Un motor de CC sin escobillas tiene un devanado trifásico en el estator y un imán permanente en el rotor. El devanado del estator crea un campo magnético giratorio, tras la interacción con el cual el rotor magnético comienza a moverse. Para crear un campo magnético giratorio, se aplica un sistema de voltajes trifásicos al devanado del estator, que puede tener una forma diferente y se forma de varias maneras. La formación de voltajes de suministro (conmutación de devanados) para un motor de CC sin escobillas se lleva a cabo mediante unidades electrónicas especializadas: el controlador del motor.

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En el caso más simple, los devanados están conectados en pares a una fuente de tensión constante y, a medida que el rotor gira en la dirección del vector de campo magnético del devanado del estator, la tensión se conecta a otro par de devanados. En este caso, el vector del campo magnético del estator ocupa una posición diferente y continúa la rotación del rotor. Para determinar el momento requerido de conexión de los siguientes devanados, se usa un sensor de posición del rotor, los sensores Hall se usan con mayor frecuencia.

Opciones y casos especiales

Los motores sin escobillas que se producen actualmente pueden tener una amplia variedad de diseños.

Según el diseño del devanado del estator, se pueden distinguir motores con un devanado clásico devanado sobre un núcleo de acero y motores con un devanado cilíndrico hueco sin núcleo de acero. El devanado clásico tiene una inductancia mucho mayor que un devanado cilíndrico hueco y, en consecuencia, una constante de tiempo mayor. Debido a esto, por un lado, un devanado cilíndrico hueco permite un cambio más dinámico en la corriente (y, en consecuencia, el par), por otro lado, cuando se opera desde un controlador de motor que usa modulación PWM de baja frecuencia para suavizar la corriente. ondulaciones, se requieren estranguladores de filtro de una clasificación mayor (y por lo tanto más grande). Además, el devanado clásico, por regla general, tiene un momento de fijación magnética notablemente más alto, así como una eficiencia más baja que un devanado cilíndrico hueco.

Otra diferencia por la que se separan los diferentes modelos de motores es la disposición mutua del rotor y el estator: hay motores con rotor interno y motores con rotor externo. Los motores de rotor interno tienden a tener velocidades más altas y un momento de inercia de rotor más bajo que los modelos de rotor externo. Como resultado, los motores de rotor interno tienen una dinámica más alta. Los motores de rotor externo a menudo tienen un par nominal ligeramente superior para el mismo diámetro exterior del motor.

Diferencias con otros tipos de motores

Diferencias del colector DPT. La colocación del devanado en el rotor permitió abandonar las escobillas y el colector y, por lo tanto, deshacerse del contacto eléctrico móvil, lo que reduce significativamente la confiabilidad del motor de CC con imanes permanentes. Por la misma razón, los motores sin escobillas tienden a funcionar mucho más rápido que los motores de CC de imanes permanentes. Por un lado, esto le permite aumentar la potencia específica del motor sin escobillas, por otro lado, una velocidad tan alta no es realmente necesaria para todas las aplicaciones.

Diferencias con los motores síncronos de imanes permanentes. Los motores síncronos con imanes permanentes en el rotor son muy similares a los motores de CC sin escobillas en diseño, pero hay una serie de diferencias. En primer lugar, el término motor síncrono combina muchos tipos diferentes de motores, algunos de los cuales están diseñados para operar directamente desde una red de CA estándar, otros (por ejemplo, servomotores síncronos) solo pueden operarse desde convertidores de frecuencia (controladores de motor). Los motores brushless, aunque tienen un devanado trifásico en el estator, no permiten el funcionamiento directo desde la tensión de red, y requieren necesariamente la presencia de un controlador adecuado. Además, los motores síncronos asumen un suministro de tensión sinusoidal, mientras que los motores brushless permiten un suministro de tensión alterna escalonada (conmutación en bloque) e incluso asumen su uso en modos de funcionamiento nominales.

¿Cuándo necesitas un motor sin escobillas?

La respuesta a esta pregunta es bastante simple: en los casos en que tiene una ventaja sobre otros tipos de motores. Así, por ejemplo, es prácticamente imposible prescindir de un motor brushless en aplicaciones donde se requieren altas velocidades: superiores a las 10.000 rpm. El uso de motores sin escobillas también está justificado en los casos en que se requiera una larga vida útil del motor. En los casos en que se requiera utilizar un conjunto a partir de un motor con reductor, se justifica claramente el uso de motores brushless de baja velocidad (con gran número de polos). Los motores sin escobillas de alta velocidad en este caso tendrán una velocidad superior al límite de velocidad de la caja de cambios, por lo que no será posible utilizar toda su potencia. Para aplicaciones donde se requiere el control de motor más simple (sin el uso de un controlador de motor), un colector DCT es una opción natural.

Por otro lado, en condiciones de alta temperatura o alta radiación, se manifiesta el punto débil de los motores sin escobillas: los sensores Hall. Los modelos estándar de sensores Hall tienen una resistencia a la radiación y un rango de temperatura de funcionamiento limitados. Si en una aplicación de este tipo todavía existe la necesidad de utilizar un motor sin escobillas, entonces las versiones personalizadas con el reemplazo de los sensores Hall por otros más resistentes a estos factores se vuelven inevitables, lo que aumenta el precio del motor y el tiempo de entrega.

Un motor DC es un motor eléctrico que funciona con corriente continua. Si es necesario, obtenga un motor de par alto con una velocidad relativamente baja. Estructuralmente, los Inrunners son más simples debido a que el estator fijo puede servir como carcasa. Se pueden montar dispositivos de montaje en él. En el caso de los Outrunners, toda la parte exterior gira. El motor está sujeto por un eje fijo o partes del estator. En el caso de una rueda de motor, la fijación se realiza para el eje fijo del estator, los cables se llevan al estator a través de un eje hueco de menos de 0,5 mm.

Un motor AC se llama motor eléctrico alimentado por corriente alterna. Existen los siguientes tipos de motores AC:

También existe un UKD (motor conmutador universal) con la función de modo de funcionamiento tanto en corriente alterna como continua.

Otro tipo de motor es motor paso a paso con un número finito de posiciones de rotor. Una cierta posición indicada del rotor se fija suministrando energía a los devanados correspondientes necesarios. Cuando la tensión de alimentación se elimina de un devanado y se transfiere a otros, se produce un proceso de transición a otra posición.

Un motor de CA alimentado por una red comercial normalmente no alcanza velocidades de más de tres mil revoluciones por minuto. Por ello, cuando es necesario obtener frecuencias más altas, se utiliza un motor colector, cuyas ventajas adicionales son la ligereza y compacidad manteniendo la potencia requerida.

A veces, también se usa un mecanismo de transmisión especial llamado multiplicador, que cambia los parámetros cinemáticos del dispositivo a los indicadores técnicos requeridos. Los conjuntos de colectores a veces ocupan hasta la mitad del espacio de todo el motor, por lo que los motores de CA se reducen en tamaño y se hacen más livianos mediante el uso de un convertidor de frecuencia y, a veces, debido a la presencia de una red con una frecuencia aumentada de hasta 400 Hz.

El recurso de cualquier motor de CA asíncrono es notablemente mayor que el del colector. esta determinado estado de aislamiento de devanados y cojinetes. Un motor síncrono, cuando se usa un inversor y un sensor de posición del rotor, se considera un análogo electrónico de un motor de colector clásico que admite la operación de CC.

Motor CC sin escobillas. Información general y dispositivo dispositivo

Un motor de CC sin escobillas también se denomina motor trifásico sin escobillas. Es un dispositivo síncrono, cuyo principio de funcionamiento se basa en la regulación de frecuencia autosincronizada, por lo que se controla el vector (a partir de la posición del rotor) del campo magnético del estator.

Estos tipos de controladores de motor a menudo funcionan con voltaje de CC, de ahí el nombre. En la literatura técnica en inglés, el motor sin escobillas se llama PMSM o BLDC.

El motor sin escobillas fue creado principalmente para optimizar la cualquier motor de CC en general. Se impusieron exigencias muy altas al actuador de dicho dispositivo (especialmente en un micromotor de alta velocidad con posicionamiento preciso).

Esto, quizás, condujo al uso de dispositivos de CC específicos, motores trifásicos sin escobillas, también llamados BLDT. Por su diseño, son casi idénticos a los motores síncronos de CA, donde la rotación del rotor magnético ocurre en un estator laminado convencional en presencia de devanados trifásicos, y el número de revoluciones depende del voltaje y las cargas del estator. En función de ciertas coordenadas del rotor, se conmutan diferentes devanados del estator.

Los motores de CC sin escobillas pueden existir sin sensores separados; sin embargo, a veces están presentes en el rotor, como un sensor Hall. Si el dispositivo funciona sin un sensor adicional, entonces los devanados del estator actúan como elemento de fijación. Luego surge la corriente debido a la rotación del imán, cuando el rotor induce una FEM en el devanado del estator.

Si uno de los devanados se apaga, la señal que se indujo se medirá y se procesará aún más; sin embargo, tal principio de operación es imposible sin un profesor de procesamiento de señales. Pero para invertir o frenar un motor eléctrico de este tipo, no se necesita un circuito de puente; será suficiente para suministrar pulsos de control a los devanados del estator en la secuencia inversa.

En el VD (motor conmutado), el inductor en forma de imán permanente está ubicado en el rotor y el devanado de la armadura está en el estator. Según la posición del rotor, se forma la tensión de alimentación de todos los devanados motor eléctrico. Cuando se usa en tales construcciones del colector, su función se realizará en el motor de la válvula mediante un interruptor semiconductor.

La principal diferencia entre los motores sincrónicos y sin escobillas es la autosincronización de estos últimos con la ayuda de DPR, que determina la frecuencia proporcional de rotación del rotor y el campo.

Muy a menudo, un motor de CC sin escobillas encuentra aplicación en las siguientes áreas:

estator

Este dispositivo tiene un diseño clásico y se asemeja al mismo dispositivo de una máquina asíncrona. La composición incluye núcleo de bobinado de cobre(colocado alrededor del perímetro en las ranuras), que determina el número de fases y la carcasa. Por lo general, las fases seno y coseno son suficientes para la rotación y el arranque automático, sin embargo, a menudo el motor de la válvula se fabrica trifásico e incluso tetrafásico.

Los motores eléctricos con fuerza electromotriz inversa según el tipo de bobinado en el devanado del estator se dividen en dos tipos:

• forma sinusoidal;
• forma trapezoidal.

En los tipos de motor correspondientes, la corriente de fase eléctrica también cambia según el método de suministro de forma sinusoidal o trapezoidal.

Rotor

Por lo general, el rotor está hecho de imanes permanentes con dos a ocho pares de polos que, a su vez, se alternan de norte a sur o viceversa.

Los más comunes y económicos para la fabricación del rotor son los imanes de ferrita, pero su desventaja es bajo nivel de inducción magnética Por lo tanto, los dispositivos fabricados con aleaciones de varios elementos de tierras raras ahora están reemplazando a este material, ya que pueden proporcionar un alto nivel de inducción magnética, lo que, a su vez, permite reducir el tamaño del rotor.

DPR

El sensor de posición del rotor proporciona retroalimentación. Según el principio de funcionamiento, el dispositivo se divide en las siguientes subespecies:

• inductivo;
• fotoeléctrico;
• Sensor de efecto Hall.

Este último tipo es el más popular debido a su propiedades inerciales casi absolutas y la capacidad de deshacerse del retraso en los canales de retroalimentación por la posición del rotor.

Sistema de control

El sistema de control consta de interruptores de potencia, a veces también de tiristores o transistores de potencia, incluida una puerta aislada, que conduce a la colección de un inversor de corriente o un inversor de tensión. El proceso de gestión de estas claves se implementa con mayor frecuencia mediante el uso de un microcontrolador, que requiere una gran cantidad de operaciones computacionales para controlar el motor.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento del motor radica en el hecho de que el controlador cambia un cierto número de devanados del estator de tal manera que el vector de los campos magnéticos del rotor y el estator son ortogonales. Con PWM (modulación de ancho de pulso) el controlador controla la corriente que fluye a través del motor y regula el par ejercido sobre el rotor. La dirección de este momento de actuación está determinada por la marca del ángulo entre los vectores. Los grados eléctricos se utilizan en los cálculos.

La conmutación debe realizarse de tal manera que Ф0 (flujo de excitación del rotor) se mantenga constante en relación con el flujo del inducido. Cuando dicha excitación y el flujo del inducido interactúan, se forma un par M que tiende a girar el rotor y en paralelo hace que la excitación y el flujo del inducido coincidan. Sin embargo, durante la rotación del rotor, los diferentes devanados se conmutan bajo la influencia del sensor de posición del rotor, como resultado de lo cual el flujo de la armadura se dirige hacia el siguiente paso.

En tal situación, el vector resultante se desplaza y se vuelve estacionario con respecto al flujo del rotor, que, a su vez, crea el par necesario en el eje del motor.

Mantenimiento de el motor

El controlador de un motor eléctrico de CC sin escobillas regula el momento que actúa sobre el rotor cambiando el valor de la modulación de ancho de pulso. La conmutación es controlada y llevado a cabo electrónicamente, a diferencia de un motor DC con escobillas convencional. También son comunes los sistemas de control que implementan algoritmos de modulación de ancho de pulso y regulación de ancho de pulso para el flujo de trabajo.

Los motores controlados por vectores proporcionan el rango más amplio conocido para el control de velocidad automático. La regulación de esta velocidad, así como el mantenimiento del enlace de flujo en el nivel requerido, se debe al convertidor de frecuencia.

Una característica de la regulación del accionamiento eléctrico basada en el control vectorial es la presencia de coordenadas controladas. Están en un sistema fijo y convertido a rotatorio, resaltando un valor constante proporcional a los parámetros controlados del vector, por lo que se forma una acción de control, y luego la transición inversa.

A pesar de todas las ventajas de un sistema de este tipo, también presenta una desventaja en forma de la complejidad de controlar el dispositivo para controlar la velocidad en un amplio rango.

Ventajas y desventajas

Hoy en día, en muchas industrias, este tipo de motor tiene una gran demanda, porque el motor de CC sin escobillas combina casi todas las mejores cualidades de los motores sin contacto y de otros tipos.

Las ventajas innegables del motor sin escobillas son:

A pesar de los aspectos positivos significativos, motor CC sin escobillas también tiene algunas desventajas:

Con base en lo anterior y el subdesarrollo de la electrónica moderna en la región, muchos todavía consideran apropiado utilizar un motor asíncrono convencional con un convertidor de frecuencia.

Motor CC trifásico sin escobillas

Este tipo de motor tiene un excelente desempeño, especialmente cuando se realiza el control mediante sensores de posición. Si el momento de resistencia varía o no se conoce en absoluto, y también si es necesario lograr mayor par de arranque se utiliza el control del sensor. Si no se utiliza el sensor (generalmente en ventiladores), el control elimina la necesidad de comunicación por cable.

Características del control de un motor brushless trifásico sin sensor de posición:

Funciones de control motor sin escobillas trifasico con encoder de posición tomando como ejemplo un sensor de efecto Hall:

Conclusión

Un motor de corriente continua sin escobillas tiene muchas ventajas y será una buena elección tanto para un especialista como para un simple profano.

Recientemente, los motores de CC sin escobillas se han vuelto cada vez más populares. Se utilizan activamente en instrumentación, medicina industrial y automatización del hogar, así como en instrumentación. Este tipo de motor funciona sin escobillas, toda la conmutación se realiza mediante dispositivos electrónicos.

Beneficios de los motores sin escobillas

Los motores sin escobillas tienen una serie de ventajas que han determinado sus áreas de aplicación. Tienen el mejor rendimiento. Su par es mucho mayor que los motores convencionales. Los diseños sin escobillas se caracterizan por un mayor rendimiento dinámico y eficiencia.

Otros beneficios incluyen un funcionamiento más silencioso, una vida útil más larga y velocidades de rotación más altas. La relación entre el tamaño del motor y el par motor es mayor que en otros tipos. Esto es especialmente importante en áreas donde el tamaño y el peso son factores críticos.

Principio de funcionamiento del motor sin escobillas

El principio de funcionamiento se basa en los campos magnéticos producidos por el estator y el rotor, cuya velocidad de rotación es la misma. No existe la denominada característica de deslizamiento de los motores asíncronos. La configuración de los motores brushless es monofásica, bifásica o trifásica. El número de bobinados en el estator depende de esto. Los más extendidos en todos los ámbitos son los motores trifásicos.

dispositivo de motor sin escobillas

Como ejemplo, considere el motor trifásico sin escobillas más popular. Tiene un estator de acero laminado, en cuyas ranuras se coloca el devanado. La mayoría de los motores de este tipo tienen tres devanados conectados en estrella.

El rotor es un imán permanente con 2 a 8 pares de polos. Al mismo tiempo, los polos Sur y Norte se alternan entre sí. El rotor está hecho de un material magnético especial que proporciona la densidad de campo magnético requerida. Como regla general, estos son imanes de ferrita, a partir de los cuales se fabrican imanes permanentes.

A diferencia de los motores eléctricos convencionales, los motores de CC sin escobillas se conmutan electrónicamente. Esto se debe a la necesidad de suministrar tensión constantemente a los devanados del estator. Al mismo tiempo, es necesario saber en qué posición se encuentra el rotor. Esta posición está determinada por sensores Hall, que dan una señal alta o baja, dependiendo de qué polo pase cerca de los elementos altamente sensibles.

Generador de CC sin escobillas

La aparición de los motores brushless se explica por la necesidad de crear una máquina eléctrica con muchas ventajas. Un motor sin escobillas es un dispositivo sin colector, cuya función es asumida por la electrónica.

BKEPT: motores de CC sin escobillas, pueden ser de potencia, por ejemplo, 12, 30 voltios.

• Selección del motor adecuado
• Principio de funcionamiento
• Dispositivo BMANTIDO
• Sensores y su ausencia.
• Sin sensor
• El concepto de frecuencia PWM
• sistema arduino
• Montaje del motor

Selección del motor adecuado

Para seleccionar una unidad, es necesario comparar el principio de funcionamiento y las características de los motores de colector y sin escobillas.

De izquierda a derecha: motor colector y motor FK 28-12 brushless

Los colectores cuestan menos, pero desarrollan una velocidad de rotación de par baja. Funcionan con corriente continua, tienen un peso y tamaño reducidos, reparación asequible mediante el reemplazo de piezas. La manifestación de una cualidad negativa se revela cuando se recibe una gran cantidad de rotaciones. Las escobillas hacen contacto con el conmutador, provocando fricción que puede dañar el mecanismo. El rendimiento de la unidad se reduce.

Las escobillas no solo requieren reparación debido al rápido desgaste, sino que también pueden provocar un sobrecalentamiento del mecanismo.

La principal ventaja de un motor de CC sin escobillas es la falta de par y de pines de conmutación. Esto significa que no hay fuentes de pérdidas, como en los motores de imanes permanentes. Sus funciones son realizadas por transistores MOS. Anteriormente, su costo era alto, por lo que no estaban disponibles. Hoy, el precio se ha vuelto aceptable y el rendimiento ha mejorado significativamente. En ausencia de un radiador en el sistema, la potencia está limitada de 2,5 a 4 vatios y la corriente de funcionamiento es de 10 a 30 amperios. La eficiencia de los motores sin escobillas es muy alta.

La segunda ventaja es la configuración de la mecánica. El eje está montado sobre cojinetes anchos. No hay elementos de rotura y borrado en la estructura.

El único aspecto negativo es la costosa unidad de control electrónico.

Considere un ejemplo de la mecánica de una máquina CNC con husillo.

Reemplazar el motor del colector por uno sin escobillas protegerá el husillo CNC para que no se rompa. Debajo del husillo se entiende un eje con giros de torsión a derecha e izquierda. El husillo CNC es potente. La velocidad del par es controlada por el servo probador, y la velocidad es controlada por el controlador automático. El costo del CNC con husillo es de aproximadamente 4 mil rublos.

Principio de funcionamiento

La característica principal del mecanismo es la ausencia de un colector. Y los imanes permanentes están instalados en el eje, que es el rotor. A su alrededor hay bobinados de alambre que tienen diferentes campos magnéticos. La diferencia entre los motores sin escobillas de 12 voltios es el sensor de control del rotor ubicado en él. Las señales se alimentan a la unidad del controlador de velocidad.

Dispositivo BMANTIDO

La disposición de los imanes dentro del estator se suele utilizar para motores bifásicos con un número reducido de polos. El principio de par alrededor del estator se utiliza cuando es necesario obtener un motor bifásico de baja velocidad.

Hay cuatro polos en el rotor. Los imanes en forma de rectángulo se instalan mediante polos alternos. Sin embargo, el número de polos no siempre es igual al número de imanes, que puede ser 12, 14. Pero el número de polos debe ser par, varios imanes pueden formar un polo.

La imagen muestra 8 imanes que forman 4 polos. El momento de fuerza depende de la potencia de los imanes.

Sensores y su ausencia.

Los controladores de desplazamiento se dividen en dos grupos: con y sin sensor de posición del rotor.

Las fuerzas de corriente se aplican a los devanados del motor en una posición especial del rotor y se determina mediante el sistema electrónico mediante un sensor de posición. Los hay de varios tipos. Un controlador de viaje popular es un sensor discreto de efecto Hall. Un motor trifásico de 30 voltios utilizará 3 sensores. La unidad electrónica tiene constantemente datos sobre la posición del rotor y dirige el voltaje en el tiempo a los devanados deseados.

Un dispositivo común que cambia sus conclusiones al cambiar devanados.

Un dispositivo de lazo abierto mide corriente, velocidad. Los canales PWM están conectados a la parte inferior del sistema de control.

Tres entradas están conectadas al sensor Hall. En el caso de un cambio en el sensor Hall, comienza el proceso de procesamiento de la interrupción. Para garantizar una respuesta de procesamiento de interrupción rápida, se conecta un sensor Hall a los pines inferiores del puerto.

Uso de un sensor de posición con un microcontrolador

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El controlador de fuerza en cascada está en el corazón del núcleo AVR, que proporciona un control inteligente de un motor de CC sin escobillas. AVR es un chip para realizar ciertas tareas.

El principio de funcionamiento del controlador de carrera puede ser con o sin sensor. El programa de la placa AVR hace:

• arrancar el motor lo más rápido posible sin el uso de dispositivos adicionales externos;
• control de velocidad por un potenciómetro externo.

Un tipo separado de control automático sma, utilizado en lavadoras.

Sin sensor

Para determinar la posición del rotor, es necesario medir el voltaje en el devanado inactivo. Este método es aplicable cuando el motor está girando, de lo contrario no funcionará.

Los controladores de viaje sin sensores son más livianos, lo que explica su uso generalizado.

Los controladores tienen las siguientes propiedades:

• valor de la corriente continua máxima;
• el valor de la tensión máxima de funcionamiento;
• número de revoluciones máximas;
• resistencia de los interruptores de potencia;
• frecuencia de impulso

Al conectar el controlador, es importante mantener los cables lo más cortos posible. Debido a la ocurrencia de picos de corriente en el arranque. Si el cable es largo, pueden ocurrir errores al determinar la posición del rotor. Por lo tanto, los controladores se venden con un cable de 12 a 16 cm.

Los controladores tienen muchas configuraciones de software:

• control de parada del motor;
• apagado suave o duro;
• frenado y apagado suave;
• potencia y eficiencia avanzadas;
• arranque suave, duro y rápido;
• límite actual;
• modo de gas;
• cambio de dirección

El controlador LB11880 que se muestra en la figura contiene un potente controlador de motor sin escobillas, es decir, puede hacer funcionar el motor directamente en el microcircuito sin controladores adicionales.

El concepto de frecuencia PWM

Cuando se encienden las llaves, se aplica la carga completa al motor. La unidad alcanza la velocidad máxima. Para controlar el motor, debe proporcionar un regulador de potencia. Esto es exactamente lo que hace la modulación de ancho de pulso (PWM).

Se establece la frecuencia requerida de apertura y cierre de llaves. El voltaje cambia de cero a trabajar. Para controlar la velocidad, es necesario superponer la señal PWM a las señales clave.

La señal PWM puede ser generada por el dispositivo en varias salidas. O cree un PWM para una clave separada con un programa. El circuito se vuelve más simple. La señal PWM tiene 4-80 kilohercios.

El aumento de la frecuencia conduce a más procesos de transición, lo que da lugar al calor. La altura de la frecuencia PWM aumenta el número de transitorios, lo que se traduce en pérdidas en las teclas. Una frecuencia pequeña no proporciona la suavidad de control deseada.

Para reducir las pérdidas en las teclas durante los transitorios, las señales PWM se aplican a los interruptores superior o inferior por separado. Las pérdidas directas se calculan mediante la fórmula P=R*I2, donde P es la potencia de pérdida, R es la resistencia del interruptor, I es la fuerza actual.

Menos resistencia minimiza las pérdidas, aumenta la eficiencia.

sistema arduino

A menudo, la plataforma informática de hardware arduino se utiliza para controlar motores sin escobillas. Está basado en una placa y un entorno de desarrollo en el lenguaje Wiring.

La placa arduino incluye un microcontrolador Atmel AVR y programación de elementos e interacción con circuitos. La placa tiene un regulador de voltaje. La placa Serial Arduino es un circuito inversor simple para convertir señales de un nivel a otro. Los programas se instalan a través de USB. Algunos modelos, como Arduino Mini, requieren una placa de programación adicional.

El lenguaje de programación Arduino utiliza procesamiento estándar. Algunos modelos de arduino le permiten controlar varios servidores al mismo tiempo. Los programas son procesados ​​por el procesador y compilados por el AVR.

Pueden ocurrir problemas con el controlador debido a caídas de voltaje y carga excesiva.

Montaje del motor

Un soporte de motor es un mecanismo que monta un motor. Utilizado en instalaciones de motores. El soporte del motor consiste en varillas interconectadas y elementos de marco. Los soportes del motor son planos, espaciales en términos de elementos. Soporte de motor para un solo motor de 30 voltios o varios dispositivos. El circuito de alimentación del soporte del motor está formado por un conjunto de varillas. El montaje del motor se instala en una combinación de elementos de armadura y marco.

El motor de CC sin escobillas es una unidad indispensable utilizada tanto en la vida cotidiana como en la industria. Por ejemplo, máquina CNC, equipo médico, mecanismos automotrices.

BKEPT se distinguen por su confiabilidad, principio de operación de alta precisión, control y regulación automáticos inteligentes.

Publicado el 11.04.2013

Dispositivo compartido (Inrunner, Outrunner)

Un motor de CC sin escobillas consta de un rotor con imanes permanentes y un estator con bobinados. Hay dos tipos de motores: Corredor, en el que los imanes del rotor están dentro del estator con bobinados, y Outrunner, en el que los imanes se encuentran en el exterior y giran alrededor de un estator fijo con bobinados.

esquema Corredor generalmente se utiliza para motores de alta velocidad con un pequeño número de polos. Outrunner si es necesario, obtenga un motor de par alto con una velocidad relativamente baja. Estructuralmente, los Inrunners son más simples debido a que el estator fijo puede servir como carcasa. Se pueden montar dispositivos de montaje en él. En el caso de los Outrunners, toda la parte exterior gira. El motor está sujeto por un eje fijo o partes del estator. En el caso de una rueda de motor, la fijación se realiza por el eje fijo del estator, los hilos se conducen al estator a través del eje hueco.

imanes y polos

El número de polos en el rotor es par. La forma de los imanes utilizados suele ser rectangular. Los imanes cilíndricos se usan con menos frecuencia. Se instalan con polos alternos.

El número de imanes no siempre corresponde al número de polos. Varios imanes pueden formar un polo:

En este caso, 8 imanes forman 4 polos. El tamaño de los imanes depende de la geometría del motor y de las características del motor. Cuanto más fuertes sean los imanes utilizados, mayor será el momento de fuerza desarrollado por el motor en el eje.

Los imanes del rotor se fijan con un adhesivo especial. Menos comunes son los diseños con un soporte magnético. El material del rotor puede ser conductor magnético (acero), conductor no magnético (aleaciones de aluminio, plásticos, etc.), combinado.

Devanados y dientes

El devanado de un motor trifásico sin escobillas se realiza con un alambre de cobre. El cable puede ser de un solo núcleo o constar de varios núcleos aislados. El estator está hecho de varias láminas de acero conductor magnético plegadas juntas.

El número de dientes del estator debe dividirse por el número de fases. aquellos. para un motor trifásico sin escobillas, el número de dientes del estator debe ser divisible por 3. El número de dientes del estator puede ser mayor o menor que el número de polos del rotor. Por ejemplo, hay motores con esquemas: 9 dientes/12 imanes; 51 dientes / 46 imanes.

Un motor con un estator de 3 dientes se usa muy raramente. Dado que solo funcionan dos fases en cualquier momento (cuando se enciende una estrella), las fuerzas magnéticas no actúan sobre el rotor de manera uniforme en toda la circunferencia (ver Fig.).

Las fuerzas que actúan sobre el rotor intentan deformarlo, lo que provoca un aumento de las vibraciones. Para eliminar este efecto, el estator está hecho con una gran cantidad de dientes y el devanado se distribuye sobre los dientes de toda la circunferencia del estator de la manera más uniforme posible.

En este caso, las fuerzas magnéticas que actúan sobre el rotor se anulan entre sí. No hay desequilibrio.

Opciones para la distribución de devanados de fase por dientes de estator

Opción de bobinado para 9 dientes.

Opción de bobinado para 12 dientes.

En los diagramas anteriores, el número de dientes se elige de tal manera que divisible no solo por 3. por ejemplo, cuando 36 dientes contabilizados 12 dientes por fase. 12 dientes se pueden distribuir de la siguiente manera:

El esquema más preferido es el de 6 grupos de 2 dientes.

existe motor con 51 dientes en el estator! 17 dientes por fase. 17 es un numero primo, solo es divisible por 1 y por sí mismo. ¿Cómo distribuir el bobinado sobre los dientes? Por desgracia, no pude encontrar ejemplos y técnicas en la literatura que ayudarían a resolver este problema. Resultó que el devanado se distribuyó de la siguiente manera:

Considere un circuito de bobinado real.

Tenga en cuenta que el bobinado tiene diferentes direcciones de bobinado en diferentes dientes. Las diferentes direcciones de bobinado se indican con letras mayúsculas y mayúsculas. Los detalles sobre el diseño de devanados se pueden encontrar en la literatura que se ofrece al final del artículo.

El devanado clásico se realiza con un cable para una fase. Aquellos. todos los devanados en los dientes de una fase están conectados en serie.

Los devanados de los dientes también se pueden conectar en paralelo.

También puede haber inclusiones combinadas.

La conexión en paralelo y combinada permite reducir la inductancia del devanado, lo que conduce a un aumento de la corriente del estator (por lo tanto, la potencia) y la velocidad del motor.

Facturaciones eléctricas y reales

Si el rotor del motor tiene dos polos, entonces con una vuelta completa del campo magnético en el estator, el rotor da una vuelta completa. Con 4 polos, se necesitan dos vueltas del campo magnético en el estator para girar el eje del motor una vuelta completa. Cuanto mayor sea el número de polos del rotor, más revoluciones eléctricas se requieren para girar el eje del motor una revolución. Por ejemplo, tenemos 42 imanes en el rotor. Para hacer girar el rotor una revolución, se requieren 42/2 = 21 revoluciones eléctricas. Esta propiedad se puede utilizar como una especie de reductor. Al seleccionar el número requerido de polos, puede obtener un motor con las características de velocidad deseadas. Además, será necesaria una comprensión de este proceso para nosotros en el futuro, al elegir los parámetros del controlador.

Sensores de posición

El diseño de los motores sin sensores se diferencia de los motores con sensores solo en la ausencia de estos últimos. No hay otras diferencias fundamentales. Los sensores de posición más comunes basados ​​en el efecto Hall. Los sensores responden a un campo magnético, por lo general se ubican en el estator de tal forma que son afectados por los imanes del rotor. El ángulo entre los sensores debe ser de 120 grados.

Significa grados "eléctricos". Aquellos. para un motor multipolar, la disposición física de los sensores podría ser:

A veces, los sensores están ubicados fuera del motor. Aquí hay un ejemplo de la ubicación de los sensores. De hecho, era un motor sin sensores. De una manera tan simple, estaba equipado con sensores de pasillo.

En algunos motores, los sensores están montados en un dispositivo especial que le permite mover los sensores dentro de ciertos límites. Con la ayuda de dicho dispositivo, se establece el tiempo. Sin embargo, si el motor requiere reversa (rotación en la dirección opuesta), se requerirá un segundo conjunto de sensores configurados para reversa. Dado que el tiempo no es crítico al arrancar y a bajas revoluciones, puede configurar los sensores en el punto cero y ajustar el ángulo de avance mediante programación cuando el motor comienza a girar.

Características principales del motor.

Cada motor se calcula para requisitos específicos y tiene las siguientes características principales:

• Modo de trabajo para el que está diseñado el motor: a largo plazo o a corto plazo. Largo modo de funcionamiento implica que el motor puede funcionar durante horas. Dichos motores se calculan de tal manera que la transferencia de calor al medio ambiente es mayor que la liberación de calor del propio motor. En este caso, no se calentará. Ejemplo: accionamiento de ventilación, escalera mecánica o cinta transportadora. Término corto - implica que el motor se encenderá durante un breve período durante el cual no tendrá tiempo de calentarse hasta la temperatura máxima, seguido de un largo período durante el cual el motor tendrá tiempo de enfriarse. Ejemplo: accionamiento de ascensor, máquinas de afeitar eléctricas, secadores de pelo.
• Resistencia del devanado del motor. La resistencia del devanado del motor afecta la eficiencia del motor. Cuanto menor sea la resistencia, mayor será la eficiencia. Al medir la resistencia, puede descubrir la presencia de un circuito entre vueltas en el devanado. La resistencia del devanado del motor es de milésimas de ohm. Para medirlo, se requiere un dispositivo especial o una técnica de medición especial.
• Tensión máxima de funcionamiento. La tensión máxima que puede soportar el devanado del estator. El voltaje máximo está relacionado con el siguiente parámetro.
• RPM máx.. A veces indican no la velocidad máxima, sino kv- el número de revoluciones del motor por voltio sin carga en el eje. Multiplicando esta cifra por el voltaje máximo, obtenemos la velocidad máxima del motor sin carga en el eje.
• Corriente máxima. La corriente de bobinado máxima permitida. Como regla general, también se indica el tiempo durante el cual el motor puede soportar la corriente especificada. La limitación de corriente máxima está asociada a un posible sobrecalentamiento del devanado. Por lo tanto, a temperaturas ambiente bajas, el tiempo de funcionamiento real con la corriente máxima será mayor y, en climas cálidos, el motor se quemará antes.
• Máxima potencia del motor. Directamente relacionado con el parámetro anterior. Esta es la potencia máxima que el motor puede desarrollar durante un corto período de tiempo, generalmente unos segundos. Con un funcionamiento prolongado a la máxima potencia, el sobrecalentamiento del motor y su falla son inevitables.
• Potencia nominal. La potencia que el motor puede desarrollar durante todo el tiempo de encendido.
• Ángulo de avance de fase (sincronización). El devanado del estator tiene algo de inductancia, lo que ralentiza el crecimiento de la corriente en el devanado. La corriente alcanzará su máximo después de un tiempo. Para compensar este retraso, el cambio de fase se realiza con cierto adelanto. Similar al encendido en un motor de combustión interna, donde el tiempo de encendido se establece teniendo en cuenta el tiempo de encendido del combustible.

También debe prestar atención al hecho de que con la carga nominal no obtendrá la velocidad máxima en el eje del motor. kv indicado para un motor descargado. Al alimentar el motor con baterías, se debe tener en cuenta el "hundimiento" del voltaje de suministro bajo carga, que a su vez también reducirá la velocidad máxima del motor.