Motor DC pa furça. Rishikimi i motorit pa furça: Gjithçka që duhet të dini se si funksionon një motor pa furça

Funksionimi i një motori elektrik pa furça bazohet në disqet elektrike, duke krijuar një fushë magnetike rrotulluese. Aktualisht, ekzistojnë disa lloje të pajisjeve që kanë karakteristika të ndryshme. Me zhvillimin e teknologjisë dhe përdorimin e materialeve të reja të karakterizuara nga shtrëngim i lartë dhe një nivel i mjaftueshëm i ngopjes magnetike, është bërë e mundur të përftohet një fushë magnetike e fortë dhe, si rezultat, struktura valvulash të një lloji të ri, në të cilën ka nuk ka dredha-dredha në elementët e rotorit ose motorin. Përdorimi i gjerë i ndërprerësve të tipit gjysmëpërçues me fuqi të lartë Dhe kosto të arsyeshme përshpejtoi krijimin e modeleve të tilla, lehtësoi ekzekutimin dhe eliminoi shumë vështirësi me ndërrimin.

Parimi i funksionimit

Rritja e besueshmërisë, çmimi i reduktuar dhe prodhimi më i thjeshtë sigurohen nga mungesa e elementeve të ndërrimit mekanik, mbështjelljes së rotorit dhe magneteve të përhershme. Në të njëjtën kohë, një rritje e efikasitetit është e mundur për shkak të një reduktimi të humbjeve të fërkimit në sistemin e kolektorit. Motori pa furça mund të funksionojë me rrymë alternative ose të vazhdueshme. Opsioni i fundit ka një ngjashmëri të dukshme me të Tijin tipar karakteristikështë formimi i një fushe rrotulluese magnetike dhe përdorimi i rrymës pulsuese. Ajo bazohet në çelës elektronik, e cila rrit kompleksitetin e dizajnit.

Llogaritja e pozicionit

Gjenerimi i pulsit ndodh në sistemi I kontrollit pas një sinjali që tregon pozicionin e rotorit. Shkalla e tensionit dhe furnizimit varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e rrotullimit të motorit. Një sensor në startues zbulon pozicionin e rotorit dhe dërgon një sinjal elektrik. Së bashku me polet magnetike që kalojnë pranë sensorit, amplituda e sinjalit ndryshon. Ekzistojnë gjithashtu metoda pa sensorë për vendosjen e pozicionit, këto përfshijnë pikat e kalimit aktual dhe transduktorët. PWM në terminalet e hyrjes siguron nivel të ndryshueshëm të tensionit dhe kontroll të fuqisë.

Për një rotor me magnet të përhershëm, furnizimi me rrymë nuk është i nevojshëm, kështu që nuk ka humbje në mbështjelljen e rotorit. Motori pa furça për kaçavidë është i ndryshëm nivel i ulët inercia e siguruar nga mungesa e mbështjelljes dhe një kolektori të mekanizuar. Kështu, u bë e mundur përdorimi me shpejtësi të lartë pa shkëndijë dhe zhurmë elektromagnetike. Vlerat e larta të rrymës dhe shpërndarja më e lehtë e nxehtësisë arrihen duke vendosur qarqe ngrohëse në stator. Vlen gjithashtu të përmendet prania e një njësie të integruar elektronike në disa modele.

Elementet magnetike

Vendosja e magneteve mund të ndryshojë në varësi të madhësisë së motorit, për shembull në shtylla ose në të gjithë rotorin. Krijimi i magneteve me cilësi të lartë me më shumë fuqi e mundur nëpërmjet përdorimit të neodymiumit në kombinim me borin dhe hekurin. Pavarësisht performancë të lartë operacion, motor pa furça për kaçavida magnet të përhershëm ka disa disavantazhe, duke përfshirë humbjen e karakteristikave magnetike në temperatura të larta. Por ato janë të ndryshme efikasitet më të madh dhe mungesa e humbjeve në krahasim me makinat që kanë mbështjellje në projektimin e tyre.

Impulset e inverterit përcaktojnë mekanizmin. Me një frekuencë konstante furnizimi, motori funksionon me një shpejtësi konstante në një sistem të hapur. Prandaj, shpejtësia e rrotullimit ndryshon në varësi të nivelit të frekuencës së furnizimit.

Karakteristikat

Funksionon në mënyrat e vendosura dhe ka funksionalitetin e një analogu të furçës, shpejtësia e të cilit varet nga voltazhi i aplikuar. Mekanizmi ka shumë përparësi:

nuk ka ndryshime gjatë magnetizimit dhe rrjedhjes së rrymës;
korrespondenca midis shpejtësisë së rrotullimit dhe vetë çift rrotullues;
shpejtësia nuk kufizohet duke ndikuar në mbështjelljen elektrike të komutatorit dhe rotorit;
nuk ka nevojë për një komutator dhe dredha-dredha ngacmuese;
Magnetët e përdorur janë të lehta dhe kompakte në madhësi;
momenti i lartë i forcës;
ngopja e energjisë dhe efikasiteti.

Përdorimi

Rryma direkte me magnet të përhershëm gjendet kryesisht në pajisjet me fuqi brenda 5 kW. Në pajisjet më të fuqishme përdorimi i tyre është irracional. Vlen gjithashtu të përmendet se magnetët në motorë të këtij lloji janë veçanërisht të ndjeshëm ndaj temperaturat e larta dhe fusha të forta. Opsionet e induksionit dhe furçës nuk kanë disavantazhe të tilla. Motorët përdoren në mënyrë aktive në ngarje makinash për shkak të mungesës së fërkimit në kolektor. Ndër veçoritë, është e nevojshme të theksohet uniformiteti i çift rrotullimit dhe rrymës, gjë që siguron një reduktim të zhurmës akustike.

Me siguri çdo fillestar që e lidhi për herë të parë jetën e tij me modele elektrike të kontrolluara me radio, pasi studioi me kujdes mbushjen, ka një pyetje. Çfarë është kolektori (Brushed) dhe? Cilin është më mirë të vendosni në modelin tuaj elektrik të kontrolluar me radio?

Motorët e krehur, të cilët përdoren kaq shpesh për të drejtuar modele elektrike të kontrolluara me radio, kanë vetëm dy tela të energjisë dalëse. Njëra prej tyre është "+" dhe tjetra është "-". Nga ana tjetër, ato janë të lidhura me kontrolluesin e shpejtësisë së rrotullimit. Pasi të keni çmontuar motorin e komutatorit, gjithmonë do të gjeni 2 magnet të lakuar, një bosht së bashku me një armaturë mbi të cilën është mbështjellë një fije (tel) bakri, ku në njërën anë të boshtit ka një ingranazh, dhe në anën tjetër ka një kolektor i montuar nga pllaka, të cilat përmbajnë bakër të pastër.

Parimi i funksionimit të një motori komutator

Rryma elektrike (DC ose rrymë e drejtpërdrejtë), duke hyrë në mbështjelljet e armaturës (në varësi të numrit të tyre për secilën nga ana tjetër), krijon në to një fushë elektromagnetike, e cila ka një poli jugor nga njëra anë dhe një poli verior nga ana tjetër.

Shumë njerëz e dinë se nëse merrni dy magnet dhe vendosni ato si shtylla me njëri-tjetrin, atëherë ata nuk do të pajtohen për asgjë, dhe nëse vendosen me emra të kundërt, atëherë ata do të qëndrojnë në mënyrë që të mos jetë gjithmonë e mundur t'i ndani.

Pra, kjo fushë elektromagnetike, e cila lind në cilindo nga mbështjelljet e armaturës, duke ndërvepruar me secilin nga polet e magneteve të statorit, drejton (rrotullon) vetë armaturën. Më pas, rryma kalon përmes komutatorit dhe kalon në mbështjelljen tjetër dhe kështu në mënyrë sekuenciale, duke lëvizur nga një dredha-dredha e armaturës në tjetrën, boshti i motorit elektrik rrotullohet së bashku me armaturën, por vetëm për aq kohë sa në të aplikohet tension.

Në një motor komutator standard, armatura ka tre pole (tre mbështjellje) - kjo bëhet në mënyrë që motori të mos "ngjitet" në një pozicion.

Disavantazhet e motorëve të komutatorëve

Vetë motorët e komutatorëve bëjnë mirë punën e tyre, por kjo është vetëm deri në momentin kur lind nevoja për të marrë shpejtësinë më të lartë të mundshme prej tyre në dalje. Bëhet fjalë për të njëjtat furça të përmendura më lart. Si rezultat, ata janë gjithmonë në kontakt të ngushtë me kolektorin shpejtësi e lartë Në pikën e kontaktit të tyre, lind fërkimi, i cili në të ardhmen do të shkaktojë konsumim të shpejtë të të dyjave dhe më pas do të çojë në një humbje të fuqisë elektrike efektive. motorri. Ky është disavantazhi më domethënës i motorëve të tillë, i cili mohon të gjitha cilësitë e tij pozitive.

Parimi i funksionimit të një motori pa furça

Këtu gjithçka është anasjelltas, motorëve të këtij lloji u mungojnë si furçat, ashtu edhe një komutator. Magnetët në to janë të vendosur rreptësisht rreth boshtit dhe veprojnë si një rotor. Rreth tij vendosen dredha-dredha, të cilat tashmë kanë disa pole magnetike. Një i ashtuquajtur sensor (sensori) është instaluar në rotorin e motorëve pa furça, i cili do të monitorojë pozicionin e tij dhe do t'ia transmetojë këtë informacion procesorit, i cili punon së bashku me një kontrollues të shpejtësisë së rrotullimit (shkëmbimi i të dhënave rreth pozicionit të rotorit ndodh më shumë se 100 herë në sekondë). Si rezultat marrim më shumë funksionimin e qetë vetë motori me fuqi maksimale.

Motorët pa furça mund të jenë me ose pa sensor. Mungesa e një sensori zvogëlon pak efikasitetin e motorit, kështu që mungesa e tyre nuk ka gjasa të shqetësojë një fillestar, por çmimi do t'ju befasojë këndshëm. Është e lehtë t'i dallosh ato nga njëri-tjetri. Motorët me sensor, përveç 3 telave të trashë të rrymës, kanë edhe një kabllo shtesë të hollë që shkojnë në kontrolluesin e shpejtësisë. Si fillestarët ashtu edhe amatorët nuk duhet t'i ndjekin motorët me një sensor, sepse vetëm profesionistët do të vlerësojnë potencialin e tyre, ndërsa të tjerët thjesht do të paguajnë shumë, dhe në mënyrë të konsiderueshme.

Përparësitë e motorëve pa furça

Pothuajse asnjë pjesë e veshur. Pse "pothuajse", sepse boshti i rotorit është montuar në kushineta, të cilat nga ana tjetër priren të konsumohen, por jeta e tyre e shërbimit është jashtëzakonisht e gjatë, dhe ndërrimi i tyre është shumë i thjeshtë. Motorë të tillë janë shumë të besueshëm dhe efikas. Është instaluar një sensor i kontrollit të pozicionit të rotorit. Në motorët e komutatorëve, funksionimi i furçave shoqërohet gjithmonë me shkëndijë, e cila më pas shkakton ndërhyrje në funksionimin e pajisjeve radio. Pra, për ato pa koleksionist, siç e kuptoni tashmë, këto probleme janë të përjashtuara. Pa fërkime, pa mbinxehje, gjë që është gjithashtu avantazh i rëndësishëm. Krahasuar me motorët e komutatorëve nuk kërkojnë mirëmbajtje shtesë gjatë funksionimit.

Disavantazhet e motorëve pa furça

Motorë të tillë kanë vetëm një minus, ky është çmimi. Por nëse e shikoni nga ana tjetër dhe merrni parasysh faktin se funksionimi e çliron menjëherë pronarin nga probleme të tilla si zëvendësimi i sustave, armaturave, furçave, komutatorëve, atëherë lehtë do t'i jepni përparësi këtyre të fundit.

Një nga arsyet pse projektuesit po tregojnë interes për motorët elektrikë pa furça është nevoja për motorë me shpejtësi të lartë me dimensione të vogla. Për më tepër, këta motorë kanë pozicionim shumë të saktë. Dizajni ka një rotor të lëvizshëm dhe një stator të palëvizshëm. Rotori përmban një magnet të përhershëm ose disa të vendosur në një sekuencë të caktuar. Statori përmban mbështjellje që krijojnë një fushë magnetike.

Duhet të theksohet një veçori tjetër - motorët elektrikë pa furçë mund të kenë një armaturë të vendosur brenda dhe jashtë. Prandaj, të dy llojet e dizajnit mund të kenë aplikime specifike në fusha të ndryshme. Kur vendosni spirancën brenda, është e mundur të arrihet shumë shpejtësi e lartë rrotullimi, kështu që motorë të tillë funksionojnë shumë mirë në modelet e sistemeve të ftohjes. Nëse instalohet një makinë me një rotor të jashtëm, mund të arrihet një pozicionim shumë i saktë, si dhe rezistencë e lartë ndaj mbingarkesave. Shumë shpesh, motorë të tillë përdoren në robotikë, pajisje mjekësore dhe në vegla makinerish me kontroll të programit të frekuencës.

Si funksionojnë motorët

Për të drejtuar rotorin e një motori elektrik pa furça rrymë e vazhdueshme ju duhet të përdorni një mikrokontrollues të veçantë. Nuk mund të ekzekutohet në të njëjtën mënyrë si sinkron ose makinë asinkrone. Duke përdorur një mikrokontrollues, është e mundur të ndizni mbështjelljet e motorit në mënyrë që drejtimet e vektorëve të fushës magnetike në stator dhe armaturë të jenë ortogonale.

Me fjalë të tjera, me ndihmën e një drejtuesi është e mundur të rregullohet se cili vepron në rotorin e një motori pa furça. Për të lëvizur armaturën, është e nevojshme të kryhet një ndërrim i saktë në mbështjelljet e statorit. Fatkeqësisht, nuk është e mundur të sigurohet kontroll i qetë i rrotullimit. Por ju mund të rrisni shumë shpejt rotorin e motorit elektrik.

Dallimet midis motorëve të krehur dhe pa furçë

Dallimi kryesor është se në motorët elektrikë pa furça për modelet nuk ka dredha-dredha në rotor. Në rastin e motorëve elektrikë me komutator, ka mbështjellje në rotoret e tyre. Por magnetet e përhershëm janë instaluar në pjesën e palëvizshme të motorit. Përveç kësaj, një komutator i projektuar posaçërisht është instaluar në rotor, në të cilin janë lidhur furçat e grafitit. Me ndihmën e tyre, voltazhi furnizohet në mbështjelljen e rotorit. Parimi i funksionimit të një motori elektrik pa furça është gjithashtu dukshëm i ndryshëm.

Si funksionon një makinë kolektori?

Për të nisur një motor komutator, do t'ju duhet të aplikoni tension në mbështjelljen e fushës, e cila ndodhet direkt në armaturë. Në këtë rast, formohet një fushë magnetike konstante, e cila ndërvepron me magnetët në stator, si rezultat i së cilës rrotullohen armatura dhe kolektori i lidhur me të. Në këtë rast, energjia furnizohet në dredha-dredha tjetër dhe cikli përsëritet.

Shpejtësia e rrotullimit të rotorit varet drejtpërdrejt nga sa intensive është fusha magnetike dhe karakteristikë e fundit varet drejtpërdrejt nga tensioni. Prandaj, për të rritur ose ulur shpejtësinë e rrotullimit, është e nevojshme të ndryshoni tensionin e furnizimit.

Për të zbatuar të kundërtën, duhet vetëm të ndryshoni polaritetin e lidhjes së motorit. Për një kontroll të tillë, nuk keni nevojë të përdorni mikrokontrollues të veçantë, mund të ndryshoni shpejtësinë e rrotullimit duke përdorur një rezistencë të rregullt të ndryshueshme.

Karakteristikat e makinave pa furça

Por kontrolli i një motori elektrik pa furça është i pamundur pa përdorimin e kontrollorëve të veçantë. Bazuar në këtë, mund të konkludojmë se motorët e këtij lloji nuk mund të përdoren si gjenerator. Për efikasitetin e kontrollit, pozicioni i rotorit mund të monitorohet duke përdorur sensorë të shumtë Hall. Me ndihmën e pajisjeve të tilla të thjeshta, është e mundur të përmirësohet ndjeshëm performanca, por kostoja e motorit elektrik do të rritet disa herë.

Nisja e motorëve pa furça

Nuk ka kuptim të bësh vetë mikrokontrollues, shumë opsioni më i mirë Do të rezultojë të jetë një blerje e një të gatshme, ndonëse kineze. Por kur zgjidhni, duhet t'i përmbaheni rekomandimeve të mëposhtme:

Vëzhgoni rrymën maksimale të lejuar. Ky opsion patjetër do të jetë i dobishëm për lloje të ndryshme funksionimi i makinës. Karakteristika shpesh tregohet nga prodhuesit direkt në emrin e modelit. Shumë rrallë, tregohen vlerat karakteristike të mënyrave të pikut, në të cilat mikrokontrolluesi nuk mund të funksionojë për një kohë të gjatë.
Për funksionimin e vazhdueshëm, është e nevojshme të merret parasysh tensioni maksimal i furnizimit.
Sigurohuni që të merrni parasysh rezistencën e të gjitha qarqeve të brendshme të mikrokontrolluesit.
Duhet të merret parasysh numri maksimal rrotullime, e cila është tipike për funksionimin e këtij mikrokontrolluesi. Ju lutemi vini re se nuk do të jetë në gjendje të rrisë shpejtësinë maksimale, pasi kufizimi bëhet në nivelin e softuerit.
Modelet e lira të pajisjeve të mikrokontrolluesve kanë impulse në intervalin 7...8 kHz. Kopjet e shtrenjta mund të riprogramohen dhe ky parametër rritet me 2-4 herë.

Mundohuni të zgjidhni mikrokontrolluesit sipas të gjitha parametrave, pasi ato ndikojnë në fuqinë që mund të zhvillojë motori elektrik.

Si kryhet menaxhimi?

Njësia e kontrollit elektronik lejon ndërrimin e mbështjelljes së makinës. Për të përcaktuar momentin e ndërrimit, drejtuesi monitoron pozicionin e rotorit duke përdorur një sensor Hall të instaluar në makinë.

Nëse nuk ka pajisje të tilla, është e nevojshme të lexoni tensionin e kundërt. Gjenerohet në mbështjellje të statorit që nuk janë të lidhura me të ky moment koha. Kontrolluesi është një kompleks harduerësh dhe softuerësh që ju lejon të monitoroni të gjitha ndryshimet dhe të vendosni rendin e ndërrimit sa më saktë që të jetë e mundur.

Motorë trefazorë pa furça

Shumë motorë elektrikë pa furça për modelet e avionëve mundësohen nga rryma DC. Por ka edhe njësi trefazore në të cilat janë instaluar konvertuesit. Ata lejojnë nga Tensioni DC bëjnë impulse trefazore.

Puna vazhdon si më poshtë:

Bobina "A" merr impulse me një vlerë pozitive. Në spirale "B" - me një vlerë negative. Si rezultat i kësaj, spiranca do të fillojë të lëvizë. Sensorët regjistrojnë zhvendosjen dhe një sinjal i dërgohet kontrolluesit për të kryer ndërrimin tjetër.
Spiralja "A" është e fikur dhe një puls pozitiv dërgohet në mbështjelljen "C". Ndërrimi i mbështjelljes "B" nuk ndryshon.
Një impuls pozitiv dërgohet në bobinën "C", dhe një puls negativ dërgohet në "A".
Pastaj çifti "A" dhe "B" hyn në veprim. Atyre u jepen respektivisht vlera pozitive të pulsit negativ.
Pastaj pulsi pozitiv përsëri shkon në spirale "B", dhe pulsi negativ në "C".
Aktiv fazën e fundit spiralja "A" është e ndezur, në të cilën merret një impuls pozitiv, dhe një negativ shkon në C.

Dhe pas kësaj i gjithë cikli përsëritet.

Përfitimet e përdorimit

Bëni vetë motor elektrik pa furça vështirë, dhe zbatimi i kontrollit të mikrokontrolluesit është pothuajse i pamundur. Prandaj, është mirë të përdorni modele industriale të gatshme. Por sigurohuni që të merrni parasysh avantazhet që merr disku kur përdorni motorë elektrikë pa furça:

Në thelb burim më të madh se ai i makinave kolektore.
Niveli i lartë i efikasitetit.
Fuqia është më e lartë se ajo e motorëve të komutatorit.
Shpejtësia e rrotullimit rritet shumë më shpejt.
Gjatë funksionimit nuk krijohen shkëndija, kështu që ato mund të përdoren në mjedise me rrezik të lartë zjarri.
Shumë operim i lehtë makinë.
Gjatë funksionimit nuk ka nevojë të përdorni komponentë shtesë për ftohje.

Ndër të metat mund të veçojmë shumë kosto e larte, nëse merrni parasysh edhe çmimin e kontrollorit. Nuk do të jetë e mundur të ndizni një motor të tillë elektrik as për një kohë të shkurtër për të kontrolluar funksionalitetin e tij. Për më tepër, riparimi i motorëve të tillë është shumë më i vështirë për shkak të veçorive të tyre të projektimit.

Publikuar 04/11/2013

Pajisja e përbashkët (Inrunner, Outrunner)

Demon motor i krehur DC përbëhet nga një rotor me magnet të përhershëm dhe një stator me mbështjellje. Ekzistojnë dy lloje të motorëve: Inrunner, në të cilën magnetët e rotorit janë të vendosur brenda statorit me mbështjellje, dhe tejkalues, në të cilin magnetët janë të vendosur jashtë dhe rrotullohen rreth një statori të palëvizshëm me mbështjellje.

Skema Inrunner zakonisht përdoret për motorët me shpejtësi të lartë me një numër të vogël shtyllash. tejkalues nëse është e nevojshme, merrni një motor me çift rrotullues të lartë me shpejtësi relativisht të ulëta. Strukturisht, Inrunners janë më të thjeshtë për shkak të faktit se një stator i palëvizshëm mund të shërbejë si strehim. Pajisjet e fiksimit mund të montohen në të. Në rastin e Outrunners, e gjithë pjesa e jashtme rrotullohet. Motori fiksohet duke përdorur një bosht fiks ose pjesë të statorit. Në rastin e një motori me rrota, montimi kryhet në boshtin fiks të statorit, telat drejtohen në stator përmes boshtit të uritur;

Magnet dhe pole

Numri i poleve në rotor është i barabartë. Forma e magnetëve të përdorur është zakonisht drejtkëndëshe. Magnetët cilindrikë përdoren më rrallë. Ato janë të instaluara me shtylla të alternuara.

Numri i magneteve nuk korrespondon gjithmonë me numrin e poleve. Disa magnet mund të formojnë një pol:

Në këtë rast, 8 magnet formojnë 4 pole. Madhësia e magneteve varet nga gjeometria e motorit dhe karakteristikat e motorit. Sa më të fortë të jenë magnetët e përdorur, aq më i lartë është çift rrotullimi i zhvilluar nga motori në bosht.

Magnetet në rotor fiksohen duke përdorur zam të veçantë. Modelet me një mbajtës magneti janë më pak të zakonshme. Materiali i rotorit mund të jetë i përçueshëm magnetikisht (çeliku), jo magnetikisht (aliazhet e aluminit, plastika etj.) ose i kombinuar.

Dredha-dredha dhe dhëmbë

Dredha-dredha e një motori trefazor pa furça është bërë nga tela bakri. Teli mund të jetë me një bërthamë ose të përbëhet nga disa tela të izoluar. Statori është bërë nga disa fletë çeliku magnetikisht të përçueshëm të palosur së bashku.

Numri i dhëmbëve të statorit duhet të ndahet me numrin e fazave. ato. për numrin trefazor të motorit pa furçë të dhëmbëve të statorit duhet të ndahet me 3. Numri i dhëmbëve të statorit mund të jetë ose më i madh ose më i vogël se numri i poleve në rotor. Për shembull, ka motorë me skemat e mëposhtme: 9 dhëmbë/12 magnet; 51 dhëmbë/46 magnet.

Motorët me një stator me 3 dhëmbë përdoren jashtëzakonisht rrallë. Meqenëse vetëm dy faza funksionojnë në çdo kohë të caktuar (kur ndizen nga një yll), forcat magnetike nuk veprojnë në mënyrë të barabartë në rotor në të gjithë perimetrin (shih figurën).

Forcat që veprojnë në rotor përpiqen ta shtrembërojnë atë, gjë që çon në rritje të dridhjeve. Për të eliminuar këtë efekt, statori bëhet me një numër të madh dhëmbësh, dhe dredha-dredha shpërndahet mbi dhëmbët e të gjithë perimetrit të statorit sa më shumë që të jetë e mundur.

Në këtë rast, forcat magnetike që veprojnë në rotor anulojnë njëra-tjetrën. Nuk ka çekuilibër.

Opsionet për shpërndarjen e mbështjelljeve fazore mbi dhëmbët e statorit

Opsioni i mbështjelljes me 9 dhëmbë

Opsioni i mbështjelljes me 12 dhëmbë

Në diagramet e mësipërme, numri i dhëmbëve është zgjedhur në mënyrë që ai jo vetëm që pjesëtohet me 3. Për shembull, kur 36 llogari për dhëmbët 12 dhëmbët për fazë. 12 dhëmbë mund të shpërndahen kështu:

Skema më e preferuar është 6 grupe me 2 dhëmbë.

ekziston motorri me 51 dhembe ne stator! 17 dhëmbë në fazë. 17 është një numër i thjeshtë, është plotësisht i pjesëtueshëm vetëm me 1 dhe me vetveten. Si të shpërndani mbështjelljen midis dhëmbëve? Mjerisht, nuk mund të gjeja shembuj apo teknika në literaturë që do të ndihmonin në zgjidhjen e këtij problemi. Doli që dredha-dredha u shpërnda si më poshtë:

Le të shqyrtojmë një qark të vërtetë dredha-dredha.

Vini re se dredha-dredha ka drejtime të ndryshme mbështjelljeje në dhëmbë të ndryshëm. Drejtimet e ndryshme të mbështjelljes tregohen me shkronja të mëdha dhe të mëdha. Ju mund të lexoni në detaje rreth dizajnit të mbështjelljes në literaturën e ofruar në fund të artikullit.

Dredha-dredha klasike bëhet me një tel për një fazë. Ato. të gjitha mbështjelljet në dhëmbët e një faze janë të lidhura në seri.

Edhe mbështjelljet e dhëmbëve mund të lidhen paralelisht.

Mund të ketë edhe përfshirje të kombinuara

Lidhja paralele dhe e kombinuar bën të mundur reduktimin e induktivitetit të mbështjelljes, gjë që çon në një rritje të rrymës së statorit (dhe rrjedhimisht fuqisë) dhe shpejtësisë së rrotullimit të motorit.

Shpejtësia elektrike dhe reale

Nëse rotori i motorit ka dy pole, atëherë me një rrotullim të plotë të fushës magnetike në stator, rotori bën një kthesë e plotë. Me 4 pole, rrotullimi i boshtit të motorit me një rrotullim të plotë kërkon dy rrotullime të fushës magnetike në stator. Sa më i madh të jetë numri i poleve të rotorit, aq më shumë rrotullime elektrike kërkohen për të rrotulluar boshtin e motorit për rrotullim. Për shembull, ne kemi 42 magnet në rotor. Për ta kthyer rotorin një rrotullim, nevojiten 42/2 = 21 rrotullime elektrike. Kjo pronë mund të përdoret si një lloj reduktuesi. Duke marrë shumën e kërkuar polet, ju mund të merrni një motor me të dëshiruar karakteristikat e shpejtësisë. Përveç kësaj, ne do të kemi nevojë për një kuptim të këtij procesi në të ardhmen kur zgjedhim parametrat e kontrolluesit.

Sensorët e pozicionit

Dizajni i motorëve pa sensorë ndryshon nga motorët me sensorë vetëm në mungesë të këtyre të fundit. Të tjerët dallimet themelore Nr. Sensorët më të zakonshëm të pozicionit janë ata të bazuar në efektin Hall. Sensorët reagojnë ndaj një fushe magnetike, ato zakonisht vendosen në stator në mënyrë që të ndikohen nga magnetët e rotorit. Këndi midis sensorëve duhet të jetë 120 gradë.

Kjo i referohet gradave "elektrike". Ato. për një motor me shumë pole, rregullimi fizik i sensorëve mund të jetë si më poshtë:

Ndonjëherë sensorët janë të vendosur jashtë motorit. Këtu është një shembull i vendndodhjes së sensorëve. Në fakt ishte një motor pa sensorë. Kështu që në një mënyrë të thjeshtë ishte e pajisur me sensorë sallë.

Në disa motorë, sensorë janë instaluar pajisje speciale, i cili ju lejon të lëvizni sensorët brenda kufijve të caktuar. Duke përdorur një pajisje të tillë, caktohet koha. Megjithatë, nëse motori kërkon kthimin e kundërt (rrotullimi brenda ana e kundërt) do t'ju duhet një grup i dytë sensorësh të konfiguruar për të kundërt. Meqenëse koha nuk ka me rëndësi vendimtare në fillim dhe rrotullime të ulëta, mund t'i vendosni sensorët në pikën zero dhe të rregulloni këndin e avancimit në mënyrë programore kur motori fillon të rrotullohet.

Karakteristikat kryesore të motorit

Çdo motor është projektuar për të përmbushur kërkesat specifike dhe ka karakteristikat kryesore të mëposhtme:

Mënyra e funksionimit për të cilin motori është projektuar: afatgjatë ose afatshkurtër. E gjatë mënyra e funksionimit do të thotë që motori mund të funksionojë për orë të tëra. Motorë të tillë janë projektuar në atë mënyrë që emetimi i nxehtësisë në mjedis të jetë më i lartë se emetimi i nxehtësisë i vetë motorit. Në këtë rast, nuk do të ngrohet. Shembull: ventilim, shkallë lëvizëse ose transportues. afatshkurtër - nënkupton që motori do të ndizet për një periudhë të shkurtër, gjatë së cilës nuk do të ketë kohë të ngrohet në temperaturën maksimale, e ndjekur nga një periudhë e gjatë, gjatë së cilës motori ka kohë të ftohet. Shembull: ashensor, makinë rroje elektrike, tharëse flokësh.
Rezistenca e mbështjelljes së motorit. Rezistenca e mbështjelljes së motorit ndikon Efikasiteti i motorit. Sa më e ulët të jetë rezistenca, aq më i lartë është efikasiteti. Duke matur rezistencën, mund të zbuloni praninë e një qarku të shkurtër ndërprerës në dredha-dredha. Rezistenca e mbështjelljes së motorit është të mijtët e ohmit. Për ta matur atë, kërkohet një pajisje e veçantë ose një teknikë e veçantë matjeje.
Tensioni maksimal i funksionimit. Tensioni maksimal që mund të përballojë mbështjellja e statorit. Tensioni maksimal lidhet me parametrin e mëposhtëm.
Shpejtesi maksimale. Ndonjëherë ato nuk tregojnë shpejtesi maksimale, A Kv - numri i rrotullimeve të motorit për volt pa ngarkesë në bosht. Duke e shumëzuar këtë tregues me tensionin maksimal, marrim shpejtësinë maksimale të motorit pa ngarkesë në bosht.
Rryma maksimale. Maksimumi rrymë e lejuar mbështjellje Si rregull, tregohet edhe koha gjatë së cilës motori mund të përballojë rrymën e specifikuar. Kufizimi maksimal i rrymës shoqërohet me mbinxehje të mundshme të mbështjelljes. Prandaj, kur temperaturat e ulëta mjedisi duke punuar në kohë reale me rryma maksimale do të jetë më shumë, dhe në mot të nxehtë motori do të digjet më herët.
Fuqia maksimale e motorit. E lidhur drejtpërdrejt me parametrin e mëparshëm. Kjo është fuqia maksimale që motori mund të prodhojë për një periudhë të shkurtër kohe, zakonisht disa sekonda. Në punë e gjatë në fuqi maksimale Mbinxehja e motorit dhe dështimi i tij është i pashmangshëm.
Fuqi e vlerësuar. Fuqia që motori mund të zhvillojë gjatë gjithë kohës kur është ndezur.
Këndi i avancimit të fazës (koha). Dredha-dredha e statorit ka njëfarë induktiviteti, i cili ngadalëson rritjen e rrymës në mbështjellje. Rryma do të arrijë maksimumin e saj pas disa kohësh. Për të kompensuar këtë vonesë, ndërrimi i fazës kryhet me një paradhënie. Ngjashëm me ndezjen në një motor djegia e brendshme, ku koha e ndezjes është vendosur duke marrë parasysh kohën e ndezjes së karburantit.

Ju gjithashtu duhet t'i kushtoni vëmendje faktit që me ngarkesën e vlerësuar nuk do të merrni shpejtësinë maksimale në boshtin e motorit. Kv tregohet për një motor të pa ngarkuar. Kur fuqizoni motorin nga bateritë, duhet të merret parasysh "ulja" e tensionit të furnizimit nën ngarkesë, e cila nga ana tjetër do të zvogëlojë gjithashtu shpejtësinë maksimale të motorit.

Publikuar 19.03.2013

Me këtë artikull unë filloj një seri botimesh rreth motorëve DC pa furça. Në një gjuhë të arritshme Unë do të përshkruaj informacion i pergjithshem, pajisje, algoritme kontrolli për një motor pa furça. Do të konsiderohet tipe te ndryshme motorët, jepen shembuj të përzgjedhjes së parametrave të rregullatorit. Unë do të përshkruaj pajisjen dhe algoritmin e funksionimit të rregullatorit, metodën për zgjedhjen e çelsave të energjisë dhe parametrat kryesorë të rregullatorit. Përfundimi logjik i botimeve do të jetë diagrami i rregullatorit.

Motorët pa furça janë bërë të përhapura për shkak të zhvillimit të elektronikës, duke përfshirë ardhjen e çelsave të lira të tranzistorit të energjisë. Shfaqja e magnetëve të fuqishëm të neodymiumit gjithashtu luajti një rol të rëndësishëm.

Megjithatë, nuk duhet marrë parasysh motor pa furça i ri. Ideja e një motori pa furça daton që në agimin e elektricitetit. Por, për shkak të mungesës së teknologjisë, ajo priti kohën e saj deri në vitin 1962, kur u shfaq motori i parë komercial DC pa furça. Ato. Për më shumë se gjysmë shekulli, ka pasur zbatime të ndryshme serike të këtij lloji të makinës elektrike!

Disa terminologji

Motorët DC pa furça quhen gjithashtu motorë valvulash, në letërsi e huaj BLDCM (Motor me rrymë të drejtpërdrejtë BrushLes) ose PMSM (Motor sinkron me magnet të përhershëm).

Strukturisht, një motor pa furça përbëhet nga një rotor me magnet të përhershëm dhe një stator me mbështjellje. Unë tërheq vëmendjen tuaj për faktin se në një motor komutator, përkundrazi, mbështjelljet janë në rotor. Prandaj, më tej në tekst rotori është magnet, statori është dredha-dredha.

Një guvernator elektronik përdoret për të kontrolluar motorin. Në literaturën e huaj Speed Controller ose ESC (Electronic speed control).

Çfarë është një motor pa furça?

Zakonisht njerëzit, kur përballen me diçka të re, kërkojnë analogji. Ndonjëherë dëgjoni frazat "epo, është si një makinë e sinkronizuar", ose edhe më keq, "duket si një stepper". Meqenëse shumica e motorëve pa furça janë trefazorë, kjo shton konfuzionin e mëtejshëm, duke çuar në keqkuptimin se rregullatori po "ushqen" rrymën alternative 3-fazore të motorit. Të gjitha sa më sipër janë vetëm pjesërisht të vërteta. Fakti është se të gjithë motorët përveç asinkronit mund të quhen sinkron. Të gjithë motorët DC janë motorë vetësinkronizues, por parimi i funksionimit të tyre është i ndryshëm nga motorët sinkron rrymë alternative, të cilat nuk kanë vetësinkronizim. Mund të funksionojë gjithashtu si një motor stepper pa furça. Por këtu është gjëja: një tullë mund të fluturojë gjithashtu... edhe pse jo larg, sepse nuk është projektuar për këtë. Si motor stepper Një motor me ngurrim të ndërruar është më i përshtatshëm.

Le të përpiqemi të kuptojmë se çfarë është një motor me rrymë direkte pa furça. Vetë kjo frazë tashmë përmban përgjigjen - është një motor DC pa një komutator. Funksionet e kolektorit kryhen nga elektronika.

Avantazhet dhe disavantazhet

Një njësi mjaft komplekse, e rëndë dhe ndezëse që kërkon mirëmbajtje hiqet nga struktura e motorit - kolektori. Dizajni i motorit është thjeshtuar ndjeshëm. Motori është më i lehtë dhe më kompakt. Humbjet e ndërrimit zvogëlohen ndjeshëm kur ndërrohen kontaktet e komutatorit dhe furçës çelësat elektronikë. Si rezultat, marrim një motor elektrik me performanca më e mirë Treguesi i efikasitetit dhe fuqisë për kilogram peshë të vdekur, me më shumë gamë të gjerë ndryshimet në shpejtësinë e rrotullimit. Në praktikë, motorët pa furçë funksionojnë më të ftohtë se homologët e tyre të krehur. Mbani një ngarkesë të madhe çift rrotullues. Përdorimi i magnetëve të fuqishëm neodymium i ka bërë motorët pa furça edhe më kompakte. Dizajni i motorit pa furça e lejon atë të përdoret në ujë dhe në mjedise agresive (natyrisht, do të jetë shumë e shtrenjtë të lagësh vetëm motorin dhe rregullatorin). Motorët pa furça nuk krijojnë praktikisht asnjë ndërhyrje radio.

Disavantazhi i vetëm konsiderohet të jetë kompleks dhe i shtrenjtë njësia elektronike kontrollet (rregullatori ose ESC). Sidoqoftë, nëse doni të kontrolloni shpejtësinë e motorit, nuk mund të bëni pa elektronikë. Nëse nuk keni nevojë të kontrolloni shpejtësinë e një motori pa furça, ende nuk mund të bëni pa një njësi kontrolli elektronik. Një motor pa furça pa elektronikë është vetëm një pjesë e pajisjeve. Nuk ka asnjë mënyrë për të aplikuar tension në të dhe për të arritur rrotullimin normal si motorët e tjerë.

Çfarë ndodh në një guvernator motori pa furça?

Për të kuptuar se çfarë ndodh në elektronikën e rregullatorit që kontrollon një motor pa furça, le të kthehemi pak prapa dhe së pari të kuptojmë se si funksionon një motor i krehur. Nga kursi i fizikës shkollore kujtojmë se si një fushë magnetike vepron në një kornizë me rrymë. Korniza e rrymës rrotullohet në një fushë magnetike. Në të njëjtën kohë, ai nuk rrotullohet vazhdimisht, por rrotullohet në një pozicion të caktuar. Në mënyrë që të ndodhë rrotullimi i vazhdueshëm, duhet të ndërroni drejtimin e rrymës në kornizë në varësi të pozicionit të kornizës. Në rastin tonë, korniza e rrymës është dredha-dredha e motorit, dhe ndërrimi bëhet nga komutatori, një pajisje me furça dhe kontakte. Struktura e motorit më të thjeshtë është paraqitur në figurë.

Elektronika që kontrollon motorin pa furça bëjnë të njëjtën gjë - in momentet e duhura lidh tensionin DC me mbështjelljet e nevojshme të statorit.

Sensorë pozicioni, motorë pa sensorë

Nga sa më sipër, është e rëndësishme të kuptohet se voltazhi duhet të furnizohet në mbështjelljet e motorit në varësi të pozicionit të rotorit. Prandaj, elektronika duhet të jetë në gjendje të përcaktojë pozicionin e rotorit të motorit . Për këtë, përdoren sensorë pozicioni. Ato mund të jenë lloje të ndryshme, optike, magnetike etj. Aktualisht, sensorët diskretë të bazuar në efektin Hall (për shembull SS41) janë shumë të zakonshëm. Motori trefazor pa furça përdor 3 sensorë. Falë sensorëve të tillë, njësia e kontrollit elektronik e di gjithmonë se në çfarë pozicioni është rotori dhe në cilat mbështjellje duhet të aplikojë tension në çdo kohë të caktuar. Algoritmi i kontrollit për një motor trefazor pa furça do të diskutohet më vonë.

Ka motorë pa furça që nuk kanë sensorë. Në motorë të tillë, pozicioni i rotorit përcaktohet duke matur tensionin në mbështjelljen e papërdorur aktualisht. Këto metoda gjithashtu do të diskutohen më vonë. Duhet t'i kushtoni vëmendje një pike të rëndësishme: kjo metodë është e rëndësishme vetëm kur motori rrotullohet. Kur motori nuk rrotullohet ose rrotullohet shumë ngadalë, kjo metodë nuk funksionon.

Në cilat raste përdoren motorët pa furça me sensorë dhe në cilat raste përdoren pa sensorë? Cili është ndryshimi i tyre?

Motorët me sensorë pozicioni janë më të preferueshëm pikë teknike vizion. Algoritmi i kontrollit për motorë të tillë është shumë më i thjeshtë. Sidoqoftë, ka edhe disavantazhe: është e nevojshme të sigurohet energji për sensorët dhe të vendosen telat nga sensorët në motor në elektronikën e kontrollit; Nëse njëri prej sensorëve dështon, motori ndalon së punuari dhe zëvendësimi i sensorëve zakonisht kërkon çmontimin e motorit.

Në rastet kur është strukturore e pamundur vendosja e sensorëve në kutinë e motorit, përdoren motorë pa sensorë. Strukturisht, motorë të tillë praktikisht nuk ndryshojnë nga motorët me sensorë. Por njësia elektronike duhet të jetë në gjendje të kontrollojë motorin pa sensorë. Në këtë rast, njësia e kontrollit duhet të korrespondojë me karakteristikat e modelit specifik të motorit.

Nëse motori duhet të fillojë me një ngarkesë të konsiderueshme në boshtin e motorit (automjetet elektrike, mekanizmat ngritës, etj.), Përdoren motorë me sensorë.
Nëse motori fillon pa ngarkesë në bosht (përdoret ventilim, helikë, tufë centrifugale, etj.), mund të përdoren motorë pa sensorë. Mbani mend: një motor pa sensorë pozicioni duhet të fillojë pa ngarkesë në bosht. Nëse ky kusht nuk plotësohet, duhet të përdoret një motor me sensorë. Përveç kësaj, kur motori fillon pa sensorë, dridhjet rrotulluese të boshtit të motorit në drejtime të ndryshme janë të mundshme. Nëse kjo është kritike për sistemin tuaj, përdorni një motor me sensorë.

Tre faza

Janë blerë motorë trefazorë pa furça shpërndarja më e madhe. Por ato mund të jenë një, dy, tre ose më shumë faza. Sa më shumë faza, aq më i butë është rrotullimi i fushës magnetike, por edhe më kompleks është sistemi i kontrollit të motorit. Sistemi 3-fazor është më optimali për sa i përket raportit të efikasitetit/kompleksitetit, prandaj është bërë kaq i përhapur. Më tej, vetëm qarku trefazor do të konsiderohet, si më i zakonshmi. Në fakt, fazat janë mbështjelljet e motorit. Prandaj, nëse thoni "tre-dredha", mendoj se do të ishte gjithashtu e saktë. Të tre mbështjelljet janë të lidhura në një konfigurim ylli ose delta. Një motor trefazor pa furça ka tre tela - priza dredha-dredha, shih figurën.

Motorët me sensorë kanë 5 tela shtesë (2 furnizim me energji elektrike për sensorët e pozicionit dhe 3 sinjale nga sensorët).

Në një sistem trefazor, voltazhi aplikohet në dy nga tre mbështjelljet në çdo kohë të caktuar. Kështu, ekzistojnë 6 opsione për aplikimin e tensionit konstant në mbështjelljet e motorit, siç tregohet në figurën më poshtë.