për të rritur ose ulur shpejtësinë, mjafton të rrisni ose ulni nivelin e të ushqyerit. Dhe për të kundërt është e nevojshme të kthehet polariteti. Kjo metodë e kontrollit nuk kërkon një kontrollues të veçantë, pasi kontrollori i goditjes mund të bëhet në bazë të një rezistori të ndryshueshëm, dhe një ndërprerës i rregullt do të funksionojë si një inverter.

Karakteristikat e projektimit të motorëve pa furça u morën parasysh në pjesën e mëparshme. Siç e mbani mend, lidhja e tyre kërkon një kontrollues të veçantë, pa të cilin ata thjesht nuk do të funksionojnë. Për të njëjtën arsye, këta motorë nuk mund të përdoren si gjenerator.

Vlen gjithashtu të përmendet se në disa disqe të këtij lloji për kontroll më efikas, pozicionet e rotorit monitorohen duke përdorur sensorë Hall. Kjo përmirëson ndjeshëm karakteristikat e motorëve pa furça, por çon në çmime më të larta dhe dizajn kaq të shtrenjtë.

Si të filloni një motor pa furça?

Për të bërë disqet e këtij lloji, keni nevojë për një kontrollues të veçantë (shiko Fig. 6). Pa të, lëshimi nuk është i mundur.

Nuk ka kuptim të mblidheni një pajisje të tillë vetë, do të jetë më e lirë dhe më e besueshme për të blerë një të gatshme. Ju mund ta zgjidhni atë sipas karakteristikave të mëposhtme të natyrshme për drejtuesit e kanalit PWM:

• Rryma maksimale e lejuar, kjo karakteristikë është dhënë për funksionimin normal të pajisjes. Shumë shpesh, prodhuesit tregojnë një parametër të tillë në emrin e modelit (për shembull, Phoenix-18). Në disa raste, një vlerë është dhënë për mënyrën e pikut, të cilën kontrolluesi mund ta mbështesë për disa sekonda.
• Vlera maksimale e tensionit nominal për funksionimin e vazhdueshëm.
• Rezistenca e qarqeve të brendshme të kontrolluesit.
• Shpejtësia e lejueshme tregohet në rpm. Mbi këtë vlerë, kontrolluesi nuk do të lejojë rritjen e rrotullimit (kufizimi zbatohet në nivelin e softuerit). Ju lutem vini re se shpejtësia jepet gjithmonë për disqet bipolarë. Nëse ka më shumë palë pole, ndajeni vlerën sipas numrit të tyre. Për shembull, tregohet numri 60000 rpm, prandaj, për një motor 6 magnetik, shpejtësia e rrotullimit do të jetë 60,000 / 3 \u003d 20,000 prm.
• Frekuenca e impulsit të gjeneruar, për shumicën e kontrolluesve ky parametër qëndron në intervalin nga 7 në 8 kHz, modelet më të shtrenjta ju lejojnë të riprogramoni parametrin, duke e rritur atë në 16 ose 32 kHz.

Vini re se tre karakteristikat e para përcaktojnë fuqinë e bazës së të dhënave.

Kontroll motorik pa furça

Siç u përmend më lart, kontrolli i ndërrimit të dredha-dredhave të makinës kryhet me elektronikë. Për të përcaktuar se kur duhet të ndërroni, shoferi monitoron pozicionin e armaturës duke përdorur sensorë Hall. Nëse disku nuk është i pajisur me detektorë të tillë, atëherë EMF i kundërt, i cili ndodh në mbështjellje të statutit të palidhur, merret parasysh. Kontrolluesi, i cili, në të vërtetë, është një kompleks harduer-softuer, monitoron këto ndryshime dhe vendos rendin e ndërrimit.

Motori DC pa furça trefazore

Shumica e bazave të të dhënave ekzekutohen në ekzekutimin trefazor. Për të kontrolluar një njësi të tillë, kontrollori ka një konvertues pulsi DC-në-fazë (shih Figurën 7).

Për të shpjeguar se si funksionon një motor i tillë i valvulave, është e nevojshme të merret parasysh figura 4 së bashku me figurën 7, ku të gjitha fazat e funksionimit të makinës tregohen me radhë. Ne do t'i shkruajmë ato:

1. Një impuls pozitiv i jepet mbështjelljeve "A", ndërsa një impuls negativ i jepet "B", si rezultat, armature do të zhvendoset. Sensorët do të regjistrojnë lëvizjen e tij dhe do të japin një sinjal për ndërrimin e radhës.
2. Spirale "A" është e fikur, dhe një puls pozitiv shkon në "C" ("B" mbetet i pandryshuar), atëherë një sinjal dërgohet në grupin tjetër të pulseve.
3. Në "C" - pozitiv, "A" - negativ.
4. Një palë "B" dhe "A" po punojnë, ndaj të cilave merren impulse pozitive dhe negative.
5. Një impuls pozitiv është ri-aplikuar në "B", dhe një negativ në "C".
6. Mbështjelljet "A" janë ndezur (+ është furnizuar) dhe përsëritet një impuls negativ "C". Tjetra, cikli përsëritet.

Thjeshtësia e dukshme e menaxhimit ka shumë vështirësi. Shtë e nevojshme jo vetëm të gjurmoni pozicionin e armaturës në mënyrë që të prodhoni serinë tjetër të pulseve, por gjithashtu të kontrolloni frekuencën e rrotullimit duke rregulluar rrymën në mbështjellje. Përveç kësaj, ju duhet të zgjidhni parametrat më optimale për përshpejtimin dhe frenimin. Duhet mbajtur mend gjithashtu se kontrollori duhet të jetë i pajisur me një njësi që ju lejon të kontrolloni funksionimin e tij. Shfaqja e një pajisjeje të tillë shumëfunksionale mund të shihet në figurën 8.

Përparësitë dhe disavantazhet

Një motor elektrik pa furça ka shumë përparësi, përkatësisht:

• Jeta e shërbimit është shumë më e gjatë se sa me analogët e kolektivit konvencional.
• Efikasitet i lartë.
• Shpejtësia maksimale e rrotullimit thirrni shpejtësinë.
• Shtë më i fuqishëm se CD.
• Mungesa e shkëndijave gjatë funksionimit lejon që mjeti të përdoret në kushte të rrezikshme nga zjarri.
• Nuk kërkohet ftohje shtesë.
• Operacion i thjeshtë

Tani konsideroni të këqijat. Një pengesë e rëndësishme që kufizon përdorimin e bazës së të dhënave është kostoja e tyre relativisht e lartë (duke marrë parasysh çmimin e drejtuesit). Ndër shqetësimet përfshijnë pamundësinë e përdorimit të bazës së të dhënave pa një shofer, madje edhe për përfshirje afatshkurtër, për shembull, për të kontrolluar operabilitetin. Riparimi i problemit, veçanërisht nëse kërkohet rimbursim.

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 kolektor, funksioni i së cilës merret nga elektronika.

BKEPT - Motorët DC pa furçë, mund të jenë një fuqi, për shembull, 12, 30 volt.

• Zgjedhja e motorit të duhur
• Parimi i punës
• Pajisje BKEPT
• Sensorët dhe mungesa e tyre
• Mungesa e sensorit
• Koncepti i frekuencës PWM
• Sistemi Arduino
• Montimi i motorit

Zgjedhja e motorit të duhur

Për të zgjedhur njësinë, është e nevojshme të krahasoni parimin e funksionimit dhe tiparet e kolektorit dhe motorët pa furça.

Nga e majta në të djathtë: motori i kolektorit dhe motori pa furçë FC 28-12

Ato nga kolektorët kushtojnë më pak, por zhvillojnë një shpejtësi të ulët të rrotullimit të çift rrotullues. Ata punojnë nga një rrymë e drejtpërdrejtë, ka një peshë dhe madhësi të vogël, riparim të përballueshëm për të zëvendësuar pjesët. Manifestimi i cilësisë negative zbulohet pas marrjes së një numri të madh revolucionesh. Furçat kontaktojnë kolektorin, duke shkaktuar fërkime, të cilat mund të dëmtojnë mekanizmin. Performanca e njësisë është zvogëluar.

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

Avantazhi kryesor i një motori pa furçë DC është mungesa e çift rrotullues dhe kontakte ndërrimi. Kjo do të thotë që 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 ato 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 nga 2.5 në 4 vat, dhe rryma e funksionimit është nga 10 në 30 Amper. Efikasiteti i motorëve pa furça është shumë i lartë.

Avantazhi i dytë është parametrat mekanikë. Aksi është montuar në kushineta të gjera. Nuk ka elementë thyerës dhe të larë në strukturë.

E vetmja negative është njësia e shtrenjtë e kontrollit elektronik.

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

Zëvendësimi i motorit të kolektorit me një motor pa furça do të mbrojë nga thyerja e gishtave për CNC. Nën gishtin ekziston një viduval me kthesë çift rrotullimi të djathtë dhe të majtë. Gypi CNC është shumë i fuqishëm. Shpejtësia e çift rrotullimit kontrollohet nga një kontrollues servo-testi, dhe revolucionet kontrollohen nga një kontrollues automatik. Kostoja e CNC me një gisht është rreth 4 mijë rubla.

Parimi i punës

Karakteristika kryesore e mekanizmit është mungesa e një koleksionisti. Dhe magnetët e përhershëm të montuar në gisht, janë një rotor. Rreth tij ka dredha-dredha teli që kanë fusha të ndryshme magnetike. Dallimi midis motorëve pa furçë 12 volt është sensori i kontrollit të rotorit që ndodhet në të. Sinjalet dërgohen në njësinë e kontrolluesit të shpejtësisë.

Pajisje BKEPT

Rregullimi i magneteve brenda statorit zakonisht përdoret për motorë dyfazorë me një numër të vogël polesh. Parimi i çift rrotullues rreth statorit përdoret nëse është e nevojshme për të marrë një motor dyfazor me shpejtësi të ulët.

Ka katër pole në rotor. Magnet në formë drejtkëndëshi janë montuar duke alternuar midis poleve. Sidoqoftë, 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 i njëtrajtshëm. 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 sensorin e pozicionit të rotorit.

Forcat aktuale aplikohen në dredha-dredha të motorit me rotorin në një pozicion të veçantë.përcaktohet nga sistemi elektronik duke përdorur një sensor pozicioni. Ata vijnë në një larmi llojesh. Një kontrollues i njohur i udhëtimit është një sensor diskret i efektit Hall. Motori do të përdorë 3 sensorë për tre faza prej 30 volt. Njësia elektronike ka vazhdimisht të dhëna për pozicionin e rotorit dhe drejton tensionin në kohë në dredha-dredhat e dëshiruar.

Një pajisje e zakonshme që ndryshon gjetjet e saj kur ndërron dredha-dredha.

Një pajisje me lak të hapur mat shpejtësinë dhe rrymën. Kanalet PWM janë bashkangjitur në fund 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 një përgjigje të shpejtë ndaj përpunimit të ndërprerë, një sensor Hall është i lidhur me kunjat e poshtme të portit.

Përdorimi i një sensori pozicioni me një mikrokontrollues

Për të kursyer 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 para përdorimit të ekonomizuesit. Ajo heq përbërësin reaktiv nga rrjeti, duke rezultuar në ngarkesë të zvogëluar dhe, si rezultat, konsumin aktual. Pajisjet elektrike konsumojnë më pak energji elektrike, duke zvogëluar koston e pagesës së saj.

Kontrolluesi i fuqisë kaskadë është baza e bërthamës AVR, e cila siguron kontroll kompetent të një motor DC pa furça. AVR është një çip për detyra të caktuara.

Parimi i funksionimit të kontrolluesit të udhëtimit mund të jetë me ose pa një sensor. Programi i bordit AVR siguron:

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

Një lloj i veçantë i kontrollit automatik të SMA, i përdorur në makinat larëse.

Mungesa e sensorit

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

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

Kontrollorët kanë vetitë e mëposhtme:

• vlera e rrymës maksimale direkte;
• vlera e tensionit maksimal të funksionimit;
• numri i revolucioneve maksimale;
• rezistenca e ndërprerësit të energjisë;
• frekuenca e pulsit.

Kur lidhni kontrolluesin, është e rëndësishme të bëni telat sa më të shkurtër të jetë e mundur. Për shkak të shfaqjes së rrymave tërheqëse në fillim. Nëse tela është i gjatë, atëherë mund të ndodhin gabime në përcaktimin e pozicionit të rotorit. Prandaj, kontrolluesit shiten me një tel prej 12 - 16 cm.

Kontrollorët kanë shumë cilësime softuerësh:

• kontrolli i mbylljes së motorit;
• mbyllje e qetë ose e fortë;
• frenim dhe mbyllje e qetë;
• avancimi i fuqisë dhe efikasitetit;
• fillimi i butë, i vështirë, i shpejtë;
• kufijtë aktual;
• mënyra e gazit;
• ndryshimi i drejtimit.

Kontrolluesi LB11880, i paraqitur në figurë, përmban një shofer të një motori pa furça me një ngarkesë të rëndë, domethënë, ju mund ta filloni motorin direkt në çip pa shofer shtesë.

Koncepti i frekuencës PWM

Kur çelësat janë të ndezur, ngarkesa e plotë aplikohet në motor. Njësia arrin shpejtësinë maksimale. Për të kontrolluar motorin, është e nevojshme të sigurohet një rregullator i energjisë. Kjo është ajo që bën Modulimi i Gjerësisë së Pulsit (PWM).

Frequencyshtë vendosur frekuenca e kërkuar e çelësave hapës dhe mbyllës. Tensioni ndryshon nga zero në punë. Për të kontrolluar revolucionet, është e nevojshme të mbivendosni sinjalin PWM në sinjalet kryesore.

Sinjali PWM mund të gjenerohet nga pajisja në disa përfundime. Ose krijoni një PWM për një program të vetëm kyç. Qarku po bëhet më i lehtë. Sinjali PWM ka 4-80 kilohertz.

Rritja e frekuencës çon në më shumë procese tranzicioni, gjë që shkakton nxehtësi. Lartësia e frekuencës PWM rrit numrin e kalimtarëve, kjo shkakton humbje në çelësat. Një frekuencë e ulët nuk jep butësinë e dëshiruar të kontrollit.

Për të zvogëluar humbjen e çelësit gjatë kalimit, sinjalet PWM aplikohen në çelësat e sipërm ose të poshtëm individualisht. Humbjet direkte llogariten me formulën P \u003d R * I2, ku P është fuqia e humbjeve, R është rezistenca kryesore, unë jam forca aktuale.

Më pak rezistencë minimizon humbjet, rrit efikasitetin.

Sistemi Arduino

Shpesh, platforma e llogaritjes së pajisjeve arduino përdoret për të kontrolluar motorët pa furça. Ajo bazohet në bordin dhe mjedisin e zhvillimit në gjuhën e telave.

Bordi arduino përfshin një mikrokontrollues të Atmel AVR dhe një paketë elementare të programimit dhe ndërveprimit me qarqet. Ekziston një rregullator i tensionit në tabelë. Bordi Serial Arduino është një qark i thjeshtë përmbysës për konvertimin e sinjaleve nga një nivel në një tjetër. Programet instalohen përmes USB. Disa modele, siç është Arduino Mini, kërkojnë një bord programues shtesë.

Gjuha e programimit Arduino përdor përpunimin standard. Disa modele arduino ju lejojnë të menaxhoni shumë servera njëkohësisht. Programet përpunohen nga procesori dhe përpilojnë AVR.

Problemet me kontrolluesin mund të shfaqen për shkak të rënies së tensionit dhe ngarkesës së tepërt.

Montimi i motorit

Motorama - mekanizëm për montimin e motorit. Përdoret në instalimet e motorit. Motorama është një shufër dhe elementë kornizë të ndërlidhur. Kornizat e motorëve janë të sheshta, hapësinore në elementë. Motori i vetëm me motor 30 volt ose disa pajisje. Qarku i rrymës së motorit përbëhet nga një grup shufrash. Montimi i motorit është i instaluar në një kombinim të elementëve të rasave dhe kornizave.

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

BKEPT dallon për besueshmërinë e tyre, parimin e funksionimit me precizion të lartë, kontrollin automatik dhe rregullimin inteligjent.

Pajisjet shtëpiake dhe mjekësore, modelimi i avionëve, disqet e tubave të gazit dhe tubave të naftës - kjo nuk është një listë e plotë e zonave të përdorimit të motorëve DC pa furça. Le të shohim pajisjen dhe parimin e funksionimit të këtyre disqet elektromekanikë në mënyrë që të kuptojmë më mirë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Informacion i përgjithshëm, pajisja, fushëveprimi

Një nga arsyet e interesit për bazën e të dhënave është nevoja e shtuar për mikromotorë me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë. Rregullimi i brendshëm i njësive të tilla është paraqitur në figurën 2.

Siç mund ta shihni, dizajni është një rotor (spirancë) dhe një stator, në të parën ka një magnet të përhershëm (ose disa magnet të rregulluar në një rregull të caktuar), dhe i dyti është i pajisur me mbështjellje (B) për të krijuar një fushë magnetike.

Vlen të përmendet se këta mekanizma elektromagnetikë mund të jenë të dy me një spirancë të brendshme (vetëm kjo lloj strukture mund të shihet në Figurën 2), dhe e jashtme (shih Fig. 3).

Prandaj, secila prej modeleve ka një shtrirje specifike. Pajisjet me një armaturë të brendshme kanë një shpejtësi të lartë rrotullimi, prandaj ato përdoren në sistemet e ftohjes, si njësi energjie për drone, etj. Aktivizuesit me një rotor të jashtëm përdoren kur kërkohet pozicionim i saktë dhe rezistencë ndaj mbingarkesave të çift rrotullimit (robotikë, pajisje mjekësore, makina CNC, etj.).

Parimi i punës

Për dallim nga disqet e tjera, për shembull, një aparat elektrik asinkron, për kontrollin e bazës së të dhënave nevojitet një kontrollues special, i cili ndizet dredha-dredha në mënyrë që vektorët e fushës magnetike të armaturës dhe statorit të jenë ortogonalë ndaj njëri-tjetrit. Kjo është, në të vërtetë, pajisja e shoferit kontrollon çift rrotullues që vepron në spirancën e bazës së të dhënave. Ky proces tregohet qartë në figurën 4.

Siç mund ta shihni, për secilën lëvizje të armaturës është e nevojshme të kryeni një ndërrim të caktuar në dredhjen e statorit të motorit pa furça. Ky parim i funksionimit nuk lejon kontroll të qetë të rrotullimit, por bën të mundur që shpejt të fitoni vrull.

Dallimet midis kolektorit dhe motorëve pa furça

Një ngasje e një lloji kolektori ndryshon nga një DB si në tiparet e projektimit (shiko Fig. 5.) dhe në parim të funksionimit.

Konsideroni ndryshimet në dizajn. Nga figura 5 mund të shihet se rotori (1 në figurën 5) të një motori tip kolektori, ndryshe nga një motor pa furça, ka mbështjellje që kanë një qark të thjeshtë dredha-dredha dhe magnet të përhershëm (zakonisht dy) janë montuar në stator (2 në figurën 5 ). Përveç kësaj, në bosht është instaluar një kolektor, në të cilin janë lidhur furça, të cilat furnizojnë tension në dredha-dredha të armaturës.

Tregoni shkurtimisht për parimin e funksionimit të makinerive kolektive. Kur tensioni aplikohet në njërën prej mbështjelljeve, është e ngazëllyer dhe formohet një fushë magnetike. Bashkëvepron me magnet të përhershëm, kjo bën që spiranca dhe kolektori i vendosur mbi të të rrotullohet. Si rezultat, energjia furnizohet me një dredha-dredha tjetër dhe cikli përsëritet.

Frekuenca e rrotullimit të armaturës së këtij dizajni varet drejtpërdrejt nga intensiteti i fushës magnetike, e cila, nga ana tjetër, është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin. Kjo do të thotë, për të rritur ose ulur shpejtësinë, mjafton të rrisni ose ulni nivelin e të ushqyerit. Dhe për të kundërt është e nevojshme të kthehet polariteti. Kjo metodë e kontrollit nuk kërkon një kontrollues të veçantë, pasi kontrollori i goditjes mund të bëhet në bazë të një rezistori të ndryshueshëm, dhe një ndërprerës i rregullt do të funksionojë si një inverter.

Karakteristikat e projektimit të motorëve pa furça u morën parasysh në pjesën e mëparshme. Siç e mbani mend, lidhja e tyre kërkon një kontrollues të veçantë, pa të cilin ata thjesht nuk do të funksionojnë. Për të njëjtën arsye, këta motorë nuk mund të përdoren si gjenerator.

Vlen gjithashtu të përmendet se në disa disqe të këtij lloji për kontroll më efikas, pozicionet e rotorit monitorohen duke përdorur sensorë Hall. Kjo përmirëson ndjeshëm karakteristikat e motorëve pa furça, por çon në çmime më të larta dhe dizajn kaq të shtrenjtë.

Si të filloni një motor pa furça?

Për të bërë disqet e këtij lloji, keni nevojë për një kontrollues të veçantë (shiko Fig. 6). Pa të, lëshimi nuk është i mundur.

Nuk ka kuptim të mblidheni një pajisje të tillë vetë, do të jetë më e lirë dhe më e besueshme për të blerë një të gatshme. Ju mund ta zgjidhni atë sipas karakteristikave të mëposhtme të natyrshme për drejtuesit e kanalit PWM:

• Rryma maksimale e lejuar, kjo karakteristikë është dhënë për funksionimin normal të pajisjes. Shumë shpesh, prodhuesit tregojnë një parametër të tillë në emrin e modelit (për shembull, Phoenix-18). Në disa raste, një vlerë është dhënë për mënyrën e pikut, të cilën kontrolluesi mund ta mbështesë për disa sekonda.
• Vlera maksimale e tensionit nominal për funksionimin e vazhdueshëm.
• Rezistenca e qarqeve të brendshme të kontrolluesit.
• Shpejtësia e lejueshme tregohet në rpm. Mbi këtë vlerë, kontrolluesi nuk do të lejojë rritjen e rrotullimit (kufizimi zbatohet në nivelin e softuerit). Ju lutem vini re se shpejtësia jepet gjithmonë për disqet bipolarë. Nëse ka më shumë palë pole, ndajeni vlerën sipas numrit të tyre. Për shembull, tregohet numri 60000 rpm, prandaj, për një motor 6 magnetik, shpejtësia e rrotullimit do të jetë 60,000 / 3 \u003d 20,000 prm.
• Frekuenca e impulsit të gjeneruar, për shumicën e kontrolluesve ky parametër qëndron në intervalin nga 7 në 8 kHz, modelet më të shtrenjta ju lejojnë të riprogramoni parametrin, duke e rritur atë në 16 ose 32 kHz.

Vini re se tre karakteristikat e para përcaktojnë fuqinë e bazës së të dhënave.

Kontroll motorik pa furça

Siç u përmend më lart, kontrolli i ndërrimit të dredha-dredhave të makinës kryhet me elektronikë. Për të përcaktuar se kur duhet të ndërroni, shoferi monitoron pozicionin e armaturës duke përdorur sensorë Hall. Nëse disku nuk është i pajisur me detektorë të tillë, atëherë EMF i kundërt, i cili ndodh në mbështjellje të statutit të palidhur, merret parasysh. Kontrolluesi, i cili, në të vërtetë, është një kompleks harduer-softuer, monitoron këto ndryshime dhe vendos rendin e ndërrimit.

Motori DC pa furça trefazore

Shumica e bazave të të dhënave ekzekutohen në ekzekutimin trefazor. Për të kontrolluar një njësi të tillë, kontrollori ka një konvertues pulsi DC-në-fazë (shih Figurën 7).

Për të shpjeguar se si funksionon një motor i tillë i valvulave, është e nevojshme të merret parasysh figura 4 së bashku me figurën 7, ku të gjitha fazat e funksionimit të makinës tregohen me radhë. Ne do t'i shkruajmë ato:

1. Një impuls pozitiv i jepet mbështjelljeve "A", ndërsa një impuls negativ i jepet "B", si rezultat, armature do të zhvendoset. Sensorët do të regjistrojnë lëvizjen e tij dhe do të japin një sinjal për ndërrimin e radhës.
2. Spirale "A" është e fikur, dhe një puls pozitiv shkon në "C" ("B" mbetet i pandryshuar), atëherë një sinjal dërgohet në grupin tjetër të pulseve.
3. Në "C" - pozitiv, "A" - negativ.
4. Një palë "B" dhe "A" po punojnë, ndaj të cilave merren impulse pozitive dhe negative.
5. Një impuls pozitiv është ri-aplikuar në "B", dhe një negativ në "C".
6. Mbështjelljet "A" janë ndezur (+ është furnizuar) dhe përsëritet një impuls negativ "C". Tjetra, cikli përsëritet.

Thjeshtësia e dukshme e menaxhimit ka shumë vështirësi. Shtë e nevojshme jo vetëm të gjurmoni pozicionin e armaturës në mënyrë që të prodhoni serinë tjetër të pulseve, por gjithashtu të kontrolloni frekuencën e rrotullimit duke rregulluar rrymën në mbështjellje. Përveç kësaj, ju duhet të zgjidhni parametrat më optimale për përshpejtimin dhe frenimin. Duhet mbajtur mend gjithashtu se kontrollori duhet të jetë i pajisur me një njësi që ju lejon të kontrolloni funksionimin e tij. Shfaqja e një pajisjeje të tillë shumëfunksionale mund të shihet në figurën 8.

Përparësitë dhe disavantazhet

Një motor elektrik pa furça ka shumë përparësi, përkatësisht:

• Jeta e shërbimit është shumë më e gjatë se sa me analogët e kolektivit konvencional.
• Efikasitet i lartë.
• Shpejtësia maksimale e rrotullimit thirrni shpejtësinë.
• Shtë më i fuqishëm se CD.
• Mungesa e shkëndijave gjatë funksionimit lejon që mjeti të përdoret në kushte të rrezikshme nga zjarri.
• Nuk kërkohet ftohje shtesë.
• Operacion i thjeshtë

Tani konsideroni të këqijat. Një pengesë e rëndësishme që kufizon përdorimin e bazës së të dhënave është kostoja e tyre relativisht e lartë (duke marrë parasysh çmimin e drejtuesit). Ndër shqetësimet përfshijnë pamundësinë e përdorimit të bazës së të dhënave pa një shofer, madje edhe për përfshirje afatshkurtër, për shembull, për të kontrolluar operabilitetin. Riparimi i problemit, veçanërisht nëse kërkohet rimbursim.