Мотор DCповикани електричен мотор, напојуван од директна струја. Доколку е потребно, набавете мотор со висок вртежен момент со релативно мали брзини. Структурно, Inrunners се поедноставни поради фактот што стационарен статор може да служи како куќиште. На него може да се монтираат уреди за прицврстување. Во случајот со Outrunners, целата надворешност се ротира. Моторот е прицврстен со помош на фиксна оска или делови од статорот. Во случај на мотор на тркала, прицврстувањето се врши на фиксната оска на статорот, жиците се водат до статорот преку шуплива оска помала од 0,5 mm;

Мотор ACповикани електричен мотор кој се напојува со наизменична струја. Постојат следниве типови на AC мотори:

Има и UKM (универзален мотор со комутатор) со функција да работи и на наизменична и на директна струја.

Друг тип на мотор е чекор моторсо конечен број позиции на роторот. Одредена одредена позиција на роторот се фиксира со примена на моќност на потребните соодветни намотки. Кога напонот за напојување се отстранува од една намотка и се пренесува на други, се јавува процес на транзиција во друга позиција.

Мотор со наизменична струја кога се напојува преку индустриска мрежа обично не постигнува брзина на ротација повеќе од три илјади вртежи во минута. Поради оваа причина, доколку е потребно, добијте повеќе високи фреквенциисе користи комутаторски мотор, дополнителни придобивкикој е лесен и компактен додека ја одржува потребната моќност.

Понекогаш се користи и посебен механизам за пренос наречен мултипликатор, кој ги менува кинематичките параметри на уредот на потребните технички показатели. Комутаторските единици понекогаш заземаат до половина простор од целиот мотор, така што електричните мотори со наизменична струја се намалуваат во големина и се прават полесни по тежина со користење на фреквентен конвертор, а понекогаш поради присуството на мрежа со зголемена фреквенција до 400 Hz.

Животниот век на кој било асинхрон мотор со наизменична струја е значително повисок од оној на мотор со комутатор. Тоа е определено состојба на изолација на намотки и лежишта. Синхрониот мотор, кога се користи инвертер и сензор за положба на роторот, се смета за електронски аналог на класичен четкан мотор кој поддржува работа преку директна струја.

DC мотор без четкички. Општи информации и дизајн на уредот

DC мотор без четки се нарекува и трифазен DC мотор без четкички. Тоа е синхрони уред, чиј принцип на работа се заснова на самосинхронизирана регулација на фреквенцијата, поради што се јавува векторска контрола (врз основа на положбата на роторот) магнетно полестатор.

Моторните контролери од овој тип често се напојуваат со постојан напон, од каде го добиваат своето име. Во англиската техничка литература, моторот со вентил се нарекува PMSM или BLDC.

Електричниот мотор без четки беше создаден првенствено за да се оптимизира моќноста кој било DC моторгенерално. ДО актуаторТаков уред (особено брз микропогон со прецизно позиционирање) имаше многу високи барања.

Ова, можеби, доведе до употреба на такви специфични уреди за директна струја, трифазни мотори без четки, исто така наречени мотори BLDC. Тие се речиси идентични во дизајнот синхрони моторинаизменична струја, каде што ротацијата на магнетниот ротор се јавува во конвенционален ламиниран статор во присуство на трифазни намотки, а бројот на вртежи зависи од напонот и оптоварувањето на статорот. Врз основа на одредени координати на роторот, се префрлаат различни намотки на статорот.

Моторите со еднонасочна струја без четки може да постојат без посебни сензори, но понекогаш тие се присутни на роторот, како што е сензорот Хол. Ако уредот работи без дополнителен сензор, тогаш намотките на статорот служат како елемент за фиксирање. Тогаш струјата се јавува поради ротацијата на магнетот кога роторот индуцира EMF во намотката на статорот.

Ако еден од намотките е исклучен, сигналот што бил индуциран ќе се мери и дополнително се обработува, но овој принцип на работа е невозможен без професор за обработка на сигнали. Но, за превртување или сопирање на таков електричен мотор, не е потребно коло за мост - ќе биде доволно да се снабдуваат контролните импулси во обратна низа на намотките на статорот.

Во VD (префрлен мотор) на роторот се наоѓа индуктор во форма на постојан магнет, а намотката на арматурата е на статорот. Врз основа на положбата на роторот, се создава напонот за напојување на сите намоткиелектричен мотор. Кога колектор се користи во такви дизајни, неговата функција ќе ја врши полупроводнички прекинувач во прекинувач мотор.

Главната разлика помеѓу синхроните и вентилските мотори е самосинхронизацијата на вторите со помош на DPR, што ја одредува пропорционалната брзина на ротација на роторот и полето.

Почесто електричен мотор без четкички DC се користи во следниве области:

Статор

Овој уред има класичен дизајн и наликува на истиот уред асинхрона машина. Вклучува бакарно јадро за намотување(поставени околу периметарот во жлебови), што го одредува бројот на фази и куќиштето. Обично синусните и косинусните фази се доволни за ротација и самостоење, меѓутоа, моторот на вентилот често се создава како трифазен или дури и четирифазен.

Електрични мотори со рикверц електромоторна силаСпоред видот на поставување вртења на намотката на статорот, тие се поделени на два вида:

• синусоидална форма;
• трапезоидна форма.

Во соодветните типови на мотори, струјата на електричната фаза исто така се менува според методот на снабдување, синусоидно или трапезоидно.

Ротор

Вообичаено, роторот е направен од постојани магнети со голем број на парови на столбови од два до осум, кои, пак, се менуваат од север кон југ или обратно.

Феритните магнети се сметаат за најчести и најевтини за правење ротор, но нивниот недостаток е ниско нивомагнетна индукција, затоа, таквите материјали сега се заменуваат со уреди направени од легури на различни елементи од ретки земји, бидејќи тие можат да обезбедат високо нивомагнетна индукција, што, пак, овозможува да се намали големината на роторот.

ДПР

Сензорот за положба на роторот обезбедува повратни информации. Врз основа на принципот на работа, уредот е поделен на следниве подтипови:

• индуктивен;
• фотоелектрични;
• Сензор за ефект на сала.

Последниот тип доби најголема популарност поради неговата речиси апсолутни својства без инерцијаи способност да се ослободите од доцнењата во каналите за повратни информации врз основа на положбата на роторот.

Контролен систем

Контролниот систем се состои од прекинувачи за напојување, понекогаш и од тиристори или енергетски транзистори, вклучително и изолирана порта, што доведува до склоп на струен инвертер или напонски инвертер. Најчесто се спроведува процесот на управување со овие клучеви со користење на микроконтролер, што бара огромен број пресметковни операции за контрола на моторот.

Принцип на работа

Работата на моторот е дека контролорот префрла одреден број намотки на статорот на таков начин што векторот на магнетните полиња на роторот и статорот се ортогонални. Користење на PWM (модулација на ширина на пулсот) Контролорот ја контролира струјата што тече низ мотороти го регулира вртежниот момент што се врши на роторот. Насоката на овој момент на дејство се одредува со ознаката на аголот помеѓу векторите. Во пресметките се користат електрични степени.

Префрлувањето треба да се направи на таков начин што F0 (флукс на возбудување на роторот) се одржува константна во однос на флуксот на арматурата. Со интеракцијата на таквото возбудување и флуксот на арматурата, се формира вртежен момент М, кој има тенденција да го ротира роторот и, паралелно, да обезбеди совпаѓање на возбудата и флуксот на арматурата. Меѓутоа, како што роторот се врти, различни намотки се префрлуваат под влијание на сензорот за положба на роторот, што предизвикува протокот на арматурата да се сврти кон следниот чекор.

Во таква ситуација, добиениот вектор се поместува и станува неподвижен во однос на протокот на роторот, што, пак, го создава потребниот вртежен момент на вратилото на електричниот мотор.

Контрола на моторот

Контролерот на DC мотор без четкички го регулира вртежниот момент што делува на роторот со менување на количината на модулација на ширината на импулсот. Префрлувањето се контролира и се врши по електронски пат, за разлика од конвенционалниот четкан DC мотор. Исто така вообичаени се контролните системи кои имплементираат модулација на ширина на пулсот и алгоритми за контрола на ширина на пулсот за работниот тек.

Вклучени мотори векторска контролаобезбедете го најширокиот познат опсег за регулирање на вашата брзина. Регулирање на оваа брзина, како и одржување на флуксната врска на потребно ниво, се јавува благодарение на фреквентниот конвертор.

Карактеристика на регулацијата на електричен погон заснована на векторска контрола е присуството на контролирани координати. Тие се во фиксен системИ се трансформираат во ротирачки, истакнувајќи константна вредност пропорционална на контролираните параметри на векторот, поради што се формира контролно дејство, а потоа обратна транзиција.

И покрај сите предности на таков систем, тој е придружен и со недостаток во форма на тешкотија во контролирањето на уредот за регулирање на брзината на широк опсег.

Предности и недостатоци

Во денешно време, во многу индустрии, овој тип на мотор е во голема побарувачка, бидејќи електромоторот DC без четкички комбинира речиси сè. најдобри квалитетибесконтактни и други типови на мотори.

Неспорните предности на моторот со вентил се:

И покрај значајните позитивни поени, В DC мотор без четкичкиИсто така, има неколку недостатоци:

Врз основа на горенаведеното и недостатокот на развој модерна електроникаво регионот, многумина сè уште веруваат соодветна употребаконвенционален асинхрон мотор со конвертор на фреквенција.

Трифазен DC мотор без четкички

Овој тип на мотор има одлични карактеристики, особено кога се врши контрола со помош на сензори за положба. Ако моментот на отпор варира или е целосно непознат, а исто така и ако е неопходно да се постигне поголем стартен вртежен моментсе користи контрола на сензорот. Ако сензорот не се користи (обично кај вентилаторите), контролата ви овозможува да правите без жична комуникација.

Карактеристики на контрола на трифазен мотор без четкички без сензор за положба:

Контролни карактеристики трифазен мотор без четкичкисо сензор за позиција користејќи го примерот на сензор Хол:

Заклучок

DC моторот без четкички има многу предности и ќе стане достоен изборза употреба и од специјалисти и од обични луѓе.

Моторите без четки нудат подобрена моќност по килограм (нето тежина) и широк опсегбрзина на ротација; Импресивна е и ефикасноста на оваа електрана. Важно е инсталацијата практично да не испушта радио пречки. Ова ви овозможува да поставите опрема чувствителна на пречки до неа без страв за правилно функционирање на целиот систем.

Моторот без четки може да се стави и да се користи во вода, тоа нема негативно да влијае на него. Исто така, неговиот дизајн овозможува локација во агресивни средини. Меѓутоа, во овој случај, треба однапред да размислите за локацијата на контролната единица. Запомнете дека само со внимателно и внимателно работење на електраната ќе работи ефикасно и непречено во вашето производство долги години.

Долгорочните и краткорочните режими на работа се основни за базите на податоци. На пример, за ескалатор или транспортер, погоден е долгорочен режим на работа, во кој електричниот мотор работи статички долг број часови. За долгорочно работење, обезбеден е зголемен надворешен пренос на топлина: ослободувањето на топлина во околината мора да го надмине внатрешното ослободување топлина на електраната.

Во краткотрајниот режим на работа, моторот не треба да има време да се загрее до максималната вредност на температурата за време на неговата работа, т.е. мора да се исклучи пред оваа точка. За време на паузите помеѓу вклучувањето и вклучувањето на моторот, тој мора да има време да се олади. Токму на овој начин работат моторите без четкички во механизмите за подигнување, електричните машини за бричење, фен за коса и друга модерна електрична опрема.

Отпорот на намотување на моторот е поврзан со коефициентот корисна акцијаелектрана. Максималната ефикасност може да се постигне со најмал отпор на намотување.

Максималниот работен напон е максималната вредност на напонот што може да се примени на намотката на статорот на електрана. Максималниот работен напон е директно поврзан со максимална брзинамоторот и максималната вредност на струјата на намотувањето. Максимална вредностструјата на намотување е ограничена со можноста за прегревање на намотувањето. Поради оваа причина, опционален, но препорачан услов за работа за електричните мотори е негативната температура животната средина. Тоа ви овозможува значително да го компензирате прегревањето на електраната и да го зголемите времетраењето на нејзината работа.

Максималната моќност на моторот е максималната моќност што системот може да ја постигне за неколку секунди. Вреди да се размисли за тоа долга работавклучен електричен мотор максимална моќностнеизбежно ќе доведе до прегревање на системот и неуспех на неговата работа.

Номинална моќност е моќноста што електраната може да ја развие за време на периодичниот дозволен период на работа прогласен од производителот (едно стартување).

Аголот за напредување на фазата е обезбеден во електричниот мотор поради потребата да се компензира задоцнувањето на фазното префрлување.

Домаќинска и медицинска опрема, моделирање на авиони, погони за исклучување на цевки за гасоводи и нафтоводи - ова е далеку од целосна листаобласти на примена на DC мотори без четкички (BD). Ајде да го погледнеме дизајнот и принципот на работа на овие електромеханички актуатори за подобро да ги разбереме нивните предности и недостатоци.

Општи информации, уред, опсег на примена

Една од причините за интересот за BD е зголемената потреба од микромотори со голема брзина со прецизно позиционирање. Внатрешната структура на таквите погони е прикажана на слика 2.

Ориз. 2. Дизајн на мотор без четки

Како што можете да видите, дизајнот се состои од ротор (арматура) и статор, првиот има постојан магнет (или неколку магнети распоредени по одреден редослед), а вториот е опремен со калеми (Б) за да создаде магнетно поле .

Вреди да се одбележи дека овие електромагнетни механизми можат да бидат или со внатрешна арматура (овој тип на дизајн може да се види на слика 2) или надворешни (види слика 3).

Ориз. 3. Outrunner дизајн

Според тоа, секој од дизајните има специфичен опсег на примена. Уредите со внатрешна арматура имаат голема брзинаротација, затоа се користат во системите за ладење како електранидронови итн. Надворешните активатори на роторот се користат таму каде што е потребно прецизно позиционирање и отпорност на вртежен момент (роботика, медицинска опрема, CNC машини итн.).

Принцип на работа

За разлика од другите погони, на пример, асинхрона машина со наизменична струја, BD бара посебен контролер за работа, кој ги вклучува намотките на таков начин што векторите на магнетните полиња на арматурата и статорот се ортогонални еден на друг. Тоа е, во суштина, уредот за возење го регулира вртежниот момент што дејствува на арматурата на DB. Овој процес е јасно прикажан на Слика 4.

Како што можете да видите, за секое движење на арматурата потребно е да се изврши одредена комутација во намотувањето на статорот на мотор од типот без четка. Овој принцип на работа не дозволува непречена контрола на ротацијата, но овозможува брзо стекнување на импулс.

Разлики помеѓу четкани и четкички мотори

Погонот од типот на колекторот се разликува од BD како карактеристики на дизајнот(види Сл. 5.), и принципот на работа.

Ориз. 5. A – брусен мотор, B – без четка

Ајде да размислиме разлики во дизајнот. Од слика 5 може да се види дека роторот (1 на слика 5) на мотор од типот комутатор, за разлика од оној без четкички, има намотки со едноставно кололиквидација, и постојани магнети (обично два) се инсталирани на статорот (2 на слика 5). Дополнително, на вратилото е инсталиран комутатор, на кој се поврзани четки, снабдувајќи со напон на намотките на арматурата.

Ајде накратко да зборуваме за принципот на работа колекторски машини. Кога напонот се применува на една од намотките, тој се возбудува и се формира магнетно поле. Тоа е во интеракција со постојани магнети, ова предизвикува ротирање на арматурата и колекторот поставен на неа. Како резултат на тоа, напојувањето се испорачува на другата ликвидација и циклусот се повторува.

Фреквенцијата на ротација на арматурата од овој дизајн директно зависи од интензитетот на магнетното поле, кое, пак, е директно пропорционално на напонот. Тоа е, за да се зголеми или намали брзината, доволно е да се зголеми или намали нивото на моќност. И за да се смени, неопходно е да се смени поларитетот. Овој метод на контрола не бара посебен контролер, бидејќи контролорот за удар може да се направи врз основа променлив отпорник, а обичен прекинувач ќе работи како инвертер.

Разговаравме за дизајнерските карактеристики на моторите без четкички во претходниот дел. Како што се сеќавате, нивното поврзување бара посебен контролер, без кој тие едноставно нема да работат. Од истата причина, овие мотори не можат да се користат како генератор.

Исто така, вреди да се напомене дека во некои дискови од овој типза повеќе ефективно управувањеПоложбата на роторот се следи со помош на сензори Хол. Ова значително ги подобрува карактеристиките на моторите без четкички, но ја зголемува цената на веќе скапиот дизајн.

Како да стартувате мотор без четки?

За да функционираат погоните од овој тип, ќе ви треба посебен контролер (види слика 6). Без него, лансирањето е невозможно.

Ориз. 6. Моторни контролери без четки за моделирање

Нема смисла сами да составувате таков уред, ќе биде поевтино и посигурно да купите готов. Можете да го изберете со следните карактеристики, карактеристични за драјверите на PWM каналите:

• Максималната дозволена јачина на струјата, оваа карактеристика е дадена за нормално функционирање на уредот. Доста често, производителите го означуваат овој параметар во името на моделот (на пример, Феникс-18). Во некои случаи, се дава вредност за режим на врв што контролорот може да го одржува неколку секунди.
• Максимален номинален напон за континуирано работење.
• Отпорност на внатрешните кола на контролорот.
• Дозволената брзина е означена во вртежи во минута. Надвор од оваа вредност, контролорот нема да дозволи зголемување на ротацијата (ограничувањето е имплементирано на програмско ниво). Ве молиме имајте предвид дека брзината секогаш е дадена за двополни погони. Ако има повеќе парови на полови, поделете ја вредноста со нивниот број. На пример, означениот број е 60000 вртежи во минута, затоа, за 6 магнетен моторбрзината на ротација ќе биде 60000/3=20000 prm.
• Фреквенцијата на генерираните импулси, за повеќето контролери овој параметар се движи од 7 до 8 kHz, повеќе скапи моделиви овозможува да го репрограмирате параметарот, зголемувајќи го на 16 или 32 kHz.

Ве молиме имајте предвид дека првите три карактеристики ја одредуваат моќта на базата на податоци.

Контрола на мотор без четки

Како што споменавме погоре, префрлувањето на погонските намотки се контролира електронски. За да одреди кога да прави прекинувачи, возачот ја следи положбата на арматурата користејќи сензори на Хол. Ако погонот не е опремен со такви детектори, тогаш се зема предвид задниот EMF што се појавува во неповрзаните намотки на статорот. Контролорот, кој во суштина е хардверско-софтверски комплекс, ги следи овие промени и го поставува редоследот на префрлување.

Трифазен DC мотор без четкички

Повеќето бази на податоци се имплементирани во трифазен дизајн. За контрола на таков погон, контролорот има конвертор DC напонво трифазен импулс (види Сл. 7).

Слика 7. Напонски дијаграми на OBD

За да објасните како функционира таков мотор со вентил, заедно со Слика 7, треба да ја земете во предвид сликата 4, која за возврат ги прикажува сите фази на работа на погонот. Ајде да ги запишеме:

1. Позитивен импулс се применува на намотките „А“, додека негативен импулс се применува на „Б“, како резултат на тоа арматурата се движи. Сензорите ќе го снимаат неговото движење и ќе испратат сигнал за следното префрлување.
2. Калемот „А“ е исклучен, а позитивниот пулс оди на „C“ („Б“ останува непроменет), потоа се испраќа сигнал до следниот сет на импулси.
3. „Ц“ е позитивно, „А“ е негативно.
4. Пар „Б“ и „А“ работи, кои добиваат позитивни и негативни импулси.
5. Позитивен пулс повторно се применува на „B“, а негативен пулс на „C“.
6. Намотките „A“ се вклучени (+ се испорачува) и негативниот пулс на „C“ се повторува. Потоа циклусот се повторува.

Во очигледната едноставност на контролата има многу тешкотии. Неопходно е не само да се следи положбата на арматурата за да се произведе следната серија пулсирања, туку и да се контролира брзината на ротација со прилагодување на струјата во намотките. Покрај тоа, треба да ги изберете најоптималните параметри за забрзување и сопирање. Исто така, вреди да се запамети дека контролорот мора да биде опремен со единица што ви овозможува да ја контролирате неговата работа. Изгледтаков мултифункционален уред може да се види на слика 8.

Ориз. 8. Мулти-функционален контролер за контрола на моторот без четки

Предности и недостатоци

Електричниот мотор без четки има многу предности, имено:

• Животниот век е значително подолг од оној на конвенционалните колекторски аналози.
• Висока ефикасност.
• Брзо бирање максимална брзинаротација.
• Помоќен е од ЦД-то.
• Отсуството на искри за време на работата овозможува погонот да се користи во опасни услови за пожар.
• Не е потребно дополнително ладење.
• Лесен за употреба.

Сега да ги погледнеме лошите страни. Значителен недостаток, што ја ограничува употребата на базата на податоци - тие се релативно висока цена(вклучувајќи ја и цената на возачот). Меѓу непријатностите е неможноста да се користи базата на податоци без драјвер, дури и за краткорочно активирање, на пример, за проверка на нејзината функционалност. Проблематични поправки, особено ако е потребно премотување назад.

Принципот на работа на DC моторот без четки (BCDM) е познат многу долго време, а моторите без четки отсекогаш биле интересна алтернатива на традиционалните решенија. И покрај ова, слично електрични автомобилипронајден само во 21 век широка применаво технологијата. Одлучувачки фактор за широката имплементација беше повеќекратното намалување на цената на електрониката за контрола на погонот BDKP.

Проблеми со четкани мотори

На фундаментално ниво, работата на секој електричен мотор е да конвертира електрична енергијадо механички. Постојат два главни физички феномени во основата на дизајнот на електричните машини:

Моторот е дизајниран на таков начин што магнетните полиња создадени на секој од магнетите секогаш комуницираат едни со други, давајќи му на роторот ротација. Традиционален електричен мотор DC се состои од четири главни делови:

• статор (стационарен елемент со прстен од магнети);
• арматура (ротирачки елемент со намотки);
• јаглеродни четки;
• колекционер.

Овој дизајн предвидува ротација на арматурата и комутаторот на истото вратило во однос на неподвижните четки. Струјата поминува од изворот низ пружината натоварена добар контактчетки до комутаторот, кој дистрибуира електрична енергија помеѓу намотките на арматурата. Магнетното поле индуцирано во второто комуницира со магнетите на статорот, што предизвикува статорот да ротира.

Главен недостаток традиционален моторе дека механичкиот контакт на четките не може да се обезбеди без триење. Како што се зголемува брзината, проблемот станува се поизразен. Колекторската единица се истроши со текот на времето и, покрај тоа, е склона кон искри и е способна да јонизира амбиенталниот воздух. Така, и покрај едноставноста и ниската цена на производството, Ваквите електрични мотори имаат некои непремостливи недостатоци:

• носат четка;
• електричен шум поради лак;
• максимална брзина ограничувања;
• тешкотии со ладење на ротирачки електромагнет.

Појавата на процесорска технологија и транзистори за напојување им овозможи на дизајнерите да ја напуштат единицата за механичко префрлување и да ја сменат улогата на роторот и статорот во DC електричниот мотор.

Принцип на работа на БДКП

Во електричен мотор без четки, за разлика од неговиот претходник, улогата механички прекинувачврши електронски конвертор. Ова овозможува имплементација на коло BDKP „внатре кон надвор“ - неговите намотки се наоѓаат на статорот, што ја елиминира потребата од колектор.

Со други зборови, главната фундаментална разлика помеѓу класичен мотори BDKP е дека наместо стационарни магнети и ротирачки калеми, вториот се состои од неподвижни намотки и ротирачки магнети. И покрај фактот дека самото префрлување се случува на сличен начин, неговата физичка имплементација кај погоните без четкички е многу посложена.

Главното прашање е прецизната контрола на моторот без четки, што вклучува правилна низаи фреквенција на префрлување на поединечни делови за намотување. Овој проблем е конструктивно решлив само ако е можно континуирано да се одредува моменталната положба на роторот.

Потребните податоци за електронска обработка се добиваат на два начина:

• откривање на апсолутната положба на вратилото;
• со мерење на напонот индуциран во намотките на статорот.

За спроведување на контролата на првиот начин, најчесто се користат или оптички парови или сензори Хол фиксно поставени на статорот, кои реагираат на магнетниот тек на роторот. Главната предност слични системисобирањето информации за положбата на вратилото е нивната изведба дури и со многу мали брзинии во мирување.

Контролата без сензор бара барем минимална ротација на роторот за да се оцени напонот во намотките. Затоа, таквите дизајни обезбедуваат режим за палење на моторот до брзини со кои може да се процени напонот на намотките, а состојбата на одмор се тестира со анализа на влијанието на магнетното поле на пулсираните струјни тестови кои минуваат низ намотките.

И покрај сите наведени тешкотии во дизајнот, моторите без четки добиваат сè поголема популарност поради нивните перформанси и збир на карактеристики недостапни за четканите мотори. Кратката листа на главните предности на BDKP во однос на класичните изгледа вака:

• нема механичка загуба на енергија поради триење на четката;
• релативно тивко работење;
• леснотија на забрзување и забавување на ротацијата поради малата инерција на роторот;
• прецизна контрола на ротација;
• можноста за организирање на ладење поради топлинска спроводливост;
• способност за работа со големи брзини;
• издржливост и сигурност.

Тековни апликации и изгледи

Има многу уреди за кои е корисно зголемувањето на времето на работа. витално значење. Во таква опрема, употребата на BDKP е секогаш оправдана, и покрај нивната релативно висока цена. Овие можат да бидат вода и пумпи за гориво, турбини за ладење за клима уреди и мотори итн. Моторите без четки се користат во многу модели на електрични возила. Во моментов, автомобилската индустрија сериозно почна да обрнува внимание на моторите без четкички.

BDKP се идеални за мали погони кои работат во тешки условиили со висока прецизност: колибри и транспортери со ленти, индустриски роботи, системи за позиционирање. Постојат области во кои моторите без четки доминираат без алтернатива: хард дискови, пумпи, тивки вентилатори, мали апарати за домаќинство, ЦД/ДВД дискови. Ниската тежина и големата излезна моќност, исто така, го направија BDKP основа за производство на современи рачни алатки без бажични.

Може да се каже дека сега се прави значителен напредок на полето на електричните погони. Постојаниот пад на цените на дигиталната електроника доведе до тренд кон широко распространета употреба на мотори без четки наместо традиционални.

Опрема за домаќинството и медицинската опрема, моделирање на авиони, погони за исклучување на цевки за гасоводи и нафтоводи - ова не е целосен список на области на примена на мотори со еднонасочна струја без четкички (BD). Ајде да го погледнеме дизајнот и принципот на работа на овие електромеханички актуатори за подобро да ги разбереме нивните предности и недостатоци.

Општи информации, уред, опсег на примена

Една од причините за интересот за BD е зголемената потреба од микромотори со голема брзина со прецизно позиционирање. Внатрешната структура на таквите погони е прикажана на слика 2.

Ориз. 2. Дизајн на мотор без четки

Како што можете да видите, дизајнот се состои од ротор (арматура) и статор, првиот има постојан магнет (или неколку магнети распоредени по одреден редослед), а вториот е опремен со калеми (Б) за да создаде магнетно поле .

Вреди да се одбележи дека овие електромагнетни механизми можат да бидат или со внатрешна арматура (овој тип на дизајн може да се види на слика 2) или надворешни (види слика 3).

Ориз. 3. Outrunner дизајн

Според тоа, секој од дизајните има специфичен опсег на примена. Уредите со внатрешна арматура имаат голема брзина на ротација, па затоа се користат во системи за ладење, како електрани за дронови итн. Надворешните активатори на роторот се користат таму каде што е потребно прецизно позиционирање и отпорност на вртежен момент (роботика, медицинска опрема, CNC машини итн.).

Принцип на работа

За разлика од другите погони, на пример, асинхрона машина со наизменична струја, BD бара посебен контролер за работа, кој ги вклучува намотките на таков начин што векторите на магнетните полиња на арматурата и статорот се ортогонални еден на друг. Тоа е, во суштина, уредот за возење го регулира вртежниот момент што дејствува на арматурата на DB. Овој процес е јасно прикажан на Слика 4.

Како што можете да видите, за секое движење на арматурата потребно е да се изврши одредена комутација во намотувањето на статорот на мотор од типот без четка. Овој принцип на работа не дозволува непречена контрола на ротацијата, но овозможува брзо стекнување на импулс.

Разлики помеѓу четкани и четкички мотори

Погонот од колекторски тип се разликува од BD и по дизајнерските карактеристики (види слика 5.) и по принципот на работа.

Ориз. 5. A – брусен мотор, B – без четка

Ајде да ги погледнеме разликите во дизајнот. Од Слика 5 може да се види дека роторот (1 на слика 5) на мотор од типот комутатор, за разлика од оној без четкички, има намотки со едноставно коло за намотување, а на статорот се инсталирани постојани магнети (обично два) (2 на Сл. 5). Дополнително, на вратилото е инсталиран комутатор, на кој се поврзани четки, снабдувајќи со напон на намотките на арматурата.

Ајде накратко да зборуваме за принципот на работа на колекторските машини. Кога напонот се применува на една од намотките, тој се возбудува и се формира магнетно поле. Тој е во интеракција со постојани магнети, што предизвикува арматурата и колекторот поставен на него да се ротираат. Како резултат на тоа, напојувањето се испорачува на другата ликвидација и циклусот се повторува.

Фреквенцијата на ротација на арматурата од овој дизајн директно зависи од интензитетот на магнетното поле, кое, пак, е директно пропорционално на напонот. Тоа е, за да се зголеми или намали брзината, доволно е да се зголеми или намали нивото на моќност. И за да се смени, неопходно е да се смени поларитетот. Овој метод на контрола не бара посебен контролер, бидејќи контролорот за брзина може да се направи врз основа на променлив отпорник, а обичен прекинувач ќе работи како инвертер.

Разговаравме за дизајнерските карактеристики на моторите без четкички во претходниот дел. Како што се сеќавате, нивното поврзување бара посебен контролер, без кој тие едноставно нема да работат. Од истата причина, овие мотори не можат да се користат како генератор.

Исто така, вреди да се напомене дека кај некои погони од овој тип, позициите на роторот се следат со помош на сензори Hall за поефикасна контрола. Ова значително ги подобрува карактеристиките на моторите без четкички, но ја зголемува цената на веќе скапиот дизајн.

Како да стартувате мотор без четки?

За да функционираат погоните од овој тип, ќе ви треба посебен контролер (види слика 6). Без него, лансирањето е невозможно.

Ориз. 6. Моторни контролери без четки за моделирање

Нема смисла сами да составувате таков уред, ќе биде поевтино и посигурно да купите готов. Можете да го изберете врз основа на следните карактеристики карактеристични за драјверите на каналите PWM:

• Максималната дозволена јачина на струјата, оваа карактеристика е дадена за нормално функционирање на уредот. Доста често, производителите го означуваат овој параметар во името на моделот (на пример, Феникс-18). Во некои случаи, се дава вредност за режим на врв што контролорот може да го одржува неколку секунди.
• Максимален номинален напон за континуирано работење.
• Отпорност на внатрешните кола на контролорот.
• Дозволената брзина е означена во вртежи во минута. Надвор од оваа вредност, контролорот нема да дозволи зголемување на ротацијата (ограничувањето се спроведува на ниво на софтвер). Ве молиме имајте предвид дека брзината секогаш е дадена за двополни погони. Ако има повеќе парови на полови, поделете ја вредноста со нивниот број. На пример, означен е бројот 60000 вртежи во минута, затоа, за 6-магнетен мотор брзината на ротација ќе биде 60000/3=20000 prm.
• Фреквенцијата на генерираните импулси, за повеќето контролери, овој параметар се движи од 7 до 8 kHz, поскапите модели ви дозволуваат да го репрограмирате параметарот, зголемувајќи го на 16 или 32 kHz.

Ве молиме имајте предвид дека првите три карактеристики ја одредуваат моќта на базата на податоци.

Контрола на мотор без четки

Како што споменавме погоре, префрлувањето на погонските намотки се контролира електронски. За да одреди кога да прави прекинувачи, возачот ја следи положбата на арматурата користејќи сензори на Хол. Ако погонот не е опремен со такви детектори, тогаш се зема предвид задниот EMF што се појавува во неповрзаните намотки на статорот. Контролорот, кој во суштина е хардверско-софтверски комплекс, ги следи овие промени и го поставува редоследот на префрлување.

Трифазен DC мотор без четкички

Повеќето бази на податоци се имплементирани во трифазен дизајн. За да се контролира таков погон, контролорот има пулсен конвертор од DC во трифазен (види слика 7).

Слика 7. Напонски дијаграми на OBD

За да објасните како функционира таков мотор со вентил, заедно со Слика 7, треба да ја земете во предвид сликата 4, која за возврат ги прикажува сите фази на работа на погонот. Ајде да ги запишеме:

1. Позитивен импулс се применува на намотките „А“, додека негативен импулс се применува на „Б“, како резултат на тоа арматурата се движи. Сензорите ќе го снимаат неговото движење и ќе испратат сигнал за следното префрлување.
2. Калемот „А“ е исклучен, а позитивниот пулс оди на „C“ („Б“ останува непроменет), потоа се испраќа сигнал до следниот сет на импулси.
3. „Ц“ е позитивно, „А“ е негативно.
4. Пар „Б“ и „А“ работи, кои добиваат позитивни и негативни импулси.
5. Позитивен пулс повторно се применува на „B“, а негативен пулс на „C“.
6. Намотките „A“ се вклучени (+ се испорачува) и негативниот пулс на „C“ се повторува. Потоа циклусот се повторува.

Во очигледната едноставност на контролата има многу тешкотии. Неопходно е не само да се следи положбата на арматурата за да се произведе следната серија пулсирања, туку и да се контролира брзината на ротација со прилагодување на струјата во намотките. Покрај тоа, треба да ги изберете најоптималните параметри за забрзување и сопирање. Исто така, вреди да се запамети дека контролорот мора да биде опремен со единица што ви овозможува да ја контролирате неговата работа. Појавата на таков мултифункционален уред може да се види на Слика 8.

Ориз. 8. Мулти-функционален контролер за контрола на моторот без четки

Предности и недостатоци

Електричниот мотор без четки има многу предности, имено:

• Животниот век е значително подолг од оној на конвенционалните колекторски аналози.
• Висока ефикасност.
• Брзо поставете максимална брзина на ротација.
• Помоќен е од ЦД-то.
• Отсуството на искри за време на работата овозможува погонот да се користи во опасни услови за пожар.
• Не е потребно дополнително ладење.
• Лесен за употреба.

Сега да ги погледнеме лошите страни. Значаен недостаток што ја ограничува употребата на бази на податоци е нивната релативно висока цена (вклучувајќи ја и цената на возачот). Меѓу непријатностите е неможноста да се користи базата на податоци без драјвер, дури и за краткорочно активирање, на пример, за проверка на нејзината функционалност. Проблематични поправки, особено ако е потребно премотување назад.