Κινητήρας συνεχές ρεύμαπου ονομάζεται Ηλεκτρικός κινητήρας, τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα. Εάν είναι απαραίτητο, αποκτήστε έναν κινητήρα υψηλής ροπής με σχετικά χαμηλές στροφές. Δομικά, οι Inrunners είναι απλούστεροι λόγω του γεγονότος ότι ένας ακίνητος στάτορας μπορεί να χρησιμεύσει ως περίβλημα. Σε αυτό μπορούν να τοποθετηθούν συσκευές στερέωσης. Στην περίπτωση των Outrunners, ολόκληρο το εξωτερικό περιστρέφεται. Ο κινητήρας στερεώνεται χρησιμοποιώντας σταθερό άξονα ή εξαρτήματα στάτορα. Στην περίπτωση κινητήρα τροχού, η στερέωση πραγματοποιείται στον σταθερό άξονα του στάτορα· τα καλώδια οδηγούνται στον στάτορα μέσω ενός κοίλου άξονα μικρότερου από 0,5 mm.

Κινητήρας εναλλασσόμενο ρεύμαπου ονομάζεται ηλεκτροκινητήρας που τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι κινητήρων AC:

Υπάρχει επίσης ένα UKM (universal commutator motor) με τη λειτουργία λειτουργίας τόσο σε εναλλασσόμενο όσο και σε συνεχές ρεύμα.

Ένας άλλος τύπος κινητήρα είναι βηματικός κινητήραςμε πεπερασμένο αριθμό θέσεων ρότορα. Μια συγκεκριμένη καθορισμένη θέση του ρότορα καθορίζεται με την εφαρμογή ισχύος στις απαραίτητες αντίστοιχες περιελίξεις. Όταν η τάση τροφοδοσίας αφαιρεθεί από τη μία περιέλιξη και μεταφερθεί στις άλλες, εμφανίζεται μια διαδικασία μετάβασης σε άλλη θέση.

Ένας κινητήρας AC όταν τροφοδοτείται μέσω βιομηχανικού δικτύου συνήθως δεν επιτυγχάνει ταχύτητα περιστροφής πάνω από τρεις χιλιάδες στροφές ανά λεπτό. Για το λόγο αυτό, αν χρειαστεί, πάρτε περισσότερα υψηλές συχνότητεςχρησιμοποιείται ένας κινητήρας μεταγωγέα, πρόσθετα οφέληπου είναι ελαφρύ και συμπαγές διατηρώντας την απαιτούμενη ισχύ.

Μερικές φορές χρησιμοποιείται επίσης ένας ειδικός μηχανισμός μετάδοσης που ονομάζεται πολλαπλασιαστής, ο οποίος αλλάζει τις κινηματικές παραμέτρους της συσκευής στις απαιτούμενες τεχνικούς δείκτες. Οι μονάδες μεταγωγέα μερικές φορές καταλαμβάνουν έως και το ήμισυ του χώρου ολόκληρου του κινητήρα, έτσι οι ηλεκτροκινητήρες AC μειώνονται σε μέγεθος και γίνονται ελαφρύτεροι σε βάρος χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα συχνότητας και μερικές φορές λόγω της παρουσίας ενός δικτύου με αυξημένη συχνότητα έως και 400 Hz.

Η διάρκεια ζωής οποιουδήποτε ασύγχρονου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι αισθητά υψηλότερη από αυτή ενός κινητήρα με μεταγωγέα. Καθορίζεται κατάσταση μόνωσης περιελίξεων και ρουλεμάν. Ένας σύγχρονος κινητήρας, όταν χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας και ένας αισθητήρας θέσης ρότορα, θεωρείται ηλεκτρονικό ανάλογο ενός κλασικού βουρτσισμένου κινητήρα που υποστηρίζει τη λειτουργία μέσω συνεχούς ρεύματος.

Κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες. Γενικές πληροφορίες και σχεδιασμός συσκευής

Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες ονομάζεται επίσης τριφασικός κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες. Είναι μια σύγχρονη συσκευή, η αρχή λειτουργίας της οποίας βασίζεται σε αυτοσυγχρονισμένη ρύθμιση συχνότητας, λόγω της οποίας λαμβάνει χώρα ο διανυσματικός έλεγχος (με βάση τη θέση του ρότορα) μαγνητικό πεδίοστάτωρ.

Οι ελεγκτές κινητήρα αυτού του τύπου τροφοδοτούνται συχνά από σταθερή τάση, από όπου και παίρνουν το όνομά τους. Στην αγγλική τεχνική βιβλιογραφία, ένας κινητήρας βαλβίδας ονομάζεται PMSM ή BLDC.

Ο ηλεκτροκινητήρας χωρίς ψήκτρες δημιουργήθηκε κυρίως για τη βελτιστοποίηση της ισχύος οποιονδήποτε κινητήρα DCγενικά. ΠΡΟΣ ΤΗΝ ενεργοποιητήΜια τέτοια συσκευή (ειδικά μια μικροοδήγηση υψηλής ταχύτητας με ακριβή τοποθέτηση) είχε πολύ υψηλές απαιτήσεις.

Αυτό, ίσως, οδήγησε στη χρήση τέτοιων ειδικών συσκευών συνεχούς ρεύματος, τριφασικών κινητήρων χωρίς ψήκτρες, που ονομάζονται επίσης κινητήρες BLDC. Είναι σχεδόν πανομοιότυπα στο σχεδιασμό σύγχρονους κινητήρεςεναλλασσόμενο ρεύμα, όπου η περιστροφή του μαγνητικού ρότορα συμβαίνει σε έναν συμβατικό πολυστρωματικό στάτορα παρουσία τριφασικών περιελίξεων και ο αριθμός των στροφών εξαρτάται από την τάση και το φορτίο του στάτορα. Με βάση ορισμένες συντεταγμένες του ρότορα, αλλάζουν διαφορετικές περιελίξεις στάτορα.

Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες μπορούν να υπάρχουν χωρίς ξεχωριστούς αισθητήρες, ωστόσο, μερικές φορές υπάρχουν στον ρότορα, όπως ένας αισθητήρας Hall. Εάν η συσκευή λειτουργεί χωρίς πρόσθετο αισθητήρα, τότε Οι περιελίξεις του στάτορα χρησιμεύουν ως στοιχείο στερέωσης. Τότε το ρεύμα προκύπτει λόγω της περιστροφής του μαγνήτη όταν ο ρότορας προκαλεί ένα EMF στην περιέλιξη του στάτορα.

Εάν ένα από τα τυλίγματα είναι απενεργοποιημένο, το σήμα που προκλήθηκε θα μετρηθεί και θα υποβληθεί σε περαιτέρω επεξεργασία, ωστόσο, αυτή η αρχή λειτουργίας είναι αδύνατη χωρίς έναν καθηγητή επεξεργασίας σήματος. Αλλά για να αντιστρέψετε ή να φρενάρετε έναν τέτοιο ηλεκτροκινητήρα, δεν χρειάζεται ένα κύκλωμα γέφυρας - θα αρκεί η παροχή παλμών ελέγχου με αντίστροφη σειρά στις περιελίξεις του στάτη.

Σε έναν VD (με μεταγωγή κινητήρα) ένας επαγωγέας με τη μορφή μόνιμου μαγνήτη βρίσκεται στον ρότορα και η περιέλιξη του οπλισμού βρίσκεται στον στάτορα. Με βάση τη θέση του ρότορα, δημιουργείται η τάση τροφοδοσίας όλων των περιελίξεωνηλεκτρικός κινητήρας. Όταν ένας συλλέκτης χρησιμοποιείται σε τέτοια σχέδια, η λειτουργία του θα εκτελείται από έναν διακόπτη ημιαγωγών σε έναν κινητήρα διακόπτη.

Η κύρια διαφορά μεταξύ των σύγχρονων και των κινητήρων βαλβίδας είναι ο αυτοσυγχρονισμός των τελευταίων χρησιμοποιώντας το DPR, το οποίο καθορίζει την αναλογική ταχύτητα περιστροφής του ρότορα και του πεδίου.

Πιο συχνά ηλεκτροκινητήρας χωρίς ψήκτρεςΤο DC χρησιμοποιείται στους ακόλουθους τομείς:

Στάτωρ

Αυτή η συσκευή έχει κλασικό σχεδιασμό και μοιάζει με την ίδια συσκευή ασύγχρονη μηχανή. Περιλαμβάνει πυρήνας περιέλιξης χαλκού(που τοποθετείται περιμετρικά σε αυλακώσεις), που καθορίζει τον αριθμό των φάσεων και το περίβλημα. Συνήθως οι φάσεις ημιτονοειδούς και συνημιτόνου επαρκούν για περιστροφή και αυτοεκκίνηση, ωστόσο, ο κινητήρας βαλβίδας δημιουργείται συχνά ως τριφασικός ή ακόμη και τετραφασικός.

Ηλεκτροκινητήρες με όπισθεν ηλεκτροκινητική δύναμηΣύμφωνα με τον τύπο τοποθέτησης των στροφών στην περιέλιξη του στάτορα, χωρίζονται σε δύο τύπους:

• ημιτονοειδές σχήμα?
• τραπεζοειδές σχήμα.

Στους αντίστοιχους τύπους κινητήρα, το ρεύμα ηλεκτρικής φάσης αλλάζει επίσης ανάλογα με τη μέθοδο τροφοδοσίας, ημιτονοειδή ή τραπεζοειδή.

Στροφείο

Συνήθως, ο ρότορας είναι κατασκευασμένος από μόνιμους μαγνήτες με έναν αριθμό ζευγών πόλων από δύο έως οκτώ, οι οποίοι, με τη σειρά τους, εναλλάσσονται από βορρά προς νότο ή αντίστροφα.

Οι μαγνήτες φερρίτη θεωρούνται οι πιο συνηθισμένοι και φθηνότεροι για την κατασκευή ρότορα, αλλά το μειονέκτημά τους είναι χαμηλό επίπεδομαγνητική επαγωγή, επομένως, τέτοια υλικά αντικαθίστανται πλέον από συσκευές κατασκευασμένες από κράματα διαφόρων στοιχείων σπάνιων γαιών, καθώς μπορούν να παρέχουν υψηλό επίπεδομαγνητική επαγωγή, η οποία, με τη σειρά της, καθιστά δυνατή τη μείωση του μεγέθους του ρότορα.

DPR

Ο αισθητήρας θέσης ρότορα παρέχει ανατροφοδότηση. Με βάση την αρχή της λειτουργίας, η συσκευή χωρίζεται στους ακόλουθους υποτύπους:

• επαγωγικός;
• φωτοηλεκτρικός;
• Αισθητήρας εφέ Hall.

Ο τελευταίος τύπος έχει κερδίσει τη μεγαλύτερη δημοτικότητα λόγω του σχεδόν απόλυτες ιδιότητες χωρίς αδράνειακαι τη δυνατότητα να απαλλαγείτε από καθυστερήσεις στα κανάλια ανάδρασης με βάση τη θέση του ρότορα.

Σύστημα ελέγχου

Το σύστημα ελέγχου αποτελείται από διακόπτες ισχύος, μερικές φορές επίσης από θυρίστορ ή τρανζίστορ ισχύος, συμπεριλαμβανομένης μιας μονωμένης πύλης, που οδηγεί σε ένα συγκρότημα μετατροπέα ρεύματος ή μετατροπέα τάσης. Η διαδικασία διαχείρισης αυτών των κλειδιών εφαρμόζεται συχνότερα με τη χρήση μικροελεγκτή, το οποίο απαιτεί τεράστιο αριθμό υπολογιστικών λειτουργιών για τον έλεγχο του κινητήρα.

Αρχή λειτουργίας

Η λειτουργία του κινητήρα είναι ότι ο ελεγκτής αλλάζει έναν ορισμένο αριθμό περιελίξεων στάτορα με τέτοιο τρόπο ώστε το διάνυσμα των μαγνητικών πεδίων του ρότορα και του στάτορα να είναι ορθογώνιο. Χρήση PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμού) Ο ελεγκτής ελέγχει το ρεύμα που διαρρέει τον κινητήρακαι ρυθμίζει τη ροπή που ασκείται στον ρότορα. Η κατεύθυνση αυτής της ροπής δράσης καθορίζεται από το σημάδι της γωνίας μεταξύ των διανυσμάτων. Οι ηλεκτρικοί βαθμοί χρησιμοποιούνται στους υπολογισμούς.

Η εναλλαγή πρέπει να γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε η F0 (ροή διέγερσης του δρομέα) να διατηρείται σταθερή σε σχέση με τη ροή του οπλισμού. Με την αλληλεπίδραση μιας τέτοιας διέγερσης και της ροής οπλισμού, σχηματίζεται μια ροπή M, η οποία τείνει να περιστρέφει τον ρότορα και, παράλληλα, να εξασφαλίζει τη σύμπτωση της διέγερσης και της ροής του οπλισμού. Ωστόσο, καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, διαφορετικές περιελίξεις αλλάζουν υπό την επίδραση του αισθητήρα θέσης του ρότορα, προκαλώντας τη στροφή της ροής του οπλισμού προς το επόμενο βήμα.

Σε μια τέτοια κατάσταση, το διάνυσμα που προκύπτει μετατοπίζεται και γίνεται ακίνητο σε σχέση με τη ροή του ρότορα, η οποία, με τη σειρά της, δημιουργεί την απαραίτητη ροπή στον άξονα του ηλεκτροκινητήρα.

Ελεγχος μηχανής

Ο ελεγκτής ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες ρυθμίζει τη ροπή που επενεργεί στον ρότορα αλλάζοντας την ποσότητα της διαμόρφωσης εύρους παλμού. Η μεταγωγή είναι ελεγχόμενη και πραγματοποιούνται ηλεκτρονικά, σε αντίθεση με έναν συμβατικό κινητήρα DC με βούρτσα. Επίσης κοινά είναι συστήματα ελέγχου που εφαρμόζουν διαμόρφωση πλάτους παλμού και αλγόριθμους ελέγχου πλάτους παλμού για τη ροή εργασίας.

Κινητήρες αναμμένοι διανυσματικός έλεγχοςπαρέχετε το ευρύτερο γνωστό εύρος για τη ρύθμιση της ταχύτητας σας. Ρύθμιση αυτής της ταχύτητας, καθώς και διατήρηση της σύνδεσης ροής στο απαιτούμενο επίπεδο, εμφανίζεται χάρη στον μετατροπέα συχνότητας.

Ένα χαρακτηριστικό της ρύθμισης μιας ηλεκτρικής κίνησης που βασίζεται στον έλεγχο διανυσμάτων είναι η παρουσία ελεγχόμενων συντεταγμένων. Είναι μέσα σταθερό σύστημαΚαι μετατρέπονται σε περιστρεφόμενες, επισημαίνοντας μια σταθερή τιμή ανάλογη με τις ελεγχόμενες παραμέτρους του διανύσματος, λόγω της οποίας σχηματίζεται μια ενέργεια ελέγχου και στη συνέχεια μια αντίστροφη μετάβαση.

Παρά όλα τα πλεονεκτήματα ενός τέτοιου συστήματος, συνοδεύεται επίσης από ένα μειονέκτημα με τη μορφή δυσκολίας στον έλεγχο της συσκευής για τη ρύθμιση της ταχύτητας σε ένα ευρύ φάσμα.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Σήμερα, σε πολλές βιομηχανίες, αυτός ο τύπος κινητήρα έχει μεγάλη ζήτηση, επειδή ο ηλεκτροκινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες συνδυάζει σχεδόν τα περισσότερα καλύτερες ιδιότητεςανέπαφες και άλλους τύπους κινητήρων.

Τα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα ενός κινητήρα βαλβίδας είναι:

Παρά το σημαντικό θετικά σημεία, V κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρεςΥπάρχουν επίσης αρκετά μειονεκτήματα:

Με βάση τα παραπάνω και την έλλειψη ανάπτυξης σύγχρονα ηλεκτρονικάστην περιοχή, πολλοί εξακολουθούν να πιστεύουν κατάλληλη χρήσηένας συμβατικός ασύγχρονος κινητήρας με μετατροπέα συχνότητας.

Τριφασικός κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες

Αυτός ο τύπος κινητήρα έχει εξαιρετικά χαρακτηριστικά, ειδικά όταν εκτελείτε έλεγχο χρησιμοποιώντας αισθητήρες θέσης. Εάν η στιγμή αντίστασης ποικίλλει ή είναι εντελώς άγνωστη, και επίσης εάν είναι απαραίτητο να επιτευχθεί υψηλότερη ροπή εκκίνησηςχρησιμοποιείται έλεγχος αισθητήρα. Εάν ο αισθητήρας δεν χρησιμοποιείται (συνήθως σε ανεμιστήρες), το χειριστήριο σάς επιτρέπει να κάνετε χωρίς ενσύρματη επικοινωνία.

Χαρακτηριστικά ελέγχου ενός τριφασικού κινητήρα χωρίς ψήκτρες χωρίς αισθητήρα θέσης:

Λειτουργίες ελέγχου τριφασικός κινητήρας χωρίς ψήκτρεςμε έναν αισθητήρα θέσης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός αισθητήρα Hall:

συμπέρασμα

Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες έχει πολλά πλεονεκτήματα και θα γίνει μια αξιόλογη επιλογήγια χρήση τόσο από ειδικούς όσο και από απλούς ανθρώπους.

Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες προσφέρουν βελτιωμένη ισχύ ανά κιλό (καθαρό βάρος) και ευρύ φάσμαΤαχύτητα περιστροφής; Η απόδοση αυτού του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι επίσης εντυπωσιακή. Είναι σημαντικό η εγκατάσταση πρακτικά να μην εκπέμπει ραδιοπαρεμβολές. Αυτό σας επιτρέπει να τοποθετήσετε δίπλα του εξοπλισμό ευαίσθητο στις παρεμβολές χωρίς φόβο για τη σωστή λειτουργία ολόκληρου του συστήματος.

Ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες μπορεί επίσης να τοποθετηθεί και να χρησιμοποιηθεί στο νερό, αυτό δεν θα τον επηρεάσει αρνητικά. Επίσης, ο σχεδιασμός του επιτρέπει την τοποθεσία σε επιθετικά περιβάλλοντα. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να σκεφτείτε εκ των προτέρων τη θέση της μονάδας ελέγχου. Να θυμάστε ότι μόνο με προσεκτική και προσεκτική λειτουργία του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής θα λειτουργήσει στην παραγωγή σας αποτελεσματικά και ομαλά για πολλά χρόνια.

Οι μακροπρόθεσμοι και βραχυπρόθεσμοι τρόποι λειτουργίας είναι βασικοί για τις βάσεις δεδομένων. Για παράδειγμα, για μια κυλιόμενη σκάλα ή έναν μεταφορέα, είναι κατάλληλος ένας τρόπος λειτουργίας μακράς διάρκειας, στον οποίο ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί στατικά για πολλές ώρες. Για μακροχρόνια λειτουργία, παρέχεται αυξημένη εξωτερική μεταφορά θερμότητας: η απελευθέρωση θερμότητας στο περιβάλλον πρέπει να υπερβαίνει την εσωτερική απελευθέρωση θερμότητας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής.

Στη βραχυπρόθεσμη λειτουργία, ο κινητήρας δεν θα πρέπει να έχει χρόνο να θερμανθεί στη μέγιστη τιμή θερμοκρασίας κατά τη λειτουργία του, δηλ. πρέπει να απενεργοποιηθεί πριν από αυτό το σημείο. Στα διαλείμματα μεταξύ της ενεργοποίησης και της λειτουργίας του κινητήρα, πρέπει να έχει χρόνο να κρυώσει. Έτσι ακριβώς λειτουργούν οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες σε μηχανισμούς ανύψωσης, ηλεκτρικές ξυριστικές μηχανές, πιστολάκια μαλλιών και άλλο σύγχρονο ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Η αντίσταση περιέλιξης κινητήρα σχετίζεται με τον συντελεστή χρήσιμη δράσηεργοστάσιο ηλεκτρισμού. Η μέγιστη απόδοση μπορεί να επιτευχθεί με τη χαμηλότερη αντίσταση περιέλιξης.

Η μέγιστη τάση λειτουργίας είναι η μέγιστη τιμή τάσης που μπορεί να εφαρμοστεί στην περιέλιξη του στάτη ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Η μέγιστη τάση λειτουργίας σχετίζεται άμεσα με μέγιστη ταχύτητακινητήρα και τη μέγιστη τιμή του ρεύματος περιέλιξης. Μέγιστη αξίαΤο ρεύμα περιέλιξης περιορίζεται από την πιθανότητα υπερθέρμανσης της περιέλιξης. Αυτός είναι ο λόγος που μια προαιρετική, αλλά συνιστώμενη συνθήκη λειτουργίας για ηλεκτρικούς κινητήρες είναι η αρνητική θερμοκρασία περιβάλλον. Σας επιτρέπει να αντισταθμίσετε σημαντικά την υπερθέρμανση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής και να αυξήσετε τη διάρκεια της λειτουργίας του.

Η μέγιστη ισχύς κινητήρα είναι η μέγιστη ισχύς που μπορεί να επιτύχει το σύστημα σε λίγα δευτερόλεπτα. Αξίζει να το σκεφτείτε πολύωρη δουλειάηλεκτρικός κινητήρας αναμμένος μέγιστη ισχύςθα οδηγήσει αναπόφευκτα σε υπερθέρμανση του συστήματος και αστοχία της λειτουργίας του.

Ονομαστική ισχύς είναι η ισχύς που μπορεί να αναπτύξει ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής κατά την περιοδική επιτρεπόμενη περίοδο λειτουργίας που δηλώνει ο κατασκευαστής (μία εκκίνηση).

Η γωνία προώθησης φάσης παρέχεται στον ηλεκτροκινητήρα λόγω της ανάγκης αντιστάθμισης της καθυστέρησης εναλλαγής φάσης.

Οικιακός και ιατρικός εξοπλισμός, μοντελοποίηση αεροσκαφών, μηχανισμοί διακοπής σωλήνων για αγωγούς αερίου και πετρελαίου - αυτό απέχει πολύ από πλήρης λίστατομείς εφαρμογής κινητήρων συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες (BD). Ας δούμε τη σχεδίαση και την αρχή λειτουργίας αυτών των ηλεκτρομηχανικών ενεργοποιητών για να κατανοήσουμε καλύτερα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.

Γενικές πληροφορίες, συσκευή, πεδίο εφαρμογής

Ένας από τους λόγους για το ενδιαφέρον για το BD είναι η αυξημένη ανάγκη για μικροκινητήρες υψηλής ταχύτητας με ακριβή τοποθέτηση. Η εσωτερική δομή τέτοιων μονάδων δίσκου φαίνεται στο σχήμα 2.

Ρύζι. 2. Σχέδιο κινητήρα χωρίς ψήκτρες

Όπως μπορείτε να δείτε, το σχέδιο αποτελείται από έναν ρότορα (οπλισμό) και έναν στάτορα, ο πρώτος έχει έναν μόνιμο μαγνήτη (ή αρκετούς μαγνήτες διατεταγμένους με συγκεκριμένη σειρά) και ο δεύτερος είναι εξοπλισμένος με πηνία (Β) για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου .

Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτοί οι ηλεκτρομαγνητικοί μηχανισμοί μπορούν να είναι είτε με εσωτερικό οπλισμό (αυτός ο τύπος σχεδίασης φαίνεται στο Σχήμα 2) είτε εξωτερικοί (βλ. Εικόνα 3).

Ρύζι. 3. Σχέδιο Outrunner

Κατά συνέπεια, κάθε ένα από τα σχέδια έχει ένα συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογής. Οι συσκευές με εσωτερικό οπλισμό έχουν υψηλή ταχύτηταπεριστροφής, επομένως χρησιμοποιούνται σε συστήματα ψύξης όπως σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας drones κ.λπ. Οι εξωτερικοί ενεργοποιητές ρότορα χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται ακριβής τοποθέτηση και αντίσταση ροπής (ρομποτική, ιατρικός εξοπλισμός, μηχανές CNC κ.λπ.).

Αρχή λειτουργίας

Σε αντίθεση με άλλους δίσκους, για παράδειγμα, μια ασύγχρονη μηχανή AC, η BD απαιτεί έναν ειδικό ελεγκτή για να λειτουργήσει, ο οποίος ενεργοποιεί τις περιελίξεις με τέτοιο τρόπο ώστε τα διανύσματα των μαγνητικών πεδίων του οπλισμού και του στάτη να είναι ορθογώνια μεταξύ τους. Δηλαδή, στην ουσία, η συσκευή οδήγησης ρυθμίζει τη ροπή που ενεργεί στον οπλισμό DB. Αυτή η διαδικασία φαίνεται ξεκάθαρα στο Σχήμα 4.

Όπως μπορείτε να δείτε, για κάθε κίνηση του οπλισμού είναι απαραίτητο να εκτελεστεί μια ορισμένη μεταγωγή στην περιέλιξη του στάτορα ενός κινητήρα τύπου χωρίς ψήκτρες. Αυτή η αρχή λειτουργίας δεν επιτρέπει τον ομαλό έλεγχο της περιστροφής, αλλά καθιστά δυνατή τη γρήγορη απόκτηση ορμής.

Διαφορές μεταξύ κινητήρων με ψήκτρες και χωρίς ψήκτρες

Ο τύπος συλλέκτη διαφέρει από το BD καθώς χαρακτηριστικά σχεδίου(βλ. Εικ. 5.), και την αρχή λειτουργίας.

Ρύζι. 5. Α – μοτέρ με βούρτσα, Β – χωρίς ψήκτρες

Ας σκεφτούμε σχεδιαστικές διαφορές. Από το σχήμα 5 φαίνεται ότι ο ρότορας (1 στο Σχ. 5) ενός κινητήρα τύπου commutator, σε αντίθεση με έναν κινητήρα χωρίς ψήκτρες, έχει πηνία με απλό κύκλωμαπεριέλιξη και μόνιμοι μαγνήτες (συνήθως δύο) είναι εγκατεστημένοι στον στάτορα (2 στο Σχ. 5). Επιπλέον, στον άξονα είναι εγκατεστημένος ένας μεταγωγέας, στον οποίο συνδέονται βούρτσες, τροφοδοτώντας τάση στις περιελίξεις του οπλισμού.

Ας μιλήσουμε εν συντομία για την αρχή της λειτουργίας συλλεκτικές μηχανές. Όταν εφαρμόζεται τάση σε ένα από τα πηνία, διεγείρεται και σχηματίζεται μαγνητικό πεδίο. Αλληλεπιδρά με μόνιμοι μαγνήτες, αυτό προκαλεί την περιστροφή του οπλισμού και του συλλέκτη που είναι τοποθετημένος πάνω του. Ως αποτέλεσμα, παρέχεται ισχύς στο άλλο τύλιγμα και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Η συχνότητα περιστροφής ενός οπλισμού αυτού του σχεδίου εξαρτάται άμεσα από την ένταση του μαγνητικού πεδίου, το οποίο, με τη σειρά του, είναι ευθέως ανάλογο με την τάση. Δηλαδή, για να αυξήσετε ή να μειώσετε την ταχύτητα, αρκεί να αυξήσετε ή να μειώσετε το επίπεδο ισχύος. Και για να αντιστρέψετε είναι απαραίτητο να αλλάξετε την πολικότητα. Αυτή η μέθοδος ελέγχου δεν απαιτεί ειδικό ελεγκτή, καθώς ο ελεγκτής διαδρομής μπορεί να κατασκευαστεί με βάση μεταβλητή αντίσταση, και ένας κανονικός διακόπτης θα λειτουργεί ως μετατροπέας.

Συζητήσαμε τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των κινητήρων χωρίς ψήκτρες στην προηγούμενη ενότητα. Όπως θυμάστε, η σύνδεσή τους απαιτεί έναν ειδικό ελεγκτή, χωρίς τον οποίο απλά δεν θα λειτουργήσουν. Για τον ίδιο λόγο, αυτοί οι κινητήρες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γεννήτρια.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι σε ορισμένες μονάδες δίσκου αυτού του τύπουγια περισσότερα αποτελεσματική διαχείρισηΗ θέση του ρότορα παρακολουθείται με χρήση αισθητήρων Hall. Αυτό βελτιώνει σημαντικά τα χαρακτηριστικά των κινητήρων χωρίς ψήκτρες, αλλά αυξάνει το κόστος ενός ήδη ακριβού σχεδιασμού.

Πώς να ξεκινήσετε έναν κινητήρα χωρίς ψήκτρες;

Για να λειτουργήσουν οι μονάδες δίσκου αυτού του τύπου, θα χρειαστείτε έναν ειδικό ελεγκτή (βλ. Εικ. 6). Χωρίς αυτό, η εκτόξευση είναι αδύνατη.

Ρύζι. 6. Ελεγκτές κινητήρα χωρίς ψήκτρες για μοντελοποίηση

Δεν έχει νόημα να συναρμολογήσετε μια τέτοια συσκευή μόνοι σας, θα είναι φθηνότερο και πιο αξιόπιστο να αγοράσετε μια έτοιμη. Μπορείτε να το επιλέξετε από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά, χαρακτηριστικό των προγραμμάτων οδήγησης καναλιών PWM:

• Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς ρεύματος, αυτό το χαρακτηριστικό δίνεται για την κανονική λειτουργία της συσκευής. Πολύ συχνά, οι κατασκευαστές υποδεικνύουν αυτήν την παράμετρο στο όνομα του μοντέλου (για παράδειγμα, Phoenix-18). Σε ορισμένες περιπτώσεις, δίνεται μια τιμή για μια λειτουργία αιχμής που ο ελεγκτής μπορεί να διατηρήσει για αρκετά δευτερόλεπτα.
• Μέγιστη ονομαστική τάση για συνεχή λειτουργία.
• Αντίσταση των εσωτερικών κυκλωμάτων του ελεγκτή.
• Η επιτρεπόμενη ταχύτητα υποδεικνύεται σε rpm. Πέρα από αυτήν την τιμή, ο ελεγκτής δεν θα επιτρέπει την αύξηση της περιστροφής (ο περιορισμός εφαρμόζεται στις επίπεδο προγράμματος). Λάβετε υπόψη ότι η ταχύτητα δίνεται πάντα για διπολικούς μηχανισμούς κίνησης. Εάν υπάρχουν περισσότερα ζεύγη πόλων, διαιρέστε την τιμή με τον αριθμό τους. Για παράδειγμα, ο αριθμός που υποδεικνύεται είναι 60000 rpm, επομένως, για 6 μαγνητικός κινητήραςη ταχύτητα περιστροφής θα είναι 60000/3=20000 prm.
• Η συχνότητα των παραγόμενων παλμών, για τους περισσότερους ελεγκτές αυτή η παράμετρος κυμαίνεται από 7 έως 8 kHz, περισσότερο ακριβά μοντέλασας επιτρέπει να επαναπρογραμματίσετε την παράμετρο, αυξάνοντάς την στα 16 ή 32 kHz.

Σημειώστε ότι τα τρία πρώτα χαρακτηριστικά καθορίζουν την ισχύ της βάσης δεδομένων.

Έλεγχος κινητήρα χωρίς ψήκτρες

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η εναλλαγή των περιελίξεων μετάδοσης κίνησης ελέγχεται ηλεκτρονικά. Για να καθορίσει πότε θα αλλάξει, ο οδηγός παρακολουθεί τη θέση του οπλισμού χρησιμοποιώντας αισθητήρες Hall. Εάν ο ηλεκτροκινητήρας δεν είναι εξοπλισμένος με τέτοιους ανιχνευτές, τότε λαμβάνεται υπόψη το πίσω EMF που εμφανίζεται στα μη συνδεδεμένα πηνία στάτορα. Ο ελεγκτής, που είναι ουσιαστικά ένα σύμπλεγμα υλικού-λογισμικού, παρακολουθεί αυτές τις αλλαγές και ορίζει τη σειρά μεταγωγής.

Τριφασικός κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες

Οι περισσότερες βάσεις δεδομένων υλοποιούνται σε σχεδιασμό τριών φάσεων. Για τον έλεγχο μιας τέτοιας μονάδας δίσκου, ο ελεγκτής έχει έναν μετατροπέα DC τάσησε τριφασικό παλμό (βλ. Εικ. 7).

Εικόνα 7. Διαγράμματα τάσης OBD

Για να εξηγήσετε πώς λειτουργεί ένας τέτοιος κινητήρας βαλβίδας, μαζί με το Σχήμα 7, θα πρέπει να εξετάσετε το Σχήμα 4, το οποίο δείχνει με τη σειρά του όλα τα στάδια της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα. Ας τα γράψουμε:

1. Μια θετική ώθηση εφαρμόζεται στα πηνία «Α», ενώ μια αρνητική ώθηση εφαρμόζεται στο «Β», με αποτέλεσμα ο οπλισμός να κινείται. Οι αισθητήρες θα καταγράψουν την κίνησή του και θα στείλουν ένα σήμα για την επόμενη εναλλαγή.
2. Το πηνίο "A" απενεργοποιείται και ένας θετικός παλμός πηγαίνει στο "C" (το "B" παραμένει αμετάβλητο), μετά αποστέλλεται ένα σήμα στο επόμενο σύνολο παλμών.
3. Το "C" είναι θετικό, το "A" είναι αρνητικό.
4. Ένα ζευγάρι έργων «Β» και «Α», τα οποία λαμβάνουν θετικές και αρνητικές παρορμήσεις.
5. Ένας θετικός παλμός εφαρμόζεται ξανά στο "B" και ένας αρνητικός παλμός στο "C".
6. Τα πηνία "A" είναι ενεργοποιημένα (+ παρέχεται) και ο αρνητικός παλμός στο "C" επαναλαμβάνεται. Στη συνέχεια ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Στη φαινομενική απλότητα του ελέγχου υπάρχουν πολλές δυσκολίες. Είναι απαραίτητο όχι μόνο να παρακολουθείτε τη θέση του οπλισμού για να παραγάγετε την επόμενη σειρά παλμών, αλλά και να ελέγξετε την ταχύτητα περιστροφής ρυθμίζοντας το ρεύμα στα πηνία. Επιπλέον, θα πρέπει να επιλέξετε τις βέλτιστες παραμέτρους για την επιτάχυνση και το φρενάρισμα. Αξίζει επίσης να θυμάστε ότι ο ελεγκτής πρέπει να είναι εξοπλισμένος με μια μονάδα που σας επιτρέπει να ελέγχετε τη λειτουργία του. Εμφάνισημια τέτοια πολυλειτουργική συσκευή φαίνεται στο Σχήμα 8.

Ρύζι. 8. Ελεγκτής ελέγχου κινητήρα χωρίς ψήκτρες πολλαπλών λειτουργιών

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Ο ηλεκτρικός κινητήρας χωρίς ψήκτρες έχει πολλά πλεονεκτήματα, και συγκεκριμένα:

• Η διάρκεια ζωής είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών αναλόγων συλλεκτών.
• Υψηλής απόδοσης.
• Ταχεία κλήση μέγιστη ταχύτηταπεριστροφή.
• Είναι πιο ισχυρό από το CD.
• Η απουσία σπινθήρων κατά τη λειτουργία επιτρέπει τη χρήση της μονάδας σε επικίνδυνες συνθήκες πυρκαγιάς.
• Δεν απαιτείται πρόσθετη ψύξη.
• Εύχρηστος.

Τώρα ας δούμε τα μειονεκτήματα. Σημαντικό μειονέκτημα, που περιορίζει τη χρήση της βάσης δεδομένων - είναι σχετικά υψηλή τιμή(συμπεριλαμβανομένης της τιμής του οδηγού). Μεταξύ των ταλαιπωριών είναι η αδυναμία χρήσης της βάσης δεδομένων χωρίς πρόγραμμα οδήγησης, ακόμη και για βραχυπρόθεσμη ενεργοποίηση, για παράδειγμα, για έλεγχο της λειτουργικότητάς της. Προβληματικές επισκευές, ειδικά εάν απαιτείται επανατύλιξη.

Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες (BCDC) είναι γνωστή εδώ και πολύ καιρό και οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες ήταν πάντα μια ενδιαφέρουσα εναλλακτική λύση σε σχέση με τις παραδοσιακές λύσεις. Παρόλα αυτά, παρόμοια ηλεκτρικά αυτοκίνηταβρέθηκε μόνο τον 21ο αιώνα ευρεία εφαρμογήστην τεχνολογία. Ο καθοριστικός παράγοντας για την ευρεία εφαρμογή ήταν η πολλαπλή μείωση του κόστους των ηλεκτρονικών ελέγχου μετάδοσης κίνησης BDKP.

Προβλήματα με βουρτσισμένους κινητήρες

Σε ένα θεμελιώδες επίπεδο, η δουλειά οποιουδήποτε ηλεκτροκινητήρα είναι η μετατροπή ηλεκτρική ενέργειασε μηχανικό. Υπάρχουν δύο κύρια φυσικά φαινόμενα στα οποία βασίζεται ο σχεδιασμός των ηλεκτρικών μηχανών:

Ο κινητήρας είναι σχεδιασμένος με τέτοιο τρόπο ώστε τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται σε καθέναν από τους μαγνήτες να αλληλεπιδρούν πάντα μεταξύ τους, δίνοντας στον ρότορα περιστροφή. Παραδοσιακός ηλεκτροκινητήραςΤο DC αποτελείται από τέσσερα κύρια μέρη:

• στάτορας (σταθερό στοιχείο με δακτύλιο μαγνητών).
• οπλισμός (περιστρεφόμενο στοιχείο με περιελίξεις).
• βούρτσες άνθρακα?
• συλλέκτης.

Αυτός ο σχεδιασμός προβλέπει την περιστροφή του οπλισμού και του μεταγωγέα στον ίδιο άξονα σε σχέση με τις σταθερές βούρτσες. Το ρεύμα περνά από την πηγή μέσω του ελατηρίου καλή επαφήβούρτσες στον μεταγωγέα, ο οποίος διανέμει ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ των περιελίξεων του οπλισμού. Το μαγνητικό πεδίο που προκαλείται στο τελευταίο αλληλεπιδρά με τους μαγνήτες του στάτη, γεγονός που προκαλεί την περιστροφή του στάτορα.

Κύριο μειονέκτημα παραδοσιακός κινητήραςείναι ότι η μηχανική επαφή στις βούρτσες δεν μπορεί να εξασφαλιστεί χωρίς τριβή. Όσο αυξάνεται η ταχύτητα, το πρόβλημα γίνεται πιο έντονο. Η μονάδα συλλέκτη φθείρεται με την πάροδο του χρόνου και, επιπλέον, είναι επιρρεπής σε σπινθήρες και μπορεί να ιονίζεται περιβάλλων αέρας. Έτσι, παρά την απλότητα και το χαμηλό κόστος παραγωγής, Τέτοιοι ηλεκτροκινητήρες έχουν ορισμένα ανυπέρβλητα μειονεκτήματα:

• φθορά βούρτσας?
• ηλεκτρικός θόρυβος λόγω τόξου.
• περιορισμοί μέγιστης ταχύτητας·
• δυσκολίες με την ψύξη ενός περιστρεφόμενου ηλεκτρομαγνήτη.

Η έλευση της τεχνολογίας επεξεργαστών και των τρανζίστορ ισχύος επέτρεψε στους σχεδιαστές να εγκαταλείψουν τη μηχανική μονάδα μεταγωγής και να αλλάξουν το ρόλο του ρότορα και του στάτη σε έναν ηλεκτροκινητήρα συνεχούς ρεύματος.

Αρχή λειτουργίας του BDKP

Σε έναν ηλεκτροκινητήρα χωρίς ψήκτρες, σε αντίθεση με τον προκάτοχό του, ο ρόλος μηχανικός διακόπτηςεκτελεί ηλεκτρονικό μετατροπέα. Αυτό επιτρέπει την υλοποίηση ενός κυκλώματος BDKP "μέσα προς τα έξω" - οι περιελίξεις του βρίσκονται στον στάτορα, γεγονός που εξαλείφει την ανάγκη για συλλέκτη.

Με άλλα λόγια, η κύρια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ κλασικό κινητήρακαι BDKP είναι ότι αντί για σταθερούς μαγνήτες και περιστρεφόμενα πηνία, το τελευταίο αποτελείται από σταθερές περιελίξεις και περιστρεφόμενους μαγνήτες. Παρά το γεγονός ότι η ίδια η μεταγωγή συμβαίνει με παρόμοιο τρόπο, η φυσική της εφαρμογή σε μονάδες χωρίς ψήκτρες είναι πολύ πιο περίπλοκη.

Το κύριο ζήτημα είναι ο ακριβής έλεγχος του κινητήρα χωρίς ψήκτρες, που περιλαμβάνει σωστή σειράκαι συχνότητα μεταγωγής μεμονωμένων τμημάτων περιέλιξης. Αυτό το πρόβλημα είναι εποικοδομητικά επιλύσιμο μόνο εάν είναι δυνατός ο συνεχής προσδιορισμός της τρέχουσας θέσης του ρότορα.

Τα απαραίτητα δεδομένα για την ηλεκτρονική επεξεργασία λαμβάνονται με δύο τρόπους:

• ανίχνευση της απόλυτης θέσης του άξονα.
• μετρώντας την τάση που προκαλείται στις περιελίξεις του στάτη.

Για την εφαρμογή του ελέγχου με τον πρώτο τρόπο, χρησιμοποιούνται συχνότερα είτε οπτικά ζεύγη είτε αισθητήρες Hall σταθερά τοποθετημένοι στον στάτορα, οι οποίοι ανταποκρίνονται στη μαγνητική ροή του ρότορα. Το κύριο πλεονέκτημα παρόμοια συστήματαη συλλογή πληροφοριών για τη θέση του άξονα είναι η απόδοσή τους ακόμη και με πολύ χαμηλές ταχύτητεςκαι σε ηρεμία.

Ο έλεγχος χωρίς αισθητήρα απαιτεί τουλάχιστον μια ελάχιστη περιστροφή του ρότορα για την αξιολόγηση της τάσης στα πηνία. Επομένως, σε τέτοια σχέδια, παρέχεται ένας τρόπος εκκίνησης του κινητήρα σε ταχύτητες στις οποίες μπορεί να εκτιμηθεί η τάση στις περιελίξεις και η κατάσταση ηρεμίας ελέγχεται αναλύοντας την επίδραση του μαγνητικού πεδίου στους παλμούς ρεύματος δοκιμής που διέρχονται από τα πηνία.

Παρά όλες τις αναφερόμενες δυσκολίες σχεδιασμού, οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες κερδίζουν ολοένα και μεγαλύτερη δημοτικότητα λόγω της απόδοσής τους και ενός συνόλου χαρακτηριστικών που δεν είναι προσβάσιμα σε κινητήρες με ψήκτρες. Μια σύντομη λίστα με τα κύρια πλεονεκτήματα του BDKP σε σχέση με τα κλασικά μοιάζει με αυτό:

• καμία μηχανική απώλεια ενέργειας λόγω τριβής της βούρτσας.
• σχετικά αθόρυβη λειτουργία.
• ευκολία επιτάχυνσης και επιβράδυνση της περιστροφής λόγω χαμηλής αδράνειας του δρομέα.
• έλεγχος περιστροφής ακριβείας.
• τη δυνατότητα οργάνωσης ψύξης λόγω θερμικής αγωγιμότητας.
• ικανότητα εργασίας σε υψηλές ταχύτητες ·
• ανθεκτικότητα και αξιοπιστία.

Τρέχουσες εφαρμογές και προοπτικές

Υπάρχουν πολλές συσκευές για τις οποίες ο αυξημένος χρόνος λειτουργίας είναι ευεργετικός. ζωτικής σημασίας. Σε τέτοιο εξοπλισμό, η χρήση BDKP είναι πάντα δικαιολογημένη, παρά το σχετικά υψηλό κόστος τους. Αυτά μπορεί να είναι νερό και αντλίες καυσίμου, τουρμπίνες ψύξης για κλιματιστικά και κινητήρες κ.λπ. Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες χρησιμοποιούνται σε πολλά μοντέλα ηλεκτρικών Οχημα. Επί του παρόντος, η αυτοκινητοβιομηχανία έχει αρχίσει σοβαρά να δίνει προσοχή στους κινητήρες χωρίς ψήκτρες.

Τα BDKP είναι ιδανικά για μικρούς δίσκους που λειτουργούν δύσκολες συνθήκεςή με υψηλή ακρίβεια: τροφοδότες και ιμάντα μεταφοράς, βιομηχανικά ρομπότ, συστήματα εντοπισμού θέσης. Υπάρχουν τομείς στους οποίους κυριαρχούν οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες χωρίς εναλλακτική λύση: σκληροί δίσκοι, αντλίες, αθόρυβοι ανεμιστήρες, μικροί Συσκευές, μονάδες CD/DVD. Το χαμηλό βάρος και η υψηλή απόδοση ισχύος έχουν επίσης κάνει το BDKP τη βάση για την παραγωγή σύγχρονων εργαλείων χειρός μπαταρίας.

Μπορούμε να πούμε ότι τώρα σημειώνεται σημαντική πρόοδος στον τομέα των ηλεκτροκίνησης. Η συνεχιζόμενη πτώση των τιμών για τα ψηφιακά ηλεκτρονικά έχει προκαλέσει μια τάση προς την ευρεία χρήση κινητήρων χωρίς ψήκτρες αντί για παραδοσιακούς.

Οικιακός και ιατρικός εξοπλισμός, μοντελοποίηση αεροσκαφών, μηχανισμοί διακοπής σωλήνων για αγωγούς φυσικού αερίου και πετρελαίου - αυτός δεν είναι ένας πλήρης κατάλογος των τομέων εφαρμογής κινητήρων συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες (BD). Ας δούμε τη σχεδίαση και την αρχή λειτουργίας αυτών των ηλεκτρομηχανικών ενεργοποιητών για να κατανοήσουμε καλύτερα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.

Γενικές πληροφορίες, συσκευή, πεδίο εφαρμογής

Ένας από τους λόγους για το ενδιαφέρον για το BD είναι η αυξημένη ανάγκη για μικροκινητήρες υψηλής ταχύτητας με ακριβή τοποθέτηση. Η εσωτερική δομή τέτοιων μονάδων δίσκου φαίνεται στο σχήμα 2.

Ρύζι. 2. Σχέδιο κινητήρα χωρίς ψήκτρες

Όπως μπορείτε να δείτε, το σχέδιο αποτελείται από έναν ρότορα (οπλισμό) και έναν στάτορα, ο πρώτος έχει έναν μόνιμο μαγνήτη (ή αρκετούς μαγνήτες διατεταγμένους με συγκεκριμένη σειρά) και ο δεύτερος είναι εξοπλισμένος με πηνία (Β) για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου .

Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτοί οι ηλεκτρομαγνητικοί μηχανισμοί μπορούν να είναι είτε με εσωτερικό οπλισμό (αυτός ο τύπος σχεδίασης φαίνεται στο Σχήμα 2) είτε εξωτερικοί (βλ. Εικόνα 3).

Ρύζι. 3. Σχέδιο Outrunner

Κατά συνέπεια, κάθε ένα από τα σχέδια έχει ένα συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογής. Οι συσκευές με εσωτερικό οπλισμό έχουν υψηλή ταχύτητα περιστροφής, επομένως χρησιμοποιούνται σε συστήματα ψύξης, ως μονάδες παραγωγής ενέργειας για drones κ.λπ. Οι εξωτερικοί ενεργοποιητές ρότορα χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται ακριβής τοποθέτηση και αντίσταση ροπής (ρομποτική, ιατρικός εξοπλισμός, μηχανές CNC κ.λπ.).

Αρχή λειτουργίας

Σε αντίθεση με άλλους δίσκους, για παράδειγμα, μια ασύγχρονη μηχανή AC, η BD απαιτεί έναν ειδικό ελεγκτή για να λειτουργήσει, ο οποίος ενεργοποιεί τις περιελίξεις με τέτοιο τρόπο ώστε τα διανύσματα των μαγνητικών πεδίων του οπλισμού και του στάτη να είναι ορθογώνια μεταξύ τους. Δηλαδή, στην ουσία, η συσκευή οδήγησης ρυθμίζει τη ροπή που ενεργεί στον οπλισμό DB. Αυτή η διαδικασία φαίνεται ξεκάθαρα στο Σχήμα 4.

Όπως μπορείτε να δείτε, για κάθε κίνηση του οπλισμού είναι απαραίτητο να εκτελεστεί μια ορισμένη μεταγωγή στην περιέλιξη του στάτορα ενός κινητήρα τύπου χωρίς ψήκτρες. Αυτή η αρχή λειτουργίας δεν επιτρέπει τον ομαλό έλεγχο της περιστροφής, αλλά καθιστά δυνατή τη γρήγορη απόκτηση ορμής.

Διαφορές μεταξύ κινητήρων με ψήκτρες και χωρίς ψήκτρες

Ο κινητήρας τύπου συλλέκτη διαφέρει από το BD τόσο ως προς τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού (βλ. Εικ. 5.) όσο και ως προς την αρχή λειτουργίας.

Ρύζι. 5. Α – μοτέρ με βούρτσα, Β – χωρίς ψήκτρες

Ας δούμε τις διαφορές στο σχεδιασμό. Από το σχήμα 5 φαίνεται ότι ο ρότορας (1 στο Σχ. 5) ενός κινητήρα τύπου commutator, σε αντίθεση με έναν κινητήρα χωρίς ψήκτρες, έχει πηνία με απλό κύκλωμα περιέλιξης και μόνιμοι μαγνήτες (συνήθως δύο) είναι εγκατεστημένοι στον στάτορα (2 στο Σχ. 5). Επιπλέον, στον άξονα είναι εγκατεστημένος ένας μεταγωγέας, στον οποίο συνδέονται βούρτσες, τροφοδοτώντας τάση στις περιελίξεις του οπλισμού.

Ας μιλήσουμε εν συντομία για την αρχή λειτουργίας των συλλεκτικών μηχανών. Όταν εφαρμόζεται τάση σε ένα από τα πηνία, διεγείρεται και σχηματίζεται μαγνητικό πεδίο. Αλληλεπιδρά με μόνιμους μαγνήτες, αυτό προκαλεί την περιστροφή του οπλισμού και του συλλέκτη που είναι τοποθετημένος πάνω του. Ως αποτέλεσμα, παρέχεται ισχύς στο άλλο τύλιγμα και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Η συχνότητα περιστροφής ενός οπλισμού αυτού του σχεδίου εξαρτάται άμεσα από την ένταση του μαγνητικού πεδίου, το οποίο, με τη σειρά του, είναι ευθέως ανάλογο με την τάση. Δηλαδή, για να αυξήσετε ή να μειώσετε την ταχύτητα, αρκεί να αυξήσετε ή να μειώσετε το επίπεδο ισχύος. Και για να αντιστρέψετε είναι απαραίτητο να αλλάξετε την πολικότητα. Αυτή η μέθοδος ελέγχου δεν απαιτεί ειδικό ελεγκτή, καθώς ο ελεγκτής ταχύτητας μπορεί να κατασκευαστεί με βάση μια μεταβλητή αντίσταση και ένας κανονικός διακόπτης θα λειτουργεί ως μετατροπέας.

Συζητήσαμε τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των κινητήρων χωρίς ψήκτρες στην προηγούμενη ενότητα. Όπως θυμάστε, η σύνδεσή τους απαιτεί έναν ειδικό ελεγκτή, χωρίς τον οποίο απλά δεν θα λειτουργήσουν. Για τον ίδιο λόγο, αυτοί οι κινητήρες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γεννήτρια.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι σε ορισμένους δίσκους αυτού του τύπου, για πιο αποτελεσματικό έλεγχο, οι θέσεις του ρότορα παρακολουθούνται με χρήση αισθητήρων Hall. Αυτό βελτιώνει σημαντικά τα χαρακτηριστικά των κινητήρων χωρίς ψήκτρες, αλλά αυξάνει το κόστος ενός ήδη ακριβού σχεδιασμού.

Πώς να ξεκινήσετε έναν κινητήρα χωρίς ψήκτρες;

Για να λειτουργήσουν οι μονάδες δίσκου αυτού του τύπου, θα χρειαστείτε έναν ειδικό ελεγκτή (βλ. Εικ. 6). Χωρίς αυτό, η εκτόξευση είναι αδύνατη.

Ρύζι. 6. Ελεγκτές κινητήρα χωρίς ψήκτρες για μοντελοποίηση

Δεν έχει νόημα να συναρμολογήσετε μια τέτοια συσκευή μόνοι σας, θα είναι φθηνότερο και πιο αξιόπιστο να αγοράσετε μια έτοιμη. Μπορείτε να το επιλέξετε με βάση τα ακόλουθα χαρακτηριστικά, χαρακτηριστικά των προγραμμάτων οδήγησης καναλιών PWM:

• Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς ρεύματος, αυτό το χαρακτηριστικό δίνεται για την κανονική λειτουργία της συσκευής. Πολύ συχνά, οι κατασκευαστές υποδεικνύουν αυτήν την παράμετρο στο όνομα του μοντέλου (για παράδειγμα, Phoenix-18). Σε ορισμένες περιπτώσεις, δίνεται μια τιμή για μια λειτουργία αιχμής που ο ελεγκτής μπορεί να διατηρήσει για αρκετά δευτερόλεπτα.
• Μέγιστη ονομαστική τάση για συνεχή λειτουργία.
• Αντίσταση των εσωτερικών κυκλωμάτων του ελεγκτή.
• Η επιτρεπόμενη ταχύτητα υποδεικνύεται σε rpm. Πέρα από αυτήν την τιμή, ο ελεγκτής δεν θα επιτρέπει την αύξηση της περιστροφής (ο περιορισμός εφαρμόζεται σε επίπεδο λογισμικού). Λάβετε υπόψη ότι η ταχύτητα δίνεται πάντα για διπολικούς μηχανισμούς κίνησης. Εάν υπάρχουν περισσότερα ζεύγη πόλων, διαιρέστε την τιμή με τον αριθμό τους. Για παράδειγμα, υποδεικνύεται ο αριθμός 60000 rpm, επομένως, για έναν 6-μαγνητικό κινητήρα η ταχύτητα περιστροφής θα είναι 60000/3=20000 prm.
• Η συχνότητα των παραγόμενων παλμών, για τους περισσότερους ελεγκτές αυτή η παράμετρος κυμαίνεται από 7 έως 8 kHz· τα πιο ακριβά μοντέλα σάς επιτρέπουν να επαναπρογραμματίσετε την παράμετρο, αυξάνοντάς την στα 16 ή 32 kHz.

Σημειώστε ότι τα τρία πρώτα χαρακτηριστικά καθορίζουν την ισχύ της βάσης δεδομένων.

Έλεγχος κινητήρα χωρίς ψήκτρες

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η εναλλαγή των περιελίξεων μετάδοσης κίνησης ελέγχεται ηλεκτρονικά. Για να καθορίσει πότε θα αλλάξει, ο οδηγός παρακολουθεί τη θέση του οπλισμού χρησιμοποιώντας αισθητήρες Hall. Εάν ο ηλεκτροκινητήρας δεν είναι εξοπλισμένος με τέτοιους ανιχνευτές, τότε λαμβάνεται υπόψη το πίσω EMF που εμφανίζεται στα μη συνδεδεμένα πηνία στάτορα. Ο ελεγκτής, που είναι ουσιαστικά ένα σύμπλεγμα υλικού-λογισμικού, παρακολουθεί αυτές τις αλλαγές και ορίζει τη σειρά μεταγωγής.

Τριφασικός κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες

Οι περισσότερες βάσεις δεδομένων υλοποιούνται σε σχεδιασμό τριών φάσεων. Για τον έλεγχο μιας τέτοιας μονάδας, ο ελεγκτής διαθέτει μετατροπέα παλμών DC σε τριφασικό (βλ. Εικ. 7).

Εικόνα 7. Διαγράμματα τάσης OBD

Για να εξηγήσετε πώς λειτουργεί ένας τέτοιος κινητήρας βαλβίδας, μαζί με το Σχήμα 7, θα πρέπει να εξετάσετε το Σχήμα 4, το οποίο δείχνει με τη σειρά του όλα τα στάδια της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα. Ας τα γράψουμε:

1. Μια θετική ώθηση εφαρμόζεται στα πηνία «Α», ενώ μια αρνητική ώθηση εφαρμόζεται στο «Β», με αποτέλεσμα ο οπλισμός να κινείται. Οι αισθητήρες θα καταγράψουν την κίνησή του και θα στείλουν ένα σήμα για την επόμενη εναλλαγή.
2. Το πηνίο "A" απενεργοποιείται και ένας θετικός παλμός πηγαίνει στο "C" (το "B" παραμένει αμετάβλητο), μετά αποστέλλεται ένα σήμα στο επόμενο σύνολο παλμών.
3. Το "C" είναι θετικό, το "A" είναι αρνητικό.
4. Ένα ζευγάρι έργων «Β» και «Α», τα οποία λαμβάνουν θετικές και αρνητικές παρορμήσεις.
5. Ένας θετικός παλμός εφαρμόζεται ξανά στο "B" και ένας αρνητικός παλμός στο "C".
6. Τα πηνία "A" είναι ενεργοποιημένα (+ παρέχεται) και ο αρνητικός παλμός στο "C" επαναλαμβάνεται. Στη συνέχεια ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Στη φαινομενική απλότητα του ελέγχου υπάρχουν πολλές δυσκολίες. Είναι απαραίτητο όχι μόνο να παρακολουθείτε τη θέση του οπλισμού για να παραγάγετε την επόμενη σειρά παλμών, αλλά και να ελέγξετε την ταχύτητα περιστροφής ρυθμίζοντας το ρεύμα στα πηνία. Επιπλέον, θα πρέπει να επιλέξετε τις βέλτιστες παραμέτρους για την επιτάχυνση και το φρενάρισμα. Αξίζει επίσης να θυμάστε ότι ο ελεγκτής πρέπει να είναι εξοπλισμένος με μια μονάδα που σας επιτρέπει να ελέγχετε τη λειτουργία του. Η εμφάνιση μιας τέτοιας πολυλειτουργικής συσκευής φαίνεται στο Σχήμα 8.

Ρύζι. 8. Ελεγκτής ελέγχου κινητήρα χωρίς ψήκτρες πολλαπλών λειτουργιών

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Ο ηλεκτρικός κινητήρας χωρίς ψήκτρες έχει πολλά πλεονεκτήματα, και συγκεκριμένα:

• Η διάρκεια ζωής είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών αναλόγων συλλεκτών.
• Υψηλής απόδοσης.
• Ρυθμίστε γρήγορα τη μέγιστη ταχύτητα περιστροφής.
• Είναι πιο ισχυρό από το CD.
• Η απουσία σπινθήρων κατά τη λειτουργία επιτρέπει τη χρήση της μονάδας σε επικίνδυνες συνθήκες πυρκαγιάς.
• Δεν απαιτείται πρόσθετη ψύξη.
• Εύχρηστος.

Τώρα ας δούμε τα μειονεκτήματα. Ένα σημαντικό μειονέκτημα που περιορίζει τη χρήση βάσεων δεδομένων είναι το σχετικά υψηλό κόστος τους (συμπεριλαμβανομένης της τιμής του προγράμματος οδήγησης). Μεταξύ των ταλαιπωριών είναι η αδυναμία χρήσης της βάσης δεδομένων χωρίς πρόγραμμα οδήγησης, ακόμη και για βραχυπρόθεσμη ενεργοποίηση, για παράδειγμα, για έλεγχο της λειτουργικότητάς της. Προβληματικές επισκευές, ειδικά εάν απαιτείται επανατύλιξη.