A kefe nélküli villanymotor működése azon alapul elektromos hajtások, mágneses forgó mezőt hoz létre. Jelenleg többféle eszköz létezik, amelyek rendelkeznek különféle jellemzők. A technológia fejlődésével és a nagy koercitivitással és megfelelő szintű mágneses telítettséggel jellemezhető új anyagok felhasználásával lehetővé vált erős mágneses tér és ennek eredményeként új típusú szelepszerkezetek előállítása, amelyekben van nincs tekercselés a rotorelemeken vagy az önindítón. A félvezető típusú kapcsolók széles körben elterjedt használata nagy teljesítményűÉs ésszerű költség felgyorsította az ilyen tervek létrehozását, megkönnyítette a végrehajtást és kiküszöbölte a váltás sok nehézségét.

Működés elve

A megnövekedett megbízhatóságot, az alacsonyabb árat és az egyszerűbb gyártást a mechanikus kapcsolóelemek, a forgórész tekercsek és az állandó mágnesek hiánya biztosítja. Ugyanakkor a hatékonyság növelése lehetséges a kollektorrendszer súrlódási veszteségeinek csökkenése miatt. A kefe nélküli motor váltakozó vagy folyamatos árammal működhet. Az utolsó lehetőség észrevehető hasonlóságot mutat az övével jellemző tulajdonság a mágneses forgótér kialakítása és az impulzusáram alkalmazása. Azon alapul elektronikus kapcsoló, ami növeli a tervezés bonyolultságát.

Pozíció számítás

Az impulzus generálása történik vezérlő rendszer a forgórész helyzetét jelző jelzés után. A feszültség és a táplálás mértéke közvetlenül függ a motor forgási sebességétől. Az önindítóban található érzékelő érzékeli a forgórész helyzetét, és elektromos jelet küld. Az érzékelő közelében elhaladó mágneses pólusokkal együtt a jel amplitúdója megváltozik. Léteznek szenzor nélküli helyzetmeghatározási módszerek is, ezek közé tartoznak az áramátadási pontok és a jelátalakítók. A bemeneti kapcsokon található PWM változó feszültségszintet és teljesítményszabályozást biztosít.

Állandó mágneses forgórésznél nincs szükség áramellátásra, így a rotor tekercsében nincs veszteség. A csavarhúzó kefe nélküli motorja más alacsony szint a tekercsek és a gépesített kollektor hiánya által biztosított tehetetlenség. Így lehetővé vált a nagy sebességű használat szikra és elektromágneses zaj nélkül. Nagy áramértékek és könnyebb hőelvezetés érhető el, ha fűtőköröket helyeznek el az állórészen. Érdemes megjegyezni, hogy egyes modelleken elektronikus beépített egység található.

Mágneses elemek

A mágnesek elhelyezése a motor méretétől függően változhat, például a pólusokon vagy az egész forgórészen. Kiváló minőségű mágnesek készítése több erő lehetséges a neodímium bórral és vassal kombinálva. Annak ellenére nagy teljesítményű művelet, kefe nélküli motor csavarhúzókhoz állandó mágnesek van néhány hátránya, beleértve a mágneses jellemzők elvesztését magas hőmérsékleten. De különböznek nagyobb hatékonyságés a veszteségek hiánya azokhoz a gépekhez képest, amelyek kialakításában tekercs van.

Az inverter impulzusai határozzák meg a mechanizmust. Állandó betáplálási frekvencia mellett a motor állandó fordulatszámon működik nyitott hurkú rendszerben. Ennek megfelelően a forgási sebesség a tápfrekvencia szintjétől függően változik.

Jellemzők

Beállított üzemmódokban működik, és egy kefeanalóg funkcióval rendelkezik, amelynek sebessége az alkalmazott feszültségtől függ. A mechanizmusnak számos előnye van:

• nincs változás a mágnesezés és az áramszivárgás során;
• megfelelés a forgási sebesség és maga a nyomaték között;
• a fordulatszámot nem korlátozza a kommutátor és a forgórész elektromos tekercsének befolyásolása;
• nincs szükség kommutátorra és gerjesztő tekercsre;
• A használt mágnesek könnyűek és kompakt méretűek;
• nagy erőnyomaték;
• energiatelítettség és hatékonyság.

Használat

Az állandó mágneses egyenáram főleg az 5 kW-on belüli teljesítményű készülékekben található. Erősebb berendezésekben használatuk irracionális. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a mágnesek a motorokban ebből a típusból különösen érzékenyek magas hőmérsékletekés erős mezőket. Az indukciós és kefés opcióknak nincsenek ilyen hátrányai. A motorokat aktívan használják autók vezetnek az elosztó súrlódásának hiánya miatt. A jellemzők közül ki kell emelni a nyomaték és az áram egyenletességét, amely biztosítja az akusztikus zaj csökkentését.

Bizonyára minden kezdőnek, aki először kötötte össze életét rádióvezérlésű elektromos modellekkel, a töltelék gondos tanulmányozása után van kérdése. Mi az a kollektor (csiszolt) és? Melyiket érdemesebb feltenni rádióvezérlésű elektromos modelljére?

A szálcsiszolt motorok, amelyeket oly gyakran használnak rádióvezérlésű elektromos modellek meghajtására, csak két kimenő tápvezetékkel rendelkeznek. Az egyik a „+”, a másik a „-”. Viszont a fordulatszám-szabályozóhoz csatlakoznak. A kommutátormotor szétszerelése után mindig talál 2 ívelt mágnest, egy tengelyt egy armatúrával, amelyre egy rézmenet (huzal) van feltekerve, ahol a tengely egyik oldalán fogaskerék, a másik oldalon van lemezekből összeállított kollektor, amely tiszta rezet tartalmaz.

A kommutátoros motor működési elve

Az elektromos áram (egyenáram vagy egyenáram), amely az armatúra tekercsébe lép be (a számtól függően mindegyiknél), elektromágneses mezőt hoz létre bennük, amelynek egyik oldalán déli, a másikon északi pólus található.

Sokan tudják, ha veszel bármilyen két mágnest és elhelyezed őket mint a rudak egymáshoz, akkor semmiben nem egyeznek meg, és ha ellentétes névvel vannak elhelyezve, akkor úgy ragaszkodnak, hogy nem mindig lehet szétválasztani őket.

Tehát ez az elektromágneses mező, amely az armatúra tekercseinek bármelyikében keletkezik, és kölcsönhatásba lép az állórész mágneseinek mindegyik pólusával, magát az armatúrát hajtja (forgatja). Ezután az áram áthalad a kommutátoron és a következő tekercsre áramlik, és így egymás után az egyik armatúra tekercsről a másikra haladva az elektromos motor tengelye együtt forog az armatúrával, de csak addig, amíg feszültség van rá.

Egy szabványos kommutátormotorban az armatúrának három pólusa van (három tekercselés) - ez úgy történik, hogy a motor ne „ragadjon” egy helyzetben.

A kommutátoros motorok hátrányai

A kommutátoros motorok önmagukban jól végzik a dolgukat, de ez csak addig a pillanatig, amíg fel nem merül az igény, hogy a kimeneten a lehető legnagyobb sebességet kapják tőlük. Ugyanazokról a kefékről szól, amelyeket fent említettünk. Mivel mindig szoros kapcsolatban állnak a kollektorral, ennek eredményeként MagassebességÉrintkezésük helyén súrlódás lép fel, ami a jövőben mindkettő gyors kopását okozza, és ezt követően a hatékony elektromos teljesítmény elvesztéséhez vezet. motor. Ez az ilyen motorok legjelentősebb hátránya, amely megcáfolja minden pozitív tulajdonságát.

Kefe nélküli motor működési elve

Itt minden fordítva van az ilyen típusú motorokból hiányzik a kefe és a kommutátor. A bennük lévő mágnesek szigorúan a tengely körül helyezkednek el, és rotorként működnek. Körülötte tekercseket helyeznek el, amelyeknek már több mágneses pólusa van. A kefe nélküli motorok forgórészére úgynevezett szenzort (érzékelőt) szerelnek fel, amely figyeli annak helyzetét, és továbbítja ezt az információt a processzornak, amely egy forgási sebesség-szabályozóval együtt működik (a rotor helyzetére vonatkozó adatcsere több mint 100 alkalommal történik) másodpercenkénti alkalommal). Ennek eredményeként többet kapunk zökkenőmentes működés maga a motor maximális hatásfokkal.

A kefe nélküli motorok lehetnek érzékelővel vagy anélkül. Az érzékelő hiánya kissé csökkenti a motor hatékonyságát, így hiányuk valószínűleg nem zavarja a kezdőt, de az árcédula kellemesen meglep. Könnyű megkülönböztetni őket egymástól. Az érzékelővel ellátott motorok a 3 vastag tápvezetéken kívül egy további vékony kábellel is rendelkeznek, amely a fordulatszám-szabályozóhoz megy. Kezdőknek és amatőröknek sem szabad szenzoros motorokat üldözniük, mert csak a profik fogják értékelni a bennük rejlő lehetőségeket, míg mások egyszerűen túlfizetnek, és jelentősen.

A kefe nélküli motorok előnyei

Szinte nincs kopó alkatrész. Miért „majdnem”, mert a forgórész tengelye csapágyakra van felszerelve, amelyek viszont hajlamosak elhasználódni, de az élettartamuk rendkívül hosszú, a cserélhetőségük pedig nagyon egyszerű. Az ilyen motorok nagyon megbízhatóak és hatékonyak. A forgórész helyzetszabályozó érzékelője fel van szerelve. A kommutátoros motorokon a kefék működését mindig szikraképződés kíséri, ami ezt követően zavart okoz a rádióberendezések működésében. Tehát a gyűjtő nélküliek esetében, amint azt már megérti, ezek a problémák kizártak. Nincs súrlódás, nincs túlmelegedés, ami szintén jelentős előny. Összehasonlítva kommutátoros motorok működés közben nem igényel további karbantartást.

A kefe nélküli motorok hátrányai

Az ilyen motoroknak csak egy mínuszuk van, ez az ár. De ha a másik oldalról nézi, és figyelembe veszi azt a tényt, hogy a működés azonnal megszabadítja a tulajdonost az olyan problémáktól, mint a rugók, armatúrák, kefék, kommutátorok cseréje, akkor könnyen az utóbbit részesíti előnyben.

Az egyik ok, amiért a tervezők érdeklődést mutatnak a kefe nélküli villanymotorok iránt, az, hogy kis méretű, nagy sebességű motorokra van szükség. Ezen túlmenően ezek a motorok nagyon precíz pozicionálással rendelkeznek. A kialakítás mozgatható rotorral és állórészrel rendelkezik. A rotor egy vagy több állandó mágnest tartalmaz, amelyek meghatározott sorrendben helyezkednek el. Az állórész tekercseket tartalmaz, amelyek mágneses teret hoznak létre.

Még egy jellemzőt meg kell jegyezni - a kefe nélküli villanymotorok belül és kívül is rendelkezhetnek armatúrával. Ezért a két tervezési típusnak különböző területeken lehet sajátos alkalmazása. A horgony belsejében történő elhelyezésekor nagyon el lehet érni Magassebesség forgás, így az ilyen motorok nagyon jól működnek a hűtőrendszerek kialakításában. Külső forgórészes hajtás felszerelése esetén nagyon precíz pozicionálás érhető el, valamint nagy ellenállás a túlterhelésekkel szemben. Nagyon gyakran használnak ilyen motorokat robotikában, orvosi berendezésekben és frekvenciaprogram-vezérlésű szerszámgépekben.

Hogyan működnek a motorok

Kefe nélküli villanymotor forgórészének meghajtására egyenáram speciális mikrokontrollert kell használnia. Nem futtatható ugyanúgy, mint a szinkron ill aszinkron gép. Mikrokontroller segítségével a motor tekercseit úgy lehet bekapcsolni, hogy az állórészen és az armatúrán a mágneses térvektorok irányai merőlegesek legyenek.

Vagyis egy meghajtó segítségével szabályozható, hogy egy kefe nélküli motor forgórészére melyik hat. Az armatúra mozgatásához helyes kommutációt kell végrehajtani az állórész tekercseiben. Sajnos nem lehet egyenletes forgásszabályozást biztosítani. De nagyon gyorsan növelheti az elektromos motor forgórészét.

Különbségek a kefés és a kefe nélküli motorok között

A fő különbség az, hogy a kefe nélküli elektromos motoroknál a forgórészen nincs tekercs. A kommutátoros villanymotorok forgórészein tekercsek vannak. De állandó mágnesek vannak felszerelve a motor álló részére. Ezenkívül a rotorra egy speciálisan kialakított kollektor van felszerelve, amelyhez grafitkefék vannak csatlakoztatva. Segítségükkel feszültséget kap a forgórész tekercselése. A kefe nélküli villanymotor működési elve is jelentősen eltér.

Hogyan működik a gyűjtőgép?

A kommutátormotor indításához feszültséget kell adni a terepi tekercsre, amely közvetlenül az armatúrán található. Ilyenkor állandó mágneses tér jön létre, amely kölcsönhatásba lép az állórészen lévő mágnesekkel, aminek hatására az armatúra és a hozzá kapcsolódó kollektor forog. Ebben az esetben a következő tekercs áramellátása történik, és a ciklus megismétlődik.

A forgórész forgási sebessége közvetlenül függ attól, hogy milyen erős a mágneses tér, ill utolsó jellemzője közvetlenül a feszültségtől függ. Ezért a forgási sebesség növeléséhez vagy csökkentéséhez szükséges a tápfeszültség megváltoztatása.

A fordított megvalósításhoz csak a motorcsatlakozás polaritását kell megváltoztatni. Az ilyen vezérléshez nincs szükség speciális mikrokontrollerekre, a forgási sebességet normál változó ellenállással módosíthatja.

A kefe nélküli gépek jellemzői

De a kefe nélküli villanymotor vezérlése lehetetlen speciális vezérlők használata nélkül. Ez alapján megállapíthatjuk, hogy az ilyen típusú motorok nem használhatók generátorként. A szabályozás hatékonysága érdekében a rotor helyzete több Hall-érzékelővel is nyomon követhető. Az ilyen egyszerű eszközök segítségével jelentősen javítható a teljesítmény, de az elektromos motor költsége többszörösére nő.

Kefe nélküli motorok indítása

Nincs értelme saját kezűleg mikrokontrollereket gyártani a legjobb lehetőség Kiderül, hogy egy kész terméket vásárolnak, bár kínait. De a választás során be kell tartania a következő ajánlásokat:

1. Ügyeljen a maximálisan megengedett áramerősségre. Ez a lehetőség biztosan jól jön különféle típusok meghajtó működése. A jellemzőt a gyártók gyakran közvetlenül a modellnévben jelzik. Nagyon ritkán olyan csúcs üzemmódokra jellemző értékek jelennek meg, amelyekben a mikrokontroller hosszú ideig nem tud működni.
2. A folyamatos működéshez figyelembe kell venni a maximális tápfeszültséget.
3. Ügyeljen arra, hogy vegye figyelembe a mikrokontroller összes belső áramkörének ellenállását.
4. Figyelembe kell venni maximális szám fordulatszám, ami ennek a mikrokontrollernek a működésére jellemző. Felhívjuk figyelmét, hogy a maximális sebességet nem tudja növelni, mivel a korlátozás szoftverszinten történik.
5. A mikrokontroller eszközök olcsó modelljei impulzusok 7...8 kHz tartományban vannak. A drága másolatok újraprogramozhatók, és ez a paraméter 2-4-szeresére nő.

Próbáljon meg minden paraméter szerint kiválasztani a mikrokontrollereket, mivel ezek befolyásolják az elektromos motor által kifejlesztett teljesítményt.

Hogyan történik az irányítás?

Az elektronikus vezérlőegység lehetővé teszi a hajtás tekercseinek kapcsolását. A kapcsolási nyomaték meghatározásához a vezető figyeli a forgórész helyzetét a hajtásra szerelt Hall-érzékelő segítségével.

Ha nincsenek ilyen eszközök, akkor le kell olvasni a fordított feszültséget. Az állórész tekercseiben keletkezik, amelyekhez nincs csatlakoztatva Ebben a pillanatban idő. A vezérlő egy hardver- és szoftverkomplexum, amely lehetővé teszi az összes változás figyelését és a kapcsolási sorrend lehető legpontosabb beállítását.

Háromfázisú kefe nélküli motorok

A repülőgépmodellek sok kefe nélküli villanymotorja egyenárammal működik. De vannak olyan háromfázisú egységek is, amelyekbe konvertereket telepítenek. től engedélyezik DC feszültség hozzon létre háromfázisú impulzusokat.

A munka a következőképpen zajlik:

1. Az „A” tekercs pozitív értékű impulzusokat kap. A "B" tekercsen - negatív értékkel. Ennek eredményeként a horgony elkezd mozogni. Az érzékelők rögzítik az elmozdulást, és jelet küldenek a vezérlőnek a következő kapcsolás végrehajtására.
2. Az „A” tekercs kikapcsol, és pozitív impulzus érkezik a „C” tekercsre. A "B" tekercs kapcsolása nem változik.
3. Pozitív impulzust küld a „C” tekercs, és negatív impulzust az „A”-ra.
4. Ezután az „A” és „B” pár működésbe lép. Pozitív negatív impulzusértékeket adnak nekik.
5. Ezután a pozitív impulzus ismét a „B” tekercsre, a negatív impulzus a „C”-re kerül.
6. Tovább utolsó szakasza Az „A” tekercs be van kapcsolva, amelyhez pozitív impulzus érkezik, a negatív pedig a C-be kerül.

És ezután az egész ciklus megismétlődik.

A használat előnyei

Készítsd el magad kefe nélküli villanymotor nehéz, a mikrokontrolleres vezérlés megvalósítása pedig szinte lehetetlen. Ezért a legjobb, ha kész ipari mintákat használ. De ügyeljen arra, hogy vegye figyelembe azokat az előnyöket, amelyeket a hajtás a kefe nélküli elektromos motorok használatakor kap:

1. Lényegében nagyobb erőforrás mint a gyűjtőgépeké.
2. Magas szintű hatékonyság.
3. A teljesítmény nagyobb, mint a kommutátoros motoroké.
4. A forgási sebesség sokkal gyorsabban nő.
5. Működés közben nem keletkeznek szikra, így nagy tűzveszélyes környezetben is használhatók.
6. Nagyon könnyű kezelhetőség hajtás.
7. Működés közben nincs szükség további alkatrészek használatára a hűtéshez.

A hiányosságok közül kiemelhetjük nagyon magas ár, ha a kontroller árát is figyelembe veszed. Egy ilyen villanymotort még rövid időre sem lehet bekapcsolni, hogy ellenőrizzük a működését. Ezenkívül az ilyen motorok javítása sokkal nehezebb a tervezési jellemzőik miatt.

Közzétéve 2013.11.04

Megosztott eszköz (Inrunner, Outrunner)

Démon csiszolt motor A DC egy állandó mágneses forgórészből és egy tekercses állórészből áll. Kétféle motor létezik: Inrunner, amelyben a forgórész mágnesei az állórész belsejében helyezkednek el tekercseléssel, és Fullajtár, amelyben a mágnesek kívül helyezkednek el, és egy tekercses állórész körül forognak.

Rendszer Inrunneráltalában használják nagy sebességű motorok kevés oszloppal. Fullajtár ha szükséges, szerezzen be egy nagy nyomatékú, viszonylag alacsony fordulatszámú motort. Szerkezetileg az Inrunnerek egyszerűbbek, mivel egy álló állórész házként szolgálhat. Rögzítő eszközök szerelhetők rá. Az Outrunnerek esetében a teljes külső forog. A motor rögzítése fix tengellyel vagy állórészrészekkel történik. Kerekes motor esetén a szerelés az állórész fix tengelyére történik, a vezetékeket az üreges tengelyen keresztül vezetik az állórészhez.

Mágnesek és pólusok

A rotor pólusainak száma páros. A használt mágnesek alakja általában téglalap alakú. A hengeres mágneseket ritkábban használják. Váltakozó oszlopokkal vannak felszerelve.

A mágnesek száma nem mindig felel meg a pólusok számának. Több mágnes is alkothat egy pólust:

Ebben az esetben 8 mágnes 4 pólust alkot. A mágnesek mérete a motor geometriájától és a motor jellemzőitől függ. Minél erősebbek a használt mágnesek, annál nagyobb nyomatékot fejleszt a motor a tengelyen.

A rotor mágnesei speciális ragasztóval vannak rögzítve. A mágnestartóval ellátott kivitelek ritkábban fordulnak elő. A rotor anyaga lehet mágnesesen vezető (acél), nem mágneses vezető (alumíniumötvözetek, műanyagok stb.), vagy kombinált.

Tekercsek és fogak

A háromfázisú kefe nélküli motor tekercselése rézhuzalból készül. A vezeték lehet egymagos vagy több szigetelt vezetékből állhat. Az állórész több mágneses vezetőképes acéllemezből készül, amelyek össze vannak hajtva.

Az állórész fogainak számát el kell osztani a fázisok számával. azok. háromfázisú kefe nélküli motorhoz állórészfogak száma oszthatónak kell lennie 3-mal. Az állórész fogainak száma lehet nagyobb vagy kisebb, mint a forgórész pólusainak száma. Például léteznek motorok a következő sémákkal: 9 fog/12 mágnes; 51 fog/46 mágnes.

A 3 fogú állórésszel rendelkező motorokat rendkívül ritkán használják. Mivel egy adott időpontban csak két fázis működik (ha egy csillag bekapcsolja), a mágneses erők nem egyenletesen hatnak a rotorra a teljes kerületen (lásd az ábrát).

A forgórészre ható erők megpróbálják torzítani, ami megnövekedett vibrációhoz vezet. Ennek a hatásnak a kiküszöbölése érdekében az állórész nagy számú foggal készül, és a tekercselés a lehető legegyenletesebben oszlik el az állórész teljes kerületének fogai között.

Ebben az esetben a rotorra ható mágneses erők kioltják egymást. Nincs egyensúlyhiány.

Lehetőségek a fázistekercsek elosztására az állórész fogai között

9 fogú tekercselési lehetőség

12 fogú tekercselési lehetőség

A fenti ábrákon a fogak számát úgy választjuk meg, hogy az nem csak 3-mal osztható. Például mikor 36 a fogak teszik ki 12 fogak fázisonként. A 12 fogat így lehet elosztani:

A legelőnyösebb séma 6 2 fogból álló csoport.

Létezik motor 51 fogas az állórészen! 17 fog fázisonként. A 17 egy prímszám, csak 1-gyel és önmagával osztható teljesen. Hogyan kell elosztani a tekercset a fogak között? Sajnos a szakirodalomban nem találtam olyan példát vagy technikát, amely segítené a probléma megoldását. Kiderült, hogy a tekercselés a következőképpen oszlik meg:

Tekintsünk egy valódi tekercselési áramkört.

Vegye figyelembe, hogy a tekercselés különböző tekercselési irányokkal rendelkezik a különböző fogakon. A különböző tekercselési irányokat nagy- és nagybetűk jelzik. A tekercsek kialakításáról a cikk végén található szakirodalomban olvashat részletesen.

A klasszikus tekercselés egy vezetékkel készül egy fázishoz. Azok. az egyik fázis fogain lévő összes tekercs sorba van kötve.

A fogak tekercselése párhuzamosan is csatlakoztatható.

Lehetnek kombinált zárványok is

A párhuzamos és kombinált csatlakozás lehetővé teszi a tekercs induktivitásának csökkentését, ami az állórész áramának (és ezáltal a teljesítménynek) és a motor forgási sebességének növekedéséhez vezet.

Elektromos és valós sebesség

Ha a motor forgórészének két pólusa van, akkor az állórész mágneses mezőjének egy teljes fordulatával a forgórész egy teljes fordulat. 4 pólus esetén a motor tengelyének egy teljes fordulattal történő elforgatásához az állórészen lévő mágneses tér két fordulatára van szükség. Minél több a rotor pólusa, annál több elektromos fordulat szükséges a motor tengelyének fordulatonkénti forgatásához. Például 42 mágnes van a forgórészen. A forgórész egy fordulattal történő elforgatásához 42/2 = 21 elektromos fordulat szükséges. Ez a tulajdonság egyfajta reduktorként használható. Miután felvette szükséges mennyiség pólusok, akkor kap egy motort a kívánt sebesség jellemzői. Ezenkívül a jövőben szükségünk lesz ennek a folyamatnak a megértésére a vezérlőparaméterek kiválasztásakor.

Helyzetérzékelők

Az érzékelő nélküli motorok kialakítása csak az utóbbi hiányában tér el az érzékelős motoroktól. Mások alapvető különbségek Nem. A leggyakoribb helyzetérzékelők a Hall-effektuson alapulnak. Az érzékelők mágneses térre reagálnak, általában az állórészen vannak elhelyezve, így a rotor mágnesei hatással vannak rájuk. Az érzékelők közötti szögnek 120 fokosnak kell lennie.

Ez az „elektromos” fokozatokra vonatkozik. Azok. többpólusú motor esetén az érzékelők fizikai elrendezése a következő lehet:

Néha az érzékelők a motoron kívül helyezkednek el. Íme egy példa az érzékelők elhelyezkedésére. Valójában egy érzékelő nélküli motor volt. Így egyszerű módon hall-érzékelőkkel volt felszerelve.

Egyes motorokon érzékelők vannak felszerelve speciális eszköz, amely lehetővé teszi az érzékelők bizonyos határokon belüli mozgatását. Egy ilyen eszköz segítségével beállítják az időzítési szöget. Ha azonban a motor hátramenetet igényel (befelé forgatás hátoldal), szüksége lesz egy második, hátramenethez konfigurált érzékelőkészletre. Mivel az időzítésnek nincs döntő jelentőségű induláskor és alacsony fordulatszám, beállíthatja az érzékelőket a nulla pontra, és programozottan beállíthatja az előretolási szöget, amikor a motor elkezd forogni.

A motor fő jellemzői

Minden motort úgy terveztek, hogy megfeleljen a speciális követelményeknek, és a következő fő jellemzőkkel rendelkezik:

• Üzemmód amelyre a motort tervezték: hosszú távú vagy rövid távú. Hosszúüzemmód azt jelenti, hogy a motor órákon át üzemelhet. Az ilyen motorokat úgy tervezték, hogy a környezet hőkibocsátása magasabb legyen, mint magának a motornak a hőkibocsátása. Ebben az esetben nem fog felmelegedni. Példa: szellőztetés, mozgólépcső vagy szállítószalag meghajtás. Rövid időszak - azt jelenti, hogy a motort rövid ideig bekapcsolják, amely alatt nem lesz ideje felmelegedni a maximális hőmérsékletre, majd egy hosszú időszak következik, amely alatt a motornak van ideje lehűlni. Példa: lifthajtás, elektromos borotvák, hajszárítók.
• Motor tekercsellenállás. A motor tekercsellenállása befolyásolja A motor hatékonysága. Minél kisebb az ellenállás, annál nagyobb a hatékonyság. Az ellenállás mérésével megtudhatja, hogy van-e interturn rövidzár a tekercsben. A motor tekercsellenállása ezred ohm. Méréséhez speciális eszköz vagy speciális mérési technika szükséges.
• Maximális üzemi feszültség. A maximális feszültség, amelyet az állórész tekercselése képes ellenállni. A maximális feszültség a következő paraméterhez kapcsolódik.
• Maximális sebesség. Néha nem jeleznek maximális sebesség, A Kv – a motor fordulatszáma voltonként a tengely terhelése nélkül. Ezt a mutatót megszorozva a maximális feszültséggel, megkapjuk a maximális motorfordulatszámot a tengely terhelése nélkül.
• Maximális áramerősség. Maximális megengedett áramerősség tekercsek Általában az az idő is megjelenik, amely alatt a motor ellenáll a megadott áramerősségnek. A maximális áramkorlátozás a tekercs esetleges túlmelegedéséhez kapcsolódik. Ezért mikor alacsony hőmérsékletek környezet valós idejű munkavégzés maximális áramerősség több lesz, meleg időben pedig hamarabb kiég a motor.
• Maximális motorteljesítmény. Közvetlenül az előző paraméterhez kapcsolódik. Ez az a csúcsteljesítmény, amelyet a motor rövid ideig, általában néhány másodpercig képes produkálni. Nál nél hosszú munka tovább maximális teljesítmény A motor túlmelegedése és meghibásodása elkerülhetetlen.
• Névleges teljesítmény. Az a teljesítmény, amelyet a motor a teljes kapcsolási idő alatt képes kifejleszteni.
• Fáziselőtolási szög (időzítés). Az állórész tekercsének van némi induktivitása, ami lelassítja az áram növekedését a tekercsben. Az áramerősség egy idő után eléri a maximumát. Ennek a késleltetésnek a kompenzálására a fáziskapcsolást némi előrelépéssel hajtják végre. Hasonló a gyújtáshoz a motorban belső égés, ahol a gyújtás időzítése az üzemanyag gyújtási idejének figyelembevételével kerül beállításra.

Arra is figyelni kell, hogy névleges terhelésnél nem lesz maximális fordulatszám a motor tengelyén. Kv terheletlen motorhoz javasolt. Amikor a motort akkumulátorról táplálja, figyelembe kell venni a tápfeszültség terhelés alatti „leesését”, ami viszont csökkenti a motor maximális fordulatszámát is.

Közzétéve 2013.03.19

Ezzel a cikkel a kefe nélküli egyenáramú motorokról szóló publikációk sorozatát kezdem. Hozzáférhető nyelven leírom Általános információ, eszköz, vezérlési algoritmusok kefe nélküli motorhoz. Figyelembe kell venni különböző típusok motorok, példák a szabályozó paraméterek kiválasztására. Ismertetem a szabályozó készülékét és működési algoritmusát, a teljesítménykapcsolók kiválasztásának módját és a szabályozó főbb paramétereit. A publikációk logikus következtetése a szabályozó diagram lesz.

A kefe nélküli motorok széles körben elterjedtek az elektronika fejlődésének köszönhetően, beleértve az olcsó teljesítménytranzisztoros kapcsolók megjelenését. Az erős neodímium mágnesek megjelenése is fontos szerepet játszott.

Nem szabad azonban mérlegelni kefe nélküli motorúj. A kefe nélküli motor ötlete az elektromosság hajnaláig nyúlik vissza. De a technológia elérhetetlensége miatt 1962-ig várt a maga idejére, amikor is megjelent az első kereskedelmi forgalomban kapható kefe nélküli egyenáramú motor. Azok. Több mint fél évszázada léteznek különféle soros megvalósítások az ilyen típusú elektromos hajtásoknak!

Némi terminológia

A kefe nélküli egyenáramú motorokat szelepmotoroknak is nevezik külföldi irodalom BLDCM (BrushLes egyenáramú motor) vagy PMSM (állandó mágneses szinkronmotor).

Szerkezetileg a kefe nélküli motor egy állandó mágneses forgórészből és egy tekercses állórészből áll. Felhívom a figyelmet arra, hogy a kommutátoros motorban éppen ellenkezőleg, a tekercsek a forgórészen vannak. Ezért a szövegben tovább a forgórész mágnesek, az állórész pedig tekercsek.

A motor vezérlésére elektronikus szabályzót használnak. A külföldi szakirodalomban Speed ​​​​Controller vagy ESC (Elektronikus sebességszabályozás).

Mi az a kefe nélküli motor?

Általában az emberek, ha valami újjal szembesülnek, analógiákat keresnek. Néha hallja a következő mondatokat: „Nos, ez olyan, mint egy szinkronizált gép”, vagy ami még rosszabb, „úgy néz ki, mint egy léptetőgép”. Mivel a legtöbb szénkefe nélküli motor háromfázisú, ez további zavart okoz, ami ahhoz a tévhithez vezet, hogy a szabályozó „táplálja” a motor háromfázisú váltakozó áramát. A fentiek mindegyike csak részben igaz. Az a tény, hogy az aszinkron kivételével minden motort szinkronnak lehet nevezni. Minden egyenáramú motor önszinkronizáló motor, de működési elve eltér ettől szinkron motorok váltakozó áram, amelyek nem rendelkeznek önszinkronizálással. Valószínűleg kefe nélküli léptetőmotorként is működhet. De itt van a helyzet: egy tégla is tud repülni... bár nem messze, mert nem arra tervezték. Mint léptetőmotor A kapcsolt reluktancia motor alkalmasabb.

Próbáljuk kitalálni, mi az a kefe nélküli egyenáramú motor (Brushles Direct Current Motor). Ez a kifejezés már magában foglalja a választ - ez egy kommutátor nélküli egyenáramú motor. A kollektor funkciókat elektronika látja el.

Előnyök és hátrányok

Egy meglehetősen összetett, nehéz és szikrázó, karbantartást igénylő egységet eltávolítanak a motor szerkezetéből - az elosztóból. A motor kialakítása jelentősen leegyszerűsödött. A motor könnyebb és kompaktabb. A kapcsolási veszteségek jelentősen csökkennek a kommutátor és a kefe érintkezőinek cseréjével elektronikus kulcsok. Ennek eredményeként egy villanymotort kapunk legjobb teljesítmény Hatékonyság és teljesítmény mutató önsúly kilogrammonként, a legtöbb széleskörű a forgási sebesség változásai. A gyakorlatban a szénkefe nélküli motorok hűvösebben működnek, mint kefés társai. Nagy nyomatékú teher viselése. Az erős neodímium mágnesek használata még kompaktabbá tette a kefe nélküli motorokat. A kefe nélküli motor kialakítása lehetővé teszi, hogy vízben és agresszív környezetben is használható (persze nagyon drága lesz csak a motort és a szabályozót nedvesíteni). A kefe nélküli motorok gyakorlatilag nem okoznak rádióinterferenciát.

Az egyetlen hátránya bonyolult és drága az elektronikus egység vezérlők (szabályozó vagy ESC). Ha azonban szabályozni szeretné a motor fordulatszámát, nem nélkülözheti az elektronikát. Ha nem kell szabályoznia a kefe nélküli motor fordulatszámát, akkor sem nélkülözheti az elektronikus vezérlőegységet. A kefe nélküli motor elektronika nélkül csak egy hardver. Nincs mód arra, hogy feszültséget adjunk rá és normális forgást érjünk el, mint más motoroknál.

Mi történik egy kefe nélküli motorszabályzóban?

Annak érdekében, hogy megértsük, mi történik a kefe nélküli motort vezérlő szabályozó elektronikájában, menjünk vissza egy kicsit, és először értsük meg a kefés motor működését. Az iskolai fizika tantárgyból emlékszünk arra, hogyan hat a mágneses mező egy keretre árammal. Az áramot szállító keret mágneses térben forog. Ugyanakkor nem forog állandóan, hanem egy bizonyos pozícióba forog. A folyamatos forgás érdekében a keret helyzetétől függően váltani kell az áram irányát a keretben. Esetünkben az áramvezető keret a motor tekercselése, a kapcsolást pedig a kommutátor, egy kefés, érintkezős eszköz végzi. A legegyszerűbb motor felépítése az ábrán látható.

A kefe nélküli motort vezérlő elektronika ugyanezt teszi – be a megfelelő pillanatokat DC feszültséget köt a szükséges állórész tekercsekhez.

Helyzetérzékelők, érzékelő nélküli motorok

A fentiek alapján fontos megérteni, hogy a forgórész helyzetétől függően feszültséget kell adni a motor tekercseinek. Ezért az elektronikának meg kell tudnia határozni a motor forgórészének helyzetét . Ehhez helyzetérzékelőket használnak. Lehetnek különféle típusok, optikai, mágneses stb. Jelenleg nagyon elterjedtek a Hall-effektuson alapuló diszkrét érzékelők (például SS41). A háromfázisú kefe nélküli motor 3 érzékelőt használ. Az ilyen érzékelőknek köszönhetően az elektronikus vezérlőegység mindig tudja, hogy a forgórész milyen helyzetben van, és adott időpontban melyik tekercsekre kell feszültséget adni. A háromfázisú kefe nélküli motor vezérlési algoritmusáról később lesz szó.

Vannak kefe nélküli motorok, amelyek nem rendelkeznek érzékelőkkel. Az ilyen motorokban a forgórész helyzetét az éppen nem használt tekercs feszültségének mérésével határozzák meg. Ezekről a módszerekről később is lesz szó. Figyelni kell egy fontos pontra: ez a módszer csak akkor releváns, ha a motor forog. Ha a motor nem vagy nagyon lassan forog, ez a módszer nem működik.

Milyen esetekben használnak kefe nélküli szenzoros motorokat, és milyen esetekben szenzor nélkül? mi a különbségük?

A helyzetérzékelős motorok előnyösebbek műszaki pont látomás. Az ilyen motorok vezérlési algoritmusa sokkal egyszerűbb. Vannak azonban hátrányai is: árammal kell ellátni az érzékelőket, és vezetékeket kell fektetni a motorban lévő érzékelőktől a vezérlőelektronikáig; Ha az egyik érzékelő meghibásodik, a motor leáll, és az érzékelők cseréje általában a motor szétszerelését igényli.

Azokban az esetekben, amikor szerkezetileg lehetetlen érzékelőket elhelyezni a motorházban, érzékelő nélküli motorokat használnak. Szerkezetileg az ilyen motorok gyakorlatilag nem különböznek az érzékelőkkel ellátott motoroktól. De az elektronikus egységnek képesnek kell lennie a motor érzékelők nélküli vezérlésére. Ebben az esetben a vezérlőegységnek meg kell felelnie az adott motormodell jellemzőinek.

Ha a motornak a motortengely jelentős terhelésével kell elindulnia (elektromos járművek, emelőszerkezetek stb.), érzékelőkkel ellátott motorokat kell használni.
Ha a motor a tengely terhelése nélkül indul (szellőztetés, légcsavar, centrifugális tengelykapcsoló stb.), érzékelő nélküli motorok használhatók. Ne feledje: a helyzetérzékelők nélküli motornak a tengely terhelése nélkül kell elindulnia. Ha ez a feltétel nem teljesül, érzékelőkkel ellátott motort kell használni. Ezenkívül, ha a motor érzékelők nélkül indul, a motor tengelyének különböző irányú forgási rezgései lehetségesek. Ha ez kritikus a rendszere szempontjából, használjon érzékelőkkel ellátott motort.

Három fázis

Háromfázisú kefe nélküli motorok vásároltak legnagyobb elosztás. De lehetnek egy-, két-, három- vagy többfázisúak. Minél több fázis, annál simábban forog a mágneses tér, de annál bonyolultabb a motorvezérlő rendszer is. A 3 fázisú rendszer a legoptimálisabb hatásfok/komplexitás arányát tekintve, ezért is terjedt el annyira. Továbbá csak a háromfázisú áramkört tekintjük a leggyakoribbnak. Valójában a fázisok a motor tekercselései. Ezért, ha azt mondod, hogy „három tekercselés”, szerintem az is helyes lenne. A három tekercs csillag vagy delta konfigurációban van csatlakoztatva. A háromfázisú kefe nélküli motornak három vezetéke van - tekercselő vezetékek, lásd az ábrát.

Az érzékelőkkel ellátott motorok további 5 vezetékkel rendelkeznek (2 tápegység a helyzetérzékelőkhöz és 3 jel az érzékelőktől).

Háromfázisú rendszerben a három tekercs közül kettőre egy adott időpontban feszültséget kapcsolnak. Így az alábbi ábrán látható módon 6 lehetőség van a motor tekercseinek egyenfeszültségre történő kapcsolására.