Motorët pa furça kanë përmirësuar fuqinë për kilogram (vet) dhe një gamë të gjerë të shpejtësive rrotulluese; efikasiteti i këtij termocentrali është gjithashtu mbresëlënës. Importantshtë e rëndësishme që praktikisht asnjë ndërhyrje radio të mos lëshohet nga instalimi. Kjo lejon që pajisjet që janë të ndjeshme ndaj ndërhyrjes të vendosen pranë saj pa u shqetësuar për funksionimin e saktë të të gjithë sistemit.

Motori pa furça mund të pozicionohet dhe përdoret edhe në ujë, kjo nuk do të ndikojë negativisht në të. Gjithashtu, dizajni i tij parashikon vendndodhjen në mjedise agresive. Sidoqoftë, në këtë rast, duhet të merrni parasysh vendndodhjen e njësisë së kontrollit paraprakisht. Mos harroni se vetëm me funksionimin e kujdesshëm të kujdesshëm të termocentralit do të funksionojë në prodhimin tuaj me efikasitet dhe pa probleme për shumë vite.

Operacionet afatgjata dhe afatshkurtra janë ato kryesore për bazën e të dhënave. Për shembull, për një shkallë lëvizëse ose transportues, një mënyrë funksionimi e vazhdueshme është e përshtatshme, në të cilën motori elektrik funksionon në mënyrë statike për një numër të gjatë orësh. Për regjimi afatgjatë Puna parashikon rritjen e transferimit të jashtëm të nxehtësisë: lëshimi i nxehtësisë në mjedis duhet të tejkalojë lëshimin e brendshëm të nxehtësisë të termocentralit.

Në një mënyrë funksionimi afatshkurtër, motori gjatë funksionimit të tij nuk duhet të ketë kohë të nxehet në vlerën maksimale të temperaturës, d.m.th. duhet të fiket para kësaj pike. Gjatë pushimeve midis ndezjes dhe funksionimit të motorit, duhet të ketë kohë të ftohet. Kështu funksionojnë motorët pa furça në ngritëset e ashensorëve, rruajtësit elektrikë, tharëset, tharëse flokësh dhe pajisje të tjera moderne elektrike.

Rezistenca e dredha -dredha e motorit lidhet me koeficientin veprim i dobishem termocentrali. Efikasitet maksimal mund të arrihet me rezistencën më të ulët të mbështjelljes.

Maksimale tensioni i funksionimit- kjo është vlera kufi tension që mund të aplikohet në mbështjelljen e statorit të termocentralit. Tensioni maksimal i funksionimit lidhet drejtpërdrejt me shpejtesi maksimale motor dhe dhe rryma maksimale e dredha -dredha. Vlera maksimale rryma e mbështjelljes është e kufizuar nga mundësia e mbinxehjes së mbështjelljes. Për këtë arsye është një kusht opsional, por i rekomanduar për funksionimin e motorëve elektrikë temperatura negative mjedisit... Kjo ju lejon të kompensoni ndjeshëm mbinxehjen e termocentralit dhe të rrisni kohëzgjatjen e funksionimit të tij.

Fuqia maksimale e motorit është fuqia maksimale që një sistem mund të arrijë në pak sekonda. Duhet të kihet parasysh se punë e gjatë motor elektrik i ndezur fuqia maksimale në mënyrë të pashmangshme do të çojë në mbinxehje të sistemit dhe mosfunksionim.

Fuqia e vlerësuar është fuqia që mund të zhvillohet power point gjatë periudhës periodike të autorizuar të funksionimit të deklaruar nga prodhuesi (një aktivizim).

Këndi i përparimit të fazës sigurohet në motor elektrik për shkak të nevojës për të kompensuar vonesën e ndërrimit të fazës.

Motor pa furça

Parimi i funksionimit të një motori trefazor pa furça

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

Përshkrimi VD

Ky lloj motori është krijuar për të përmirësuar vetitë e motorëve DC. Kërkesa të larta për aktivizuesit(në veçanti, mikro-disqet me shpejtësi të lartë për pozicionim të saktë) kanë çuar në përdorimin e motorë të veçantë rrymë e vazhdueshme: motorët trefazorë DC pa kontakt (BDCT ose BLDC). Strukturisht, ato i ngjajnë motorëve sinkron AC: rotori magnetik rrotullohet në një stator të petëzuar me mbështjellje trefazore. Por RPM është një funksion i ngarkesës dhe tensionit të statorit. Ky funksion realizohet duke ndërruar mbështjelljet e statorit në varësi të koordinatave të rotorit. BDPT janë të disponueshme në versione me sensorë të veçantë në rotor dhe pa sensorë të veçantë. Sensorët e sallave përdoren si sensorë të veçantë. Nëse dizajni është pa sensorë të veçantë, atëherë mbështjelljet e statorit veprojnë si një element fiksues. Kur magneti rrotullohet, rotori indukton EMF në mbështjelljet e statorit, duke rezultuar në një 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 kthimin mbrapsht të BDPS, një qark i kundërt i fuqisë së urës nuk është i nevojshëm - mjafton të aplikoni impulse kontrolli në mbështjelljet e statorit në sekuencë të kundërt.

Dallimi kryesor midis VD dhe motor sinkronështë vetë-sinkronizimi i tij me ndihmën e DPR, si rezultat i së cilës frekuenca e rrotullimit të fushës në VD është proporcionale me frekuencën e rrotullimit të rotorit.

Stator

Statori i motorit pa furça

Statori është i një modeli tradicional dhe është i ngjashëm me statorin e një makine induksioni. Ai përbëhet nga një trup, një bërthamë e bërë nga çeliku elektrik dhe një dredha -dredha bakri e vendosur në groove përgjatë perimetrit të bërthamës. Numri i mbështjelljeve përcakton numrin e fazave në motor. Për vetë -fillimin dhe rrotullimin, dy faza janë të mjaftueshme - sinus dhe kosinus. Në mënyrë tipike, HP janë trefazorë, më rrallë katërfazorë.

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

Rrotullues

Rotori është bërë duke përdorur magnete të përhershëm dhe zakonisht ka dy deri në tetë çifte pole me pole të alternuara veriore dhe jugore.

Fillimisht, magnet ferrite u përdorën për të bërë rotorin. Ato janë të zakonshme dhe të lira, por nuk kanë formë nivel i ulët induksion magnetik. Në ditët e sotme, magnetët nga lidhjet e tokës së rrallë po fitojnë popullaritet, pasi lejojnë marrjen niveli i lartë induksion magnetik dhe zvogëlojnë madhësinë e rotorit.

Sensori i pozicionit të rotorit

Sensori i pozicionit të rotorit (RPS) siguron reagime mbi pozicionin e rotorit. Funksionimi i tij mund të bazohet në parime të ndryshme - fotoelektrike, induktive, efekti Hall, etj. Më të njohurit janë sensorët e Hall dhe ato fotoelektrikë, pasi ato janë praktikisht inerciale dhe ju lejojnë të heqni qafe vonesën në kanal reagime sipas pozicionit të rotorit.

Sensori fotoelektrik, në formën e tij klasike, përmban tre fotodetektorë fiks, të cilët mbyllen në mënyrë sekuenciale nga një qepen që rrotullohet sinkronisht 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 konvertohen nga pajisja e kontrollit në një kombinim të tensioneve të kontrollit që kontrollojnë çelsin e energjisë, kështu që në çdo cikël (fazë) të funksionimit të motorit, dy çelsin ndizen dhe dy nga tre mbështjelljet e armaturës lidhen në seri te rrjeti. Mbështjellje spirancë U, V, W janë të vendosura në stator me një zhvendosje prej 120 ° dhe fillimet dhe skajet e tyre janë të lidhura në mënyrë që kur çelësat të ndërrohen, të krijohet një gradient rrotullues i fushave magnetike.

Sistemi i kontrollit VD

Sistemi i kontrollit përmban çelsin e energjisë, shpesh tiristorë ose transistorë të fuqisë IGBT. Një inverter i tensionit ose një inverter aktual është mbledhur prej tyre. Sistemi kryesor i kontrollit zakonisht zbatohet në bazë të përdorimit të një mikrokontrolluesi, për shkak të numrit të madh të operacioneve llogaritëse për kontrollin e motorit.

Parimi i funksionimit të VD

Parimi i funksionimit të HP bazohet në faktin se kontrolluesi HP ndryshon mbështjelljet e statorit në mënyrë që vektori i fushës magnetike të statorit të jetë gjithmonë ortogonal ndaj vektorit të fushës magnetike të rotorit. Duke përdorur modulimin e gjerësisë së impulsit (PWM), kontrolluesi kontrollon rrymën që rrjedh nëpër mbështjelljet e HP, d.m.th. vektori i fushës magnetike të statorit, dhe kështu çift rrotullimi që vepron në rotorin HP është i rregulluar. Shenja në këndin midis vektorëve përcakton drejtimin e momentit që vepron në rotor.

Këmbimi kryhet në mënyrë që fluksi i ngacmimit të rotorit të jetë F 0 mbajtur konstante në lidhje me rrjedhën e armaturës. Si rezultat i ndërveprimit të rrjedhës së armaturës dhe ngacmimit, krijohet një çift rrotullues M, e cila kërkon të kthejë rotorin në mënyrë që flukset e armaturës dhe ngacmimit të përkojnë, por kur rotori kthehet nën veprimin e DPR, mbështjelljet ndërrohen dhe fluksi i armaturës kthehet në hapin tjetër.

Në këtë rast, vektori aktual që rezulton do të zhvendoset dhe i palëvizshëm në lidhje me fluksin e rotorit, i cili krijon një çift rrotullues në boshtin e motorit.

Në mënyrën e funksionimit motorik, MDS e statorit është përpara MDS e rotorit me një kënd prej 90 °, i cili mbahet duke përdorur DPR. Në modalitetin e frenimit, MDS i statorit mbetet prapa MDS të rotorit, këndi 90 ° ruhet gjithashtu duke përdorur DPR.

Menaxhimi i motorit

Kontrolluesi HP rregullon çift rrotullues që vepron në rotor duke ndryshuar vlerën PWM.

Ndryshe nga motor furçë rryma direkte, kalimi në HP kryhet dhe kontrollohet nga elektronika.

Sistemet e kontrollit që zbatojnë algoritme për rregullimin e gjerësisë së impulsit dhe modulimin e gjerësisë së impulsit në kontrollin e HP janë të përhapura.

Sistemi që siguron gamën më të gjerë të kontrollit të shpejtësisë - për motorët me kontroll vektorial. Konvertuesi i frekuencës kontrollon shpejtësinë e motorit dhe mban lidhjen e fluksit në makinë në një nivel të caktuar.

Një tipar i rregullimit të një makinë elektrike me kontroll vektor janë koordinatat e kontrolluara të matura në sistemi stacionar koordinatat shndërrohen në një sistem rrotullues, një vlerë konstante ndahet prej tyre, proporcionale me përbërësit e vektorëve të parametrave të kontrolluar, sipas të cilave kryhet formimi i veprimeve të kontrollit, pastaj kalimi i kundërt.

Disavantazhi i këtyre sistemeve është kompleksiteti i kontrollit dhe pajisje funksionale për një gamë të gjerë të rregullimit të shpejtësisë.

Avantazhet dhe disavantazhet e VD

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

VD me sistemet elektronike menaxhimi shpesh kombinohet cilësitë më të mira motorët pa kontakt dhe motorët DC.

Përparësitë:

• Gama e gjerë e shpejtësisë
• Mirëmbajtje pa kontakt dhe zero - makinë pa furça
• I përshtatshëm për përdorim në mjedise shpërthyese dhe agresive
• Çift rrotullues i lartë i mbingarkesës
• Performancë e lartë e energjisë (efikasitet mbi 90%)

• Jetë e gjatë shërbimi, besueshmëri e lartë dhe rritjen e jetës së shërbimit për shkak të mungesës së kontakteve elektrike rrëshqitëse

Disavantazhet:

• Sistemi relativisht i sofistikuar i menaxhimit të motorit
• Kostoja e lartë e motorit për shkak të përdorimit të shtrenjtë magnet të përhershëm në dizajnin e rotorit
• Në shumë raste, është më racionale të përdoret një motor asinkron me një konvertues frekuence.

Për aplikimet që kombinojnë efikasitetin maksimal të arritshëm me jashtëzakonisht të thjeshtë dhe blloqe të besueshme kontrollit (një ndërprerës kyç që nuk përdor PWM), veçoria e mëposhtme gjithashtu mund të dallohet: Përkundër faktit se revolucionet mund të ndryshojnë shumë nga njësia e kontrollit, një efikasitet i pranueshëm mund të merret vetëm në një gamë relativisht të ngushtë të shpejtësive këndore. Kjo përcaktohet nga induktiviteti i mbështjelljeve. Nëse shpejtësia është nën 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 mbi optimale, fluksi magnetik në pol nuk do të arrijë maksimumin e tij për shkak të kohës së ngritjes aktuale të kufizuar nga induktanca. Shembuj të motorëve të tillë janë komplete modeli pa furça. Ato duhet të jenë efikase, të lehta dhe të besueshme, dhe në mënyrë që të sigurohen optimale shpejtësia këndore në një karakteristikë të caktuar të ngarkesës, prodhuesit prodhojnë linja modeli me induktanca të ndryshme (numri i kthesave) dredha -dredha. Në të njëjtën kohë, një numër më i vogël i kthesave korrespondon me një motor më të shpejtë.

Shiko gjithashtu

Lidhjet

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: Kontrolli i një motori DC dyfazor pa furça pa sensorë
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4 Motorë të ventiluar
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm Rreth një motori pa furça dhe përdorimi i një motori stepper si një motor pa furça

Kur fillova të zhvilloja një njësi të kontrollit të motorit pa furça (rrota me motor), kishte shumë pyetje se si të përputheshin motor i vertete me një qark abstrakt prej tre dredha -dredha dhe magnetësh, mbi të cilët, si rregull, të gjithë shpjegojnë parimin e kontrollit të motorëve pa furça.

Kur zbatova kontrollin nga sensorët e Hall, unë ende nuk e kuptoja vërtet atë që po ndodhte në motor përtej tre dredha -dredha abstrakte dhe dy shtylla: pse 120 gradë dhe pse algoritmi i kontrollit është saktësisht i njëjtë.

Çdo gjë ra në vend kur fillova të kuptoj idenë e kontrollit pa sensor të një motori pa furça - të kuptuarit e procesit që po zhvillohet në një pjesë të vërtetë të pajisjeve ndihmoi në zhvillimin e harduerit dhe kuptimin e algoritmit të kontrollit.

Më poshtë do të përpiqem të përshkruaj rrugën time për të kuptuar parimin e kontrollit të një motori DC pa furça.

Për funksionimin e një motori pa furça, është e nevojshme që fusha magnetike konstante e rotorit të tërhiqet prapa fushës elektromagnetike rrotulluese të statorit, si në një motor konvencional DC.

Rrotullimi i fushës magnetike të statorit kryhet duke ndërruar mbështjelljet duke përdorur një njësi kontrolli elektronik.
Dizajni i një motori pa furça është i ngjashëm me modelin e një motori sinkron, nëse lidhni motorin pa furça me një rrjet AC trefazor që plotëson parametrat elektrikë të motorit, ai do të funksionojë.

Një ndërrim i caktuar i mbështjelljeve të një motori pa furça lejon që ai të kontrollohet nga një burim i rrymës direkte. Për të kuptuar se si të bëni një tabelë ndërrimi të një motori pa furça, është e nevojshme të merrni parasysh kontrollin e një makine sinkron AC.

Makinë sinkrone
Makina sinkronike kontrollohet nga një rrjet AC trefazor. Motori ka 3 dredha -dredha elektrike të kompensuara me 120 gradë elektrike.

Duke vrapuar motor trefazor në modalitetin e gjeneratorit, një fushë magnetike konstante do të shkaktojë një EMF në secilën prej mbështjelljeve të motorit, mbështjelljet e motorit shpërndahen në mënyrë të barabartë, një tension sinusoidal do të shkaktohet në secilën nga fazat dhe këto sinjale do të zhvendosen mes tyre me 1/3 të periudhës (Figura 1). Forma e EMF ndryshon sipas ligjit sinusoidal, periudha e sinusoidit është 2P (360), pasi që kemi të bëjmë me sasi elektrike (EMF, tension, rrymë) do ta quajmë gradë elektrike dhe do ta masim periudhën në ato.

Kur një tension trefazor zbatohet në motor, në çdo moment në kohë, do të ketë një forcë të caktuar aktuale në secilën dredha-dredha.

Çdo mbështjellje gjeneron një vektor të fushës magnetike proporcionale me rrymën e mbështjelljes. Duke shtuar 3 vektorë, mund të merrni vektorin që rezulton të fushës magnetike. Meqenëse me kalimin e kohës rryma në mbështjelljet e motorit ndryshon sipas një ligji sinusoidal, madhësia e vektorit të fushës magnetike të secilës dredha -dredha ndryshon, dhe vektori i përgjithshëm që rezulton ndryshon këndin e rrotullimit, ndërsa madhësia e këtij vektori mbetet konstante.

Figura 2 tregon një periudhë elektrike të një motori trefazor, për këtë periudhë tregohen 3 momente arbitrare, për të ndërtuar në secilën nga këto momente të vektorit të fushës magnetike, ne e shtyjmë këtë periudhë, 360 gradë elektrike, në një rreth. Le të vendosim 3 mbështjellje motorike të zhvendosura 120 gradë elektrike në raport me njëra -tjetrën (Figura 3).

Vektori i fushës magnetike të krijuar nga dredha -dredha e motorit është vizatuar përgjatë secilës prej fazave. Drejtimi i vektorit përcaktohet nga drejtimi i rrymës direkte në dredha -dredha, nëse tensioni i aplikuar në dredha -dredha është pozitiv, atëherë vektori drejtohet në ana e kundert nga dredha -dredha, nëse është negative, atëherë përgjatë dredha -dredha. Madhësia e vektorit është proporcionale me madhësinë e tensionit në fazën brenda ky moment.
Për të marrë vektorin e fushës magnetike që rezulton, është e nevojshme të shtoni të dhënat vektoriale sipas ligjit të shtimit të vektorit.
Ndërtimi është i ngjashëm për momentin e dytë dhe të tretë të kohës.

Pra, me kalimin e kohës, vektori që rezulton ndryshon pa probleme drejtimin e tij, Figura 5 tregon vektorët që rezultojnë dhe tregon rrotullimin e plotë të fushës magnetike të statorit në një periudhë elektrike.

Pas këtij vektori të fushës magnetike elektrike, fusha magnetike e magneteve të përhershëm të rotorit bartet në çdo moment të kohës (Figura 6).

Kështu funksionon një makinë AC sinkronike.

Duke pasur një burim të rrymës direkte, është e nevojshme që në mënyrë të pavarur të formohet një periudhë elektrike me një ndryshim në drejtimin e rrymës në tre dredha -dredha të motorit. Meqenëse dizajni i një motori pa furça është i njëjtë me një motor sinkron, në modalitetin e gjeneratorit ai ka parametra identikë, është e nevojshme të fillohet nga Figura 5, e cila tregon fushën magnetike rrotulluese të gjeneruar.

Presion i vazhdueshëm
Furnizimi me energji DC ka vetëm 2 tela "plus fuqi" dhe "minus fuqi", që do të thotë se është e mundur të furnizohet tension vetëm në dy nga tre mbështjelljet. Isshtë e nevojshme të përafrohet Figura 5 dhe të zgjidhen të gjitha momentet në të cilat është e mundur të lidhen 2 faza nga tre.

Numri i ndryshimeve nga grupi i 3 është 6, prandaj, ka 6 mundësi për lidhjen e mbështjelljeve.
Le të përshkruajmë opsionet e mundshme ndërroni dhe zgjidhni një sekuencë në të cilën vektori do të rrotullohet hap pas hapi më tej derisa të arrijë në fund të periudhës dhe të fillojë nga e para.

Periudha elektrike do të llogaritet nga vektori i parë.

Figura 5 tregon se kur kontrolloni një tension sinusoidal trefazor, ka shumë vektorë që kthehen pa probleme me kalimin e kohës, dhe kur kaloni me rrymë direkte, është e mundur të merret një fushë rrotulluese prej vetëm 6 vektorësh, domethënë kalimi në hapin tjetër duhet të ndodhë çdo 60 gradë elektrike.
Rezultatet nga Figura 7 janë përmbledhur në Tabelën 1.

Tabela 1. Sekuenca që rezulton e ndërrimit të mbështjelljeve të motorit.

Pamja e sinjalit të kontrollit që rezulton në përputhje me Tabelën 1 është treguar në Figurën 8. Ku -V është ndërrimi në minus të furnizimit me energji (GND), dhe + V është ndërrimi në plus të furnizimit me energji.

Sidoqoftë, fotografia e vërtetë nga fazat e motorit do të jetë e ngjashme me sinjalin sinusoidal nga Figura 1. Sinjali ka një formë trapezoidale, pasi në momentet kur dredha -dredha e motorit nuk është e lidhur, magnetët e përhershëm të rotorit shkaktojnë një EMF në të (Figura 9).

Në një oshiloskop, duket kështu:

Karakteristikat e projektimit
Siç u përmend më herët, për 6 ndërrime të mbështjelljeve, formohet një periudhë elektrike prej 360 gradë elektrike.
Periodshtë e nevojshme të lidhet kjo periudhë me këndin e vërtetë të rrotullimit të rotorit. Motorët me një palë shtylla dhe një stator me tre dhëmbë përdoren rrallë; motorët kanë N palë shtylla.
Figura 11 tregon një model motori një palë shtylle dhe dy palë pole.

Motori me dy palë shtylla ka 6 dredha -dredha, secila prej mbështjelljeve është e çiftuar, secili grup prej 3 dredha -dredha kompensohet nga njëri -tjetri me 120 gradë elektrike. Figura 12b vonuar një periudhë për 6 dredha -dredha. Mbështjelljet U1-U2, V1-V2, W1-W2 janë të ndërlidhura dhe në dizajn ato përfaqësojnë tela dalës 3 fazorë. Për hir të thjeshtësisë, lidhjet nuk tregohen, por mbani mend se U1-U2, V1-V2, W1-W2 janë të njëjta.

Figura 12, bazuar në të dhënat në Tabelën 1, tregon vektorët për një dhe dy palë pole.

Figura 13 tregon vektorët e krijuar nga 6 ndërrime të mbështjelljeve të motorit me një palë pole. Rotori përbëhet nga magnet të përhershëm, në 6 hapa rotori do të rrotullohet 360 gradë mekanike.
Figura tregon pozicionet përfundimtare të rotorit, në intervalet midis dy pozicioneve ngjitur, rotori kthehet nga gjendja e kaluar e mëparshme në tjetrën. Kur rotori arrin këtë pozicion përfundimtar, kalimi tjetër duhet të bëhet dhe rotori do të priret në një pozicion të ri të synuar në mënyrë që vektori i fushës magnetike të tij të bëhet codirectional me vektorin e fushës elektromagnetike të statorit.

Në motorët me çifte pole N, periudhat elektrike N duhet të kalohen për një revolucion të plotë mekanik.
Një motor me dy palë pole do të ketë dy magnetë me polet S dhe N, dhe 6 dredha -dredha (Figura 14). Çdo grup prej 3 dredha -dredha kompensohen nga njëri -tjetri me 120 gradë elektrike.

Përcaktimi i pozicionit të rotorit të një motori pa furça
Siç u përmend më herët, është e nevojshme që motori të funksionojë momentet e duhura koha për të lidhur tensionin me mbështjelljet e nevojshme të statorit. Tensioni duhet të aplikohet në mbështjelljet e motorit në varësi të pozicionit të rotorit, në mënyrë që fusha magnetike e statorit të jetë gjithmonë përpara fushës magnetike të rotorit. Për të përcaktuar pozicionin e rotorit të motorit dhe ndërrimin e dredha -dredha, përdorni njësia elektronike menaxhimi.
Ndjekja e pozicionit të rotorit është e mundur në disa mënyra:
1. Nga sensorët e Hall
2. Nga EMF mbrapa
Si rregull, prodhuesit pajisin motorin me sensorë Hall në lëshim, kështu që kjo është metoda më e zakonshme e kontrollit.
Ndërrimi i mbështjelljeve në përputhje me sinjalet EMF të pasme ju lejon të braktisni sensorët e integruar në motor dhe të përdorni analizën e fazës së lirë të motorit si një sensor, i cili do të nxitet nga fusha magnetike e pasme EMF.

Kontrolli i motorit pa furça me sensorë të sallës
Për të ndërruar mbështjelljet në kohën e duhur, është e nevojshme të gjurmoni pozicionin e rotorit në shkallë elektrike. Për këtë përdoren sensorët e sallës.
Meqenëse ekzistojnë 6 gjendje të vektorit të fushës magnetike, nevojiten 3 sensorë Hall, të cilët do të përfaqësojnë një kodues absolut pozicionet me dalje tre-bitëshe. Sensorët e sallës janë instaluar në të njëjtën mënyrë si mbështjelljet, të kompensuara nga njëri -tjetri me 120 gradë elektrike. Kjo lejon që magnetët e rotorit të përdoren si një element aktivizues i sensorit.

Për të rrotulluar motorin, është e nevojshme që fusha magnetike e statorit të jetë përpara fushës magnetike të rotorit, pozicioni kur vektori i fushës magnetike të rotorit është kodifikues me vektorin e fushës magnetike të statorit është i kufizuar për këtë ndërrim, është në këtë moment që kalimi në kombinimin tjetër duhet të ndodhë në mënyrë që të parandalohet varja e rotorit në një pozicion të palëvizshëm.
Le të krahasojmë sinjalet nga sensorët e Hall me një kombinim të fazave që duhet të lidhen (tabela 2)

Tabela 2. Krahasimi i sinjaleve të sensorit Hall me ndërrimin e fazës motorike.

Kontrolli mbrapa EMF
Ka motorë pa furça pa sensorë pozicioni. Përcaktimi i pozicionit të rotorit kryhet duke analizuar sinjalin EMF në fazën e lirë të motorit. Në çdo moment të kohës, "+" lidhet me njërën nga fazat, me tjetrën "-" të furnizimit me energji, njëra prej fazave mbetet e lirë. Duke u rrotulluar, fusha magnetike e rotorit nxit EMF në dredha -dredha të lirë. Ndërsa rrotullimi përparon, tensioni në fazën e lirë ndryshon (Figura 17).

Sinjali nga dredha -dredha e motorit ndahet në 4 pika:
1. Dredha -dredha është e lidhur me 0
2. Dredha -dredha nuk është e lidhur (faza e lirë)
3. Dredha -dredha është e lidhur me tensionin e furnizimit
4. Dredha -dredha nuk është e lidhur (faza e lirë)
Duke krahasuar sinjalin nga fazat me sinjalin e kontrollit, mund të shihet se momenti i kalimit në gjendjen tjetër mund të zbulohet duke kaluar pikën e mesit (gjysma e tensionit të furnizimit) me një fazë që nuk është e lidhur për momentin (Figura 18).

Pas zbulimit të një kryqëzimi, është e nevojshme të bëni pauzë dhe të aktivizoni gjendjen tjetër. Sipas kësaj figure, përpilohet një algoritëm për ndërrimin e gjendjeve të mbështjelljeve (tabela 3).

Tabela 3. Algoritmi për ndërrimin e mbështjelljeve të motorit

Krahasuesi ndizet kur voltazhi kalon pikën e mesit dhe gjeneron një sinjal për mikrokontrolluesin.

Përpunimi i sinjalit nga fazat motorike
Sidoqoftë, sinjali nga fazat kur rregullon shpejtësinë PWM ndryshon në pamje dhe ka një natyrë pulsi (Figura 21), në një sinjal të tillë është e pamundur të zbulohet kryqëzimi me pikën e mesit.

Prandaj ky sinjal duhet të filtrohet me një filtër RC për të marrë zarfin, dhe gjithashtu të ndahet sipas kërkesave të krahasuesit. Ndërsa cikli i punës rritet, sinjali PWM do të rritet në amplitudë (Figura 22).

Skema e pikës së mesme

Sinjalet hiqen nga fazat përmes rezistencave kufizuese të rrymës dhe kombinohen, merret fotografia e mëposhtme:

Për shkak të PWM, tensioni i mesit nuk është konstant, sinjali gjithashtu duhet të filtrohet. Tensioni i mesit pas zbutjes do të jetë mjaft i madh (në rajonin e tensionit të furnizimit me motor), ai duhet të ndahet me një ndarës të tensionit në vlerën e gjysmës së tensionit të furnizimit.
motor pa furça

Motorë pa furça

Motorët elektrikë pa furça (pa furça) erdhën në modelim relativisht kohët e fundit, në 5-7 vitet e fundit. Ndryshe nga motorët kolektorë, ato mundësohen nga një fazë trefazore rrymë alternative... Motorët pa furça funksionojnë me efikasitet në më shumë gamë të gjerë revolucionet dhe të ketë më shumë efikasitet të lartë... Në të njëjtën kohë, dizajni i motorit është më i thjeshtë, nuk ka një montim furçash dhe nuk ka nevojë për mirëmbajtja... Mund të themi se motorët pa furça praktikisht nuk lodhen. Kostoja e motorëve pa furça është pak më e lartë se ato të krehura. Kjo është për shkak të faktit se të gjithë motorët pa furça janë të pajisur me kushineta dhe, si rregull, janë me cilësi më të mirë. Edhe pse, hendeku i çmimeve midis të mirës motor kolektor dhe një motor pa furça i së njëjtës klasë nuk është aq i madh.

Sipas modelit, motorët pa furça ndahen në dy grupe: inrunner (shqiptohet "inrunner") dhe outrunner (shqiptohet "outrunner"). Motorët e grupit të parë kanë dredha -dredha të vendosura përgjatë sipërfaqes së brendshme të strehimit dhe një rotor magnetik që rrotullohet brenda. Motorët e grupit të dytë - "outrunners", kanë dredha -dredha fikse brenda motorit, rreth të cilit trupi rrotullohet me magnet të përhershëm të vendosur në murin e tij të brendshëm. Numri i poleve të magneteve të përdorur në motorët pa furça mund të ndryshojë. Nga numri i shtyllave, mund të gjykoni çift rrotullues dhe shpejtësinë e motorit. Motorët me rotorë me dy pole kanë shpejtësia më e lartë rrotullimi në çift rrotullues më të ulët. Sipas modelit, këta motorë mund të jenë vetëm "internues". Këta motorë shpesh shiten tashmë të montuar mbi to. kuti ingranazhesh planetare, meqenëse revolucionet e tyre janë shumë të larta për rrotullimin e drejtpërdrejtë të helikës. Ndonjëherë motorë të tillë përdoren pa një kuti ingranazhi - për shembull, ato vendosen në modelet e avionëve të garave. Motorët me më shumë shtylla kanë shpejtësi më të ulët rrotulluese, por çift rrotullues më të lartë. Këta motorë lejojnë përdorimin e helinave me diametër të madh pa pasur nevojë për kuti ingranazhesh. Në përgjithësi, helikë me diametër të madh, zhurmë të vogël, në rpm relativisht të ulët, sigurojnë shumë shtytje, por tregoni modelit shpejtësi të ulët, ndërsa helikat me diametër të vogël me një hap të madh të ndezur rrotullime të larta siguroj shpejtësi e lartë, me një goditje relativisht të vogël. Kështu, motorët me shumë pole janë ideale për modelet që kërkojnë një raport të lartë shtytje ndaj peshës, dhe dy pole pa kuti ingranazhi janë ideale për modelet me shpejtësi të lartë. Për një përzgjedhje më të saktë të motorit dhe helikës në një model të caktuar, ju mund të përdorni program special MotoCalc.

Meqenëse motorët pa furça mundësohen nga rryma alternative, për funksionimin ata kanë nevojë për një kontrollues të veçantë (rregullator) që konverton rrymën direkte nga bateritë në rrymë alternative. Rregullatorët për motorët pa furça janë pajisje të programueshme që ju lejojnë të kontrolloni gjithçka në jetën tuaj. parametra të rëndësishëm motorri. Ato lejojnë jo vetëm të ndryshojnë shpejtësinë dhe drejtimin e motorit, por edhe të sigurojnë, në varësi të nevojës, të lëmuar ose fillim i papritur, kufizimi maksimal i rrymës, funksioni i "frenimit" dhe një sërë akordimesh të tjera të shkëlqyera të motorit për nevojat e modeluesit. Për të programuar rregullatorin, pajisjet përdoren për ta lidhur atë me një kompjuter, ose në kushtet e terrenit kjo mund të bëhet duke përdorur një transmetues dhe një kërcyes të veçantë.

Ka shumë prodhues të motorëve pa furça dhe rregullatorë për ta. Motorët pa furça gjithashtu ndryshojnë shumë në dizajn dhe madhësi. Per me teper, prodhim vetjak Motorët pa furça të bazuar në pjesë nga disqet CD dhe motorët e tjerë industrialë pa furça janë bërë mjaft të zakonshëm vitet e fundit. Ndoshta për këtë arsye, motorët pa furça sot nuk kanë as një përafërsi të tillë klasifikimi i përgjithshëm si vëllezërit koleksionistë. Le të përmbledhim shkurtimisht. Sot, motorët e krehur përdoren kryesisht në modele të lira hobi, ose modele sportive niveli i hyrjes... Këta motorë janë të lirë, të lehtë për t'u përdorur dhe ende lloji më i zakonshëm i motorëve elektrikë në model. Ata po zëvendësohen me motorë pa furça. Faktori i vetëm frenues është çmimi i tyre. Së bashku me rregullatorin motor pa furça kushton 30-70% më shumë. Sidoqoftë, çmimet për elektronikën dhe motorët po bien, dhe është vetëm çështje kohe para zhvendosjes graduale të motorëve kolektorë nga industria e modelimit.

AVR492: Kontrolli i motorit DC pa furça me AT90PWM3

Karakteristikat dalluese:

• Informacion i përgjithshëm në lidhje me motorin BLDC
• Përdor një kontrollues të fazës së fuqisë
• Zbatimi i harduerit
• Shembull i kodit të programit

Prezantimi

Ky shënim i aplikacionit përshkruan se si të zbatoni një kontrollues të motorit DC pa furça (motori BLDC) duke përdorur sensorë pozicioni të bazuar në mikrokontrolluesin AT90PWM3 AVR.

Bërthama AVR e mikrokontrolluesit me performancë të lartë, e cila përmban kontrolluesin e fazës së fuqisë, lejon zbatimin e një pajisjeje të kontrollit të motorit DC pa furça me shpejtësi të lartë.

Ky dokument siguron një përshkrim të shkurtër të funksionimit të motorit DC pa furça, dhe detajon kontrollin e motorit BLDC në modalitetin e prekjes dhe gjithashtu jep një përshkrim. diagram skematik modeli referues i ATAVRMC100 mbi të cilin bazohet ky shënim aplikimi.

Diskutohet gjithashtu një zbatim softuerësh me një lak kontrolli të zbatuar nga softueri i bazuar në një kontrollues PID. Për të kontrolluar procesin e ndërrimit, supozohet se përdoren vetëm sensorë të pozicionit të bazuar në efektin Hall.

Parimi i funksionimit

Fushat e aplikimit të motorëve BLDC po rriten vazhdimisht, gjë që shoqërohet me një numër avantazhesh të tyre:

1. Mungesa e një asambleje të shumëfishtë, e cila thjeshton ose madje eliminon mirëmbajtjen.
2. Gjeneron nivele më të ulëta të zhurmës akustike dhe elektrike në krahasim me motorët DC të krehur me qëllime të përgjithshme.
3. Aftësia për të punuar në mjedise të rrezikshme (me produkte të ndezshme).
4. Raporti i mirë i karakteristikave të peshës dhe madhësisë dhe fuqisë ...

Motorët e këtij lloji karakterizohen nga një inerci e vogël e rotorit, sepse mbështjelljet janë të vendosura në stator. Komutimi kontrollohet në mënyrë elektronike. Momentet e ndërrimit përcaktohen ose nga informacioni nga sensorët e pozicionit, ose duke matur emf -në e pasme të krijuar nga mbështjelljet.

Kur kontrollohet duke përdorur sensorë, motori BLDC zakonisht përbëhet nga tre pjesë kryesore: statori, rotori dhe sensorët Hall.

Statori i një motori klasik trefazor BLDC përmban tre mbështjellje. Në shumë motorë, mbështjelljet ndahen në disa seksione për të zvogëluar valëzimin e çift rrotullues.

Figura 1 tregon diagramin e qarkut ekuivalent të statorit. Përbëhet nga tre mbështjellje, secila prej të cilave përmban tre elementë të lidhur në seri: induktancë, rezistencë dhe emf të kundërt.

Rotori motorik BLDC përbëhet nga një numër çift magnetësh të përhershëm. Numri i shtyllave magnetike në rotor gjithashtu ndikon në madhësinë e hapit dhe valëzimin e çift rrotullues. Si sasi të madhe polet, the madhësi më të vogël hapi i rrotullimit dhe valëzimi më i vogël i çift rrotullues. Mund të përdoren magnet të përhershëm me 1..5 palë pole. Në disa raste, numri i çifteve të shtyllave rritet në 8 (Figura 2).

Dredha -dredha janë instaluar përgjithmonë dhe magneti rrotullohet. Rotori BLDC karakterizohet nga një peshë më e lehtë në krahasim me rotorin konvencional motor universal rrymë direkte, në të cilën mbështjelljet janë të vendosura në rotor.

Sensori i sallës

Tre sensorë Hall janë ndërtuar në strehimin e motorit për të vlerësuar pozicionin e rotorit. Sensorët janë instaluar në një kënd prej 120 ° me njëri -tjetrin. Me këto sensorë është e mundur të kryhen 6 ndërrime të ndryshme.

Ndërrimi i fazës varet nga gjendja e sensorëve të Hall.

Furnizimi i tensioneve të furnizimit me mbështjelljet ndryshon pas ndryshimit të gjendjeve të daljeve të sensorëve të Hall. Në ekzekutimi i saktë ndërrim i sinkronizuar, çift rrotullimi mbetet afërsisht konstant dhe i lartë.

Ndërrimi i fazës

Për të thjeshtuar përshkrimin e funksionimit të një motori trefazor BLDC, ne do të shqyrtojmë vetëm versionin e tij me tre mbështjellje. Siç u tregua më herët, ndërrimi i fazës varet nga vlerat e daljes së sensorëve të Hall. Kur voltazhi zbatohet saktë në mbështjelljet e motorit, krijohet një fushë magnetike dhe fillon rrotullimi. Më e zakonshme dhe në mënyrë të thjeshtë Kontrolli i kalimit i përdorur për të kontrolluar motorin BLDC është një qark i fikur ku dredha-dredha ose është përcjellëse ose jo. Vetëm dy mbështjellje mund të aktivizohen në të njëjtën kohë, ndërsa e treta mbetet e shkëputur. Lidhja e mbështjelljeve me binarët e energjisë shkakton që të rrjedhë një rrymë elektrike. Kjo metodë quhet kalimi trapezoidal ose ndërrimi i bllokut.

Një kaskadë energjie e përbërë nga 3 gjysmë ura përdoret për të kontrolluar motorin BLDC. Diagrami i fazës së fuqisë është treguar në Figurën 4.

Sipas vlerave të lexuara të sensorëve Hall, përcaktohet se cilët çelësa duhet të mbyllen.

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

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

Motor kolektor

Motori komutator, si rregull, ka vetëm dy tela të energjisë, është e lehtë për t'u përdorur, mjafton të rregulloni tensionin konstant ose alternativ të furnizimit dhe shpejtësia do të ndryshojë në përputhje me rrethanat. Mund ta kontrolloni motorin e kolektorit edhe me një zbehës të thjeshtë. Avantazhi kryesor i motorit të kolektorit është shpejtësia e lartë (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 cilat ndërrohen në mënyrë alternative në një burim energjie në kuvendin kolektor-furçë. Statori mund të jetë ose magnet i përhershëm ose me një dredha -dredha të mundësuar nga i njëjti burim si rotori, ose nga një burim i veçantë, dhe nganjëherë statori dhe rotori përfshihen në një qark të vetëm seri (siç janë motorët e makinave larëse automatike).

Në secilën nga seksionet e mbështjelljes së rotorit, përmes montimit të furçës kolektor, alternativisht, gjatë rrotullimit të rotorit, furnizohet elektricitet, si rezultat, rotori rimagnetizohet, duke fituar pole magnetike të shprehura qartë në veri dhe jug, për shkak të të cilit rotori rrotullohet brenda statorit (shtyllat e rotorit nxirren jashtë nga shtyllat e statorit, atëherë rotori ri magnetizohet më tej dhe shtyhet përsëri përsëri ) Meqenëse rotori çdo herë ndërrohet në burimin e energjisë nga pjesa tjetër, rrotullimi nuk ndalet për sa kohë që furnizohet me energji kolektori.

Disavantazhi kryesor i motorit të kolektorit

Furçat e motorit të krehur janë shumë të përshtatshme për tu rregulluar, por kur ato janë mjaft të larta, furçat e bëjnë veten të ndihen. Meqenëse furçat përshtaten fort me kolektorin gjatë gjithë kohës, me shpejtësi të madhe ato shpejt lodhen, përfundimisht bllokohen në një mënyrë ose në një tjetër dhe përfundimisht fillojnë të ndezin.

Veshja e furçave, dhe e montimit të furçës komutator në përgjithësi, çon në një ulje të efikasitetit të motorit komutator. Kështu edhe veten kuvendi kolektor -furçë - kjo është pengesa kryesore motorë kolektori... Sot, ata po përpiqen të braktisin motorët e krehur në favor të motorëve stepper pa furça.

Motori pa furça nuk ka komutator ose furça. Shembulli më i thjeshtë motor pa furça - motor asinkron trefazor me një rotor "kafaz ketri". Një shembull tjetër i një motori pa furça - më modern - motor stepper me rotor magnetik... Mbështjelljet e statorit të një motori pa furça ri -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 rregullatori i shpejtësisë së motorit. Sinjali nga sensori i pozicionit të rotorit i transmetohet procesorit më shumë se 100 herë në sekondë, duke rezultuar në pozicionimin e saktë të rotorit dhe çift rrotullues të lartë. Sigurisht, ka motorë pa furça pa një sensor të pozicionit të rotorit, një shembull i gjallë është i njëjti motor asinkron trefazor. Motorët pa një sensor pozicioni janë më të lirë se motorët me një kodues.

Përfitimet e motorëve pa furça

Meqenëse burimi i kushinetave të rotorit është jashtëzakonisht i gjatë, mund të themi se praktikisht nuk ka pjesë që konsumohen me kalimin e kohës në një motor pa furça, dhe nuk kërkon ndonjë mirëmbajtje fare gjatë funksionimit. Këtu fërkimi është minimizuar, nuk ka asnjë 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 për ta bërë kontrollin të saktë - praktikisht nuk ka të meta, vetëm avantazhe. A është ky çmimi i cilësisë motorët stepper më e lartë se ajo e kolektorit (plus shoferin), por kjo nuk është asgjë në krahasim zëvendësim i rregullt burime, furça dhe kolektorë për motorët kolektorë.