การเกิดขึ้นของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านอธิบายได้จากความต้องการสร้างเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีข้อดีหลายประการ มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีตัวสะสมซึ่งทำหน้าที่ควบคุมโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

BKEPT - มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงสามารถเป็นพลังงานได้เช่น 12, 30 โวลต์

• การเลือกเครื่องยนต์ที่เหมาะสม
• หลักการทำงาน
• อุปกรณ์ BKEPT
• เซ็นเซอร์และการไม่มีอยู่
• ไม่มีเซ็นเซอร์
• แนวคิดของความถี่ PWM
• ระบบอาดูโน่
• ติดเครื่องยนต์

การเลือกเครื่องยนต์ที่เหมาะสม

ในการเลือกหน่วยจำเป็นต้องเปรียบเทียบหลักการทำงานและคุณสมบัติของตัวสะสมและมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่าน

จากซ้ายไปขวา: มอเตอร์ตัวสะสมและมอเตอร์ FK 28-12 แบบไร้แปรงถ่าน

ตัวสะสมมีต้นทุนน้อยกว่า แต่พัฒนาความเร็วการหมุนด้วยแรงบิดต่ำ พวกมันทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง มีน้ำหนักและขนาดที่เล็ก ซ่อมได้ในราคาย่อมเยาโดยการเปลี่ยนชิ้นส่วน การแสดงออกของคุณภาพเชิงลบจะถูกเปิดเผยเมื่อได้รับการหมุนเวียนจำนวนมาก แปรงสัมผัสกับคอมมิวเตเตอร์ ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่อาจทำให้กลไกเสียหายได้ ประสิทธิภาพของหน่วยลดลง

แปรงไม่เพียง แต่ต้องการการซ่อมแซมเนื่องจากการสึกหรออย่างรวดเร็ว แต่ยังสามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของกลไก

ข้อได้เปรียบหลักของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านคือการไม่มีแรงบิดและสวิตชิ่งพิน ซึ่งหมายความว่าไม่มีแหล่งที่มาของการสูญเสีย เช่นเดียวกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ฟังก์ชั่นของพวกเขาดำเนินการโดยทรานซิสเตอร์ MOS ก่อนหน้านี้ราคาสูงจึงไม่สามารถใช้ได้ วันนี้ราคาเป็นที่ยอมรับและประสิทธิภาพดีขึ้นอย่างมาก ในกรณีที่ไม่มีหม้อน้ำในระบบ กำลังไฟฟ้าจะถูกจำกัดจาก 2.5 ถึง 4 วัตต์ และกระแสไฟในการทำงานอยู่ที่ 10 ถึง 30 แอมแปร์ ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านนั้นสูงมาก

ข้อได้เปรียบที่สองคือการตั้งค่ากลไก เพลาติดตั้งอยู่บนตลับลูกปืนกว้าง ไม่มีการทำลายและลบองค์ประกอบในโครงสร้าง

ข้อเสียอย่างเดียวคือชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ราคาแพง

พิจารณาตัวอย่างกลไกของเครื่อง CNC ที่มีแกนหมุน

การเปลี่ยนมอเตอร์ตัวสะสมเป็นมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านจะช่วยป้องกันแกนหมุน CNC ไม่ให้แตกหัก ใต้แกนหมุนหมายถึงเพลาที่มีแรงบิดหมุนขวาและซ้าย แกนหมุน CNC นั้นทรงพลัง ความเร็วของแรงบิดถูกควบคุมโดยเครื่องทดสอบเซอร์โว และความเร็วจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุมอัตโนมัติ ราคาของ CNC พร้อมแกนหมุนอยู่ที่ประมาณ 4,000 รูเบิล

หลักการทำงาน

คุณสมบัติหลักของกลไกคือการไม่มีตัวสะสม และมีการติดตั้งแม่เหล็กถาวรไว้ที่แกนหมุนซึ่งก็คือโรเตอร์ รอบ ๆ เป็นขดลวดที่มีสนามแม่เหล็กต่างกัน ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน 12 โวลต์คือเซ็นเซอร์ควบคุมโรเตอร์ที่อยู่บนนั้น สัญญาณจะถูกป้อนเข้าสู่ชุดควบคุมความเร็ว

อุปกรณ์ BKEPT

เค้าโครงของแม่เหล็กภายในสเตเตอร์มักใช้กับมอเตอร์สองเฟสที่มีขั้วจำนวนน้อย หลักการของแรงบิดรอบสเตเตอร์จะใช้เมื่อจำเป็นต้องได้รับมอเตอร์สองเฟสที่มีความเร็วรอบต่ำ

มีสี่ขั้วบนโรเตอร์ แม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าถูกติดตั้งโดยเสาสลับ อย่างไรก็ตาม จำนวนขั้วจะไม่เท่ากับจำนวนแม่เหล็กเสมอไป ซึ่งอาจเป็น 12, 14 ก็ได้ แต่จำนวนขั้วจะต้องเป็นเลขคู่ แม่เหล็กหลาย ๆ อันรวมกันเป็นขั้วเดียวได้

ภาพแสดงแม่เหล็ก 8 ชิ้นประกอบกันเป็น 4 ขั้ว โมเมนต์ของแรงขึ้นอยู่กับพลังของแม่เหล็ก

เซ็นเซอร์และการไม่มีอยู่

ตัวควบคุมการเคลื่อนที่แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: มีและไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์

แรงปัจจุบันใช้กับขดลวดมอเตอร์ที่ตำแหน่งพิเศษของโรเตอร์ซึ่งกำหนดโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง มีหลายประเภท อุปกรณ์ควบคุมการเดินทางที่ได้รับความนิยมคือเซ็นเซอร์ Hall effect แบบแยกส่วน มอเตอร์ 3 เฟส 30 โวลท์ จะใช้เซ็นเซอร์ 3 ตัว หน่วยอิเล็กทรอนิกส์มีข้อมูลตำแหน่งของโรเตอร์อย่างต่อเนื่องและกำหนดแรงดันไฟฟ้าให้ตรงเวลาไปยังขดลวดที่ต้องการ

อุปกรณ์ทั่วไปที่เปลี่ยนข้อสรุปเมื่อเปลี่ยนขดลวด

อุปกรณ์วงเปิดวัดกระแสความเร็ว ช่อง PWM ติดอยู่ที่ด้านล่างของระบบควบคุม

สามอินพุตเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ Hall ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงเซ็นเซอร์ Hall กระบวนการประมวลผลการขัดจังหวะจะเริ่มขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าการตอบสนองอย่างรวดเร็วของการขัดจังหวะ เซ็นเซอร์ Hall จะเชื่อมต่อกับพินด้านล่างของพอร์ต

การใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งกับไมโครคอนโทรลเลอร์

เพื่อประหยัดค่าไฟฟ้า ผู้อ่านของเราขอแนะนำกล่องประหยัดไฟฟ้า การชำระเงินรายเดือนจะน้อยกว่า 30-50% ก่อนใช้โปรแกรมประหยัด มันลบองค์ประกอบปฏิกิริยาออกจากเครือข่ายซึ่งเป็นผลมาจากการโหลดและส่งผลให้ปริมาณการใช้ปัจจุบันลดลง เครื่องใช้ไฟฟ้ากินไฟน้อยลงช่วยลดต้นทุนการชำระเงิน

ตัวควบคุมความแรงของน้ำตกเป็นหัวใจสำคัญของคอร์ AVR ซึ่งให้การควบคุมอัจฉริยะของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน AVR เป็นชิปสำหรับการทำงานบางอย่าง

หลักการทำงานของตัวควบคุมจังหวะอาจมีหรือไม่มีเซ็นเซอร์ โปรแกรมบอร์ด AVR ทำ:

• สตาร์ทเครื่องยนต์ให้เร็วที่สุดโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมภายนอก
• ควบคุมความเร็วด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ภายนอกหนึ่งตัว

sma ควบคุมอัตโนมัติแบบแยกประเภทที่ใช้ในเครื่องซักผ้า

ไม่มีเซ็นเซอร์

ในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์จำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดที่ไม่ได้ใช้งาน วิธีนี้ใช้ได้เมื่อมอเตอร์หมุน มิฉะนั้นจะไม่ทำงาน

อุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนที่แบบไร้เซ็นเซอร์มีน้ำหนักเบากว่า ซึ่งอธิบายถึงการใช้งานที่แพร่หลาย

คอนโทรลเลอร์มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ค่าของกระแสตรงสูงสุด
• ค่าของแรงดันไฟฟ้าสูงสุด
• จำนวนรอบสูงสุด;
• ความต้านทานของสวิตช์ไฟ
• ความถี่ของแรงกระตุ้น

เมื่อเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์ สิ่งสำคัญคือต้องต่อสายไฟให้สั้นที่สุด เนื่องจากเกิดกระแสไฟกระชากตอนสตาร์ท หากสายยาวอาจเกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ ดังนั้นคอนโทรลเลอร์จึงขายด้วยลวดขนาด 12 - 16 ซม.

ตัวควบคุมมีการตั้งค่าซอฟต์แวร์มากมาย:

• การควบคุมการดับเครื่องยนต์
• การปิดเครื่องแบบอ่อนหรือแบบแข็ง
• การเบรกและการปิดเครื่องที่ราบรื่น
• พัฒนากำลังและประสิทธิภาพ;
• นุ่ม, แข็ง, เริ่มต้นอย่างรวดเร็ว;
• วงเงินปัจจุบัน
• โหมดแก๊ส
• เปลี่ยนทิศทาง

ตัวควบคุม LB11880 ที่แสดงในรูปประกอบด้วยไดรเวอร์มอเตอร์ไร้แปรงถ่านอันทรงพลัง กล่าวคือ คุณสามารถสั่งงานมอเตอร์โดยตรงไปยังไมโครเซอร์กิตโดยไม่ต้องใช้ไดรเวอร์เพิ่มเติม

แนวคิดของความถี่ PWM

เมื่อเปิดกุญแจ เครื่องยนต์จะโหลดเต็มที่ หน่วยถึงความเร็วสูงสุด ในการควบคุมมอเตอร์ คุณต้องเตรียมตัวควบคุมกำลัง นี่คือสิ่งที่การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ทำ

มีการตั้งค่าความถี่ที่ต้องการของปุ่มเปิดและปิด แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจากศูนย์เป็นกำลังทำงาน ในการควบคุมความเร็ว จำเป็นต้องวางสัญญาณ PWM ทับบนสัญญาณหลัก

อุปกรณ์สามารถสร้างสัญญาณ PWM ได้หลายเอาต์พุต หรือสร้าง PWM สำหรับคีย์แยกต่างหากด้วยโปรแกรม วงจรจะง่ายขึ้น สัญญาณ PWM มี 4-80 กิโลเฮิรตซ์

การเพิ่มความถี่จะนำไปสู่กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่มากขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดความร้อน ความสูงของความถี่ PWM จะเพิ่มจำนวนชั่วคราว ซึ่งส่งผลให้คีย์สูญหาย ความถี่ขนาดเล็กไม่ได้ให้การควบคุมที่ราบรื่นตามที่ต้องการ

เพื่อลดการสูญเสียของคีย์ระหว่างช่วงชั่วคราว สัญญาณ PWM จะใช้กับสวิตช์บนหรือล่างแยกกัน การสูญเสียโดยตรงคำนวณโดยสูตร P=R*I2 โดยที่ P คือกำลังการสูญเสีย R คือความต้านทานของสวิตช์ I คือความแรงของกระแส

ความต้านทานน้อยช่วยลดการสูญเสีย เพิ่มประสิทธิภาพ

ระบบอาดูโน่

บ่อยครั้งที่แพลตฟอร์มการประมวลผลฮาร์ดแวร์ arduino ใช้เพื่อควบคุมมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน มันขึ้นอยู่กับบอร์ดและสภาพแวดล้อมการพัฒนาในภาษา Wiring

บอร์ด arduino ประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel AVR และการเขียนโปรแกรมองค์ประกอบและการโต้ตอบกับวงจร บอร์ดมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า บอร์ด Serial Arduino เป็นวงจรกลับด้านอย่างง่ายสำหรับการแปลงสัญญาณจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง มีการติดตั้งโปรแกรมผ่าน USB บางรุ่น เช่น Arduino Mini ต้องใช้บอร์ดโปรแกรมเพิ่มเติม

ภาษาการเขียนโปรแกรม Arduino ใช้การประมวลผลมาตรฐาน arduino บางรุ่นให้คุณควบคุมเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องพร้อมกันได้ โปรแกรมถูกประมวลผลโดยโปรเซสเซอร์ และคอมไพล์โดย AVR

ปัญหาเกี่ยวกับคอนโทรลเลอร์อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกและโหลดมากเกินไป

ติดเครื่องยนต์

มอเตอร์ติดเป็นกลไกที่ติดเครื่องยนต์ ใช้ในการติดตั้งเครื่องยนต์ ตัวยึดมอเตอร์ประกอบด้วยแท่งที่เชื่อมต่อถึงกันและส่วนประกอบของเฟรม ตัวยึดมอเตอร์มีลักษณะแบนราบตามองค์ประกอบ ตัวยึดมอเตอร์สำหรับมอเตอร์ 30 โวลต์ตัวเดียวหรือหลายอุปกรณ์ วงจรไฟฟ้าของตัวยึดมอเตอร์ประกอบด้วยชุดของแท่ง ตัวยึดมอเตอร์ถูกติดตั้งร่วมกับส่วนประกอบของโครงและโครง

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ที่ใช้ทั้งในชีวิตประจำวันและในอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น เครื่อง CNC เครื่องมือแพทย์ กลไกยานยนต์

BKEPT มีความโดดเด่นด้วยความน่าเชื่อถือ หลักการทำงานที่มีความแม่นยำสูง การควบคุมและการควบคุมอัจฉริยะอัตโนมัติ

ทันทีที่ฉันเริ่มสร้างแบบจำลองเครื่องบิน ฉันเริ่มสนใจทันทีว่าทำไมเครื่องยนต์ถึงมีสายไฟสามเส้น ทำไมมันถึงเล็กและในขณะเดียวกันก็ทรงพลังมาก และทำไมมันถึงต้องมีตัวควบคุมความเร็ว ... เวลาผ่านไป และฉันก็คิดได้ หมดแล้ว จากนั้นเขาก็ตั้งหน้าตั้งตาสร้างมอเตอร์ไร้แปรงด้วยมือของเขาเอง

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า:
พื้นฐานของการทำงานของเครื่องไฟฟ้าคือปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นหากวงที่มีกระแสอยู่ในสนามแม่เหล็กก็จะได้รับผลกระทบจาก กำลังแอมแปร์ซึ่งจะสร้างแรงบิด เฟรมจะเริ่มหมุนและหยุดในตำแหน่งที่ไม่มีโมเมนต์ที่สร้างโดยแรงแอมแปร์

อุปกรณ์มอเตอร์ไฟฟ้า:
มอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ ประกอบด้วยชิ้นส่วนคงที่ - สเตเตอร์และส่วนที่เคลื่อนไหว โรเตอร์. ในการเริ่มต้นการหมุน คุณต้องเปลี่ยนทิศทางของกระแสในทางกลับกัน ฟังก์ชั่นนี้ดำเนินการ นักสะสม(แปรง).

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านเป็นมอเตอร์ กระแสตรงไม่มีตัวสะสมซึ่งการทำงานของตัวสะสมนั้นดำเนินการโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (หากมอเตอร์มีสายไฟสามเส้น ไม่ได้หมายความว่าขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส! ขับเคลื่อนโดย "ส่วน" ของพัลส์สั้นๆ ของ DC และฉันไม่ต้องการทำให้คุณตกใจ แต่เป็นมอเตอร์แบบเดียวกัน ใช้ในเครื่องทำความเย็นเป็นแบบไม่มีแปรง แม้ว่าจะมีสายไฟ DC เพียงสองเส้น)

อุปกรณ์มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน:
อินรันเนอร์(ออกเสียงว่า "อินรันเนอร์") เครื่องยนต์มีขดลวดอยู่ที่พื้นผิวด้านในของตัวเรือน และโรเตอร์แม่เหล็กหมุนอยู่ภายใน


วิ่งเร็วกว่า(ออกเสียงว่า "เอาท์รันเนอร์") เครื่องยนต์มีขดลวด (ภายใน) คงที่ซึ่งร่างกายจะหมุนด้วยแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่บนผนังด้านใน

หลักการทำงาน:
เพื่อให้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านเริ่มหมุน จะต้องป้อนแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดมอเตอร์พร้อมกัน การซิงโครไนซ์สามารถจัดระเบียบได้โดยใช้เซ็นเซอร์ภายนอก (เซ็นเซอร์ออปติคอลหรือฮอลล์) และบนพื้นฐานของ EMF ด้านหลัง (ไร้เซ็นเซอร์) ซึ่งเกิดขึ้นในมอเตอร์ระหว่างการหมุน

การควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์:
มีมอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่งใดๆ ในมอเตอร์ดังกล่าว การกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์จะดำเนินการโดยการวัด EMF ในเฟสว่าง เราจำได้ว่าในแต่ละช่วงเวลา "+" เชื่อมต่อกับหนึ่งในเฟส (A) และพลังงาน "-" เชื่อมต่อกับอีกเฟสหนึ่ง (B) ซึ่งเฟสใดเฟสหนึ่งยังคงว่าง การหมุน มอเตอร์จะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF (เช่น ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นในขดลวด) ในขดลวดอิสระ ขณะที่มันหมุน แรงดันไฟฟ้าบนเฟสว่าง (C) จะเปลี่ยนไป ด้วยการวัดแรงดันไฟฟ้าบนเฟสว่าง คุณสามารถกำหนดช่วงเวลาของการสลับไปยังตำแหน่งถัดไปของโรเตอร์ได้
ในการวัดแรงดันไฟฟ้านี้จะใช้วิธี "จุดเสมือน" บรรทัดล่างคือเมื่อรู้ความต้านทานของขดลวดทั้งหมดและแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นแล้ว คุณสามารถ "เปลี่ยนสาย" ไปยังจุดเชื่อมต่อของขดลวดทั้งหมดได้:
ตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน:
มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเพียงชิ้นส่วนเหล็กเพราะ ในกรณีที่ไม่มีตัวควบคุมเราไม่สามารถจ่ายแรงดันให้กับมันได้เพื่อให้มันเริ่มหมุนตามปกติ ตัวควบคุมความเร็วเป็นระบบที่ค่อนข้างซับซ้อนของส่วนประกอบวิทยุเพราะ เธอต้อง:
1) กำหนดตำแหน่งเริ่มต้นของโรเตอร์เพื่อสตาร์ทมอเตอร์
2) ขับมอเตอร์ด้วยความเร็วต่ำ
3) เร่งมอเตอร์ไปที่ความเร็วการหมุนที่กำหนด (ตั้งค่า)
4) รักษาแรงบิดสูงสุด

แผนผังของตัวควบคุมความเร็ว (วาล์ว):


มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงรุ่งอรุณของการกำเนิดของไฟฟ้า แต่ไม่มีใครสามารถสร้างระบบควบคุมให้พวกมันได้ และด้วยการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น: ด้วยการกำเนิดของทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทรงพลัง มอเตอร์ไร้แปรงถ่านจึงเริ่มถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวัน (การใช้ในอุตสาหกรรมครั้งแรกในยุค 60)

ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน:

ข้อดี:
- ความถี่ของการหมุนแตกต่างกันไปในช่วงกว้าง
- ความสามารถในการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีการระเบิดและก้าวร้าว
- ความจุแรงบิดสูง
- ประสิทธิภาพพลังงานสูง (ประสิทธิภาพมากกว่า 90%)
- อายุการใช้งานยาวนาน ความน่าเชื่อถือสูง และอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากไม่มีหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าแบบเลื่อน

ข้อบกพร่อง:
- ระบบการจัดการเครื่องยนต์ที่ค่อนข้างซับซ้อน
- ค่าใช้จ่ายสูงของเครื่องยนต์เนื่องจากการใช้วัสดุราคาแพงในการออกแบบโรเตอร์ (แม่เหล็ก, แบริ่ง, เพลา)
หลังจากจัดการกับทฤษฎีแล้ว เรามาปฏิบัติกันต่อ: เราจะออกแบบและสร้างเครื่องยนต์สำหรับรุ่นการบิน MX-2

รายการวัสดุและอุปกรณ์:
1) สายไฟ (นำมาจากหม้อแปลงเก่า)
2) แม่เหล็ก (ซื้อออนไลน์)
3) สเตเตอร์ (เนื้อแกะ)
4) เพลา
5) ตลับลูกปืน
6) ดูราลูมิน
7) การหดตัวด้วยความร้อน
8) เข้าถึงขยะเทคโนโลยีไม่จำกัด
9) การเข้าถึงเครื่องมือ
10) แขนตรง :)

ความคืบหน้า:
1) จากจุดเริ่มต้นเราตัดสินใจ:

ทำไมเราถึงสร้างเครื่องยนต์?
ควรออกแบบมาเพื่ออะไร
เราจำกัดตรงไหน?

ในกรณีของฉัน: ฉันกำลังสร้างเครื่องยนต์สำหรับเครื่องบิน ดังนั้นปล่อยให้มันหมุนจากภายนอก ควรได้รับการออกแบบสำหรับความจริงที่ว่าควรให้แรงขับ 1,400 กรัมพร้อมแบตเตอรี่สามกระป๋อง ฉันมีน้ำหนักและขนาดจำกัด อย่างไรก็ตาม คุณจะเริ่มต้นที่ไหน คำตอบสำหรับคำถามนี้ง่ายมาก: จากส่วนที่ยากที่สุด เช่น ด้วยชิ้นส่วนที่ง่ายต่อการค้นหา และส่วนอื่นๆ ที่เหมาะสม ฉันทำเช่นนั้น หลังจากพยายามทำสเตเตอร์เหล็กแผ่นอ่อนหลายครั้งไม่สำเร็จ ก็เป็นที่ชัดเจนสำหรับฉันว่าควรหาสเตเตอร์สักอันจะดีกว่า ฉันพบมันในหัววิดีโอเก่าจากเครื่องบันทึกวิดีโอ

2) ขดลวดของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงสามเฟสนั้นดำเนินการด้วยลวดทองแดงหุ้มฉนวนซึ่งส่วนตัดขวางนั้นกำหนดค่าของความแรงของกระแสไฟฟ้าและด้วยเหตุนี้กำลังของมอเตอร์ เป็นที่ลืมไม่ได้ว่ายิ่งลวดหนาเท่าไร ก็ยิ่งมีการหมุนมากขึ้นเท่านั้น แต่แรงบิดก็จะยิ่งอ่อนลง การเลือกส่วน:

1A - 0.05 มม. 15A - 0.33 มม. 40A - 0.7มม

3A - 0.11 มม. 20A - 0.4 มม.; 50A - 0.8มม

10A - 0.25 มม. 30A - 0.55 มม. 60A - 0.95มม


3) เราเริ่มพันลวดบนเสา ยิ่งหมุนรอบฟันมากเท่าไร (13) สนามแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งสนามแรงมากเท่าไหร่ แรงบิดก็ยิ่งมากขึ้นและจำนวนรอบก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ในการรับความเร็วสูง คุณต้องหมุนจำนวนรอบให้น้อยลง แต่ด้วยสิ่งนี้แรงบิดก็ลดลงเช่นกัน เพื่อชดเชยแรงบิด โดยปกติจะใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นกับมอเตอร์
4) ถัดไปเลือกวิธีการเชื่อมต่อที่คดเคี้ยว: ดาวหรือสามเหลี่ยม การเชื่อมต่อแบบดาวให้แรงบิดมากกว่าแต่การหมุนน้อยกว่าการเชื่อมต่อแบบเดลต้า 1.73 เท่า (จากนั้นจึงเลือกการเชื่อมต่อแบบเดลต้า)

5) เลือกแม่เหล็ก จำนวนขั้วบนโรเตอร์ต้องเป็นเลขคู่ (14) รูปร่างของแม่เหล็กที่ใช้มักเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ขนาดของแม่เหล็กขึ้นอยู่กับรูปทรงของมอเตอร์และคุณลักษณะของมอเตอร์ ยิ่งใช้แม่เหล็กแรงเท่าไร โมเมนต์ของแรงที่มอเตอร์บนเพลาพัฒนาก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ ยิ่งจำนวนเสามาก ช่วงเวลายิ่งมาก แต่การปฏิวัติก็จะยิ่งน้อยลง แม่เหล็กบนโรเตอร์ได้รับการแก้ไขด้วยกาวร้อนละลายพิเศษ

ฉันทดสอบเครื่องยนต์นี้กับการติดตั้งสปินมอเตอร์ที่ฉันสร้างขึ้น ซึ่งช่วยให้คุณวัดแรงขับ กำลัง และความเร็วของเครื่องยนต์ได้

หากต้องการดูความแตกต่างระหว่างการเชื่อมต่อแบบสตาร์และเดลต้า ฉันเชื่อมต่อขดลวดด้วยวิธีต่างๆ:

ผลที่ได้คือเครื่องยนต์ที่สอดคล้องกับลักษณะของเครื่องบินซึ่งมีมวล 1,400 กรัม

ลักษณะของเครื่องยนต์ที่ได้:
การบริโภคในปัจจุบัน: 34.1ก
ไม่มีโหลดปัจจุบัน: 2.1ก
ความต้านทานที่คดเคี้ยว: 0.02 โอห์ม
จำนวนเสา: 14
ผลประกอบการ: 8400 รอบต่อนาที

วิดีโอรายงานการทดสอบเครื่องยนต์บนเครื่องบิน ... การลงจอดแบบนุ่มนวล: D

การคำนวณประสิทธิภาพของเครื่องยนต์:


ตัวบ่งชี้ที่ดีมาก ... แม้ว่ามันจะสูงกว่านี้ ...

สรุป:
1) มอเตอร์ไร้แปรงมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลสูง
2) มอเตอร์ไร้แปรงมีขนาดกะทัดรัด
3) สามารถใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในสภาพแวดล้อมที่มีการระเบิดได้
4) การต่อแบบสตาร์ให้แรงบิดมากกว่าแต่การหมุนน้อยกว่าการต่อแบบเดลต้า 1.73 เท่า

ดังนั้น การสร้างมอเตอร์ไร้แปรงถ่านของคุณเองสำหรับเครื่องบินจำลองแอโรบิกก็คือ งานเป็นไปได้

หากคุณมีคำถามหรือบางสิ่งที่ไม่ชัดเจนสำหรับคุณ โปรดถามคำถามในความคิดเห็นของบทความนี้ โชคดีนะทุกคน)

มอเตอร์กระแสตรงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรง หากจำเป็น ให้ใช้มอเตอร์แรงบิดสูงที่มีความเร็วค่อนข้างต่ำ โครงสร้าง Inrunners นั้นง่ายกว่าเนื่องจากสเตเตอร์คงที่สามารถใช้เป็นที่อยู่อาศัยได้ สามารถติดตั้งอุปกรณ์ติดตั้งได้ ในกรณีของ Outrunner ชิ้นส่วนด้านนอกทั้งหมดจะหมุน เครื่องยนต์ถูกยึดโดยชิ้นส่วนเพลาหรือสเตเตอร์ ในกรณีของล้อมอเตอร์ การยึดจะดำเนินการกับแกนคงที่ของสเตเตอร์ สายไฟจะถูกนำไปที่สเตเตอร์ผ่านแกนกลวงที่มีขนาดน้อยกว่า 0.5 มม.

เรียกว่ามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ. มีมอเตอร์ AC ประเภทต่อไปนี้:

นอกจากนี้ยังมี UKD (มอเตอร์สับเปลี่ยนสากล) พร้อมฟังก์ชันโหมดการทำงานทั้งไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องยนต์อีกประเภทหนึ่งคือ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีตำแหน่งโรเตอร์จำนวนจำกัด. ตำแหน่งที่ระบุของโรเตอร์ได้รับการแก้ไขโดยการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดที่เกี่ยวข้องที่จำเป็น เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกลบออกจากขดลวดหนึ่งและถ่ายโอนไปยังอีกอันหนึ่ง กระบวนการเปลี่ยนไปยังตำแหน่งอื่นจะเกิดขึ้น

มอเตอร์ AC เมื่อขับเคลื่อนโดยเครือข่ายเชิงพาณิชย์มักจะไม่สามารถทำได้ ความเร็วมากกว่าสามพันรอบต่อนาที. ด้วยเหตุนี้ เมื่อจำเป็นต้องได้รับความถี่ที่สูงขึ้น จึงใช้มอเตอร์คอลเลกเตอร์ ซึ่งมีข้อดีเพิ่มเติมคือความเบาและความกะทัดรัดในขณะที่ยังคงรักษากำลังที่ต้องการ

บางครั้งก็มีการใช้กลไกการส่งพิเศษที่เรียกว่าตัวคูณซึ่งจะเปลี่ยนพารามิเตอร์จลนศาสตร์ของอุปกรณ์เป็นตัวบ่งชี้ทางเทคนิคที่จำเป็น บางครั้งชุดสะสมใช้พื้นที่ถึงครึ่งหนึ่งของมอเตอร์ทั้งหมด ดังนั้นมอเตอร์ AC จึงมีขนาดลดลงและทำให้น้ำหนักเบาลงโดยใช้ตัวแปลงความถี่ และบางครั้งเนื่องจากมีเครือข่ายที่มีความถี่เพิ่มขึ้นถึง 400 เฮิรตซ์

ทรัพยากรของมอเตอร์ AC แบบอะซิงโครนัสใด ๆ นั้นสูงกว่าตัวสะสมอย่างเห็นได้ชัด มันถูกกำหนด สถานะของฉนวนของขดลวดและตลับลูกปืน. มอเตอร์ซิงโครนัส เมื่อใช้อินเวอร์เตอร์และเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ ถือเป็นอะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์ของมอเตอร์คอลเลกเตอร์แบบคลาสสิกที่รองรับการทำงานของไฟฟ้ากระแสตรง

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน ข้อมูลทั่วไปและอุปกรณ์

มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านเรียกอีกอย่างว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟส มันเป็นอุปกรณ์ซิงโครนัสซึ่งหลักการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับการควบคุมความถี่ที่ซิงโครไนซ์ด้วยตนเองเนื่องจากเวกเตอร์ (เริ่มจากตำแหน่งของโรเตอร์) ของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ถูกควบคุม

ตัวควบคุมมอเตอร์ประเภทนี้มักใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง จึงเป็นที่มาของชื่อ ในเอกสารทางเทคนิคภาษาอังกฤษ มอเตอร์แบบไร้แปรงเรียกว่า PMSM หรือ BLDC

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถูกสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเป็นหลัก มอเตอร์กระแสตรงใด ๆโดยทั่วไป. แอคชูเอเตอร์ของอุปกรณ์ดังกล่าวมีความต้องการสูงมาก (โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนไมโครไดรฟ์ความเร็วสูงที่มีการวางตำแหน่งที่แม่นยำ)

นี่อาจนำไปสู่การใช้อุปกรณ์ DC เฉพาะ เช่น มอเตอร์สามเฟสแบบไร้แปรงถ่าน หรือที่เรียกว่า BLDT จากการออกแบบนั้นเกือบจะเหมือนกับมอเตอร์ซิงโครนัส AC ซึ่งการหมุนของโรเตอร์แม่เหล็กเกิดขึ้นในสเตเตอร์แบบเคลือบธรรมดาในที่ที่มีขดลวดสามเฟสและจำนวนรอบการหมุนขึ้นอยู่กับแรงดันและโหลดของสเตเตอร์ ตามพิกัดที่แน่นอนของโรเตอร์ ขดลวดสเตเตอร์ต่างๆ จะถูกเปลี่ยน

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านสามารถอยู่ได้โดยไม่มีเซนเซอร์แยก อย่างไรก็ตาม บางครั้งมอเตอร์เหล่านี้มีอยู่บนโรเตอร์ เช่น เซนเซอร์ Hall หากอุปกรณ์ทำงานโดยไม่มีเซ็นเซอร์เพิ่มเติม ขดลวดสเตเตอร์ทำหน้าที่เป็นตัวยึด. จากนั้นกระแสจะเกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนของแม่เหล็กเมื่อโรเตอร์ทำให้เกิด EMF ในขดลวดสเตเตอร์

หากหนึ่งในขดลวดถูกปิด สัญญาณที่เหนี่ยวนำจะถูกวัดและประมวลผลเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม หลักการทำงานดังกล่าวเป็นไปไม่ได้หากไม่มีศาสตราจารย์ด้านการประมวลผลสัญญาณ แต่ในการย้อนกลับหรือเบรกมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวไม่จำเป็นต้องใช้วงจรบริดจ์ - ก็เพียงพอแล้วที่จะจ่ายพัลส์ควบคุมในลำดับย้อนกลับไปยังขดลวดสเตเตอร์

ใน VD (มอเตอร์สวิตซ์) ตัวเหนี่ยวนำในรูปของแม่เหล็กถาวรจะอยู่ที่โรเตอร์และขดลวดกระดองอยู่ที่สเตเตอร์ ตามตำแหน่งของโรเตอร์ แรงดันไฟฟ้าของขดลวดทั้งหมดจะเกิดขึ้นมอเตอร์ไฟฟ้า. เมื่อใช้ในโครงสร้างของตัวสะสม การทำงานของมันจะถูกดำเนินการในมอเตอร์วาล์วโดยสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์แบบซิงโครนัสและแบบไม่มีแปรงคือการซิงโครไนซ์ตัวเองของมอเตอร์แบบหลังด้วยความช่วยเหลือของ DPR ซึ่งกำหนดความถี่ตามสัดส่วนของการหมุนของโรเตอร์และสนาม

บ่อยครั้งที่มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านพบการใช้งานในพื้นที่ต่อไปนี้:

สเตเตอร์

อุปกรณ์นี้มีการออกแบบที่คลาสสิกและมีลักษณะคล้ายกับเครื่องอะซิงโครนัส ประกอบด้วย แกนขดลวดทองแดง(วางรอบปริมณฑลในร่อง) ซึ่งกำหนดจำนวนเฟสและตัวเรือน โดยปกติแล้ว เฟสไซน์และโคไซน์จะเพียงพอสำหรับการหมุนและสตาร์ทเอง อย่างไรก็ตาม มอเตอร์วาล์วมักจะทำแบบสามเฟสและแม้แต่สี่เฟส

มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับตามประเภทของขดลวดบนขดลวดสเตเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภท:

• รูปแบบไซน์;
• รูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมู

ในประเภทของมอเตอร์ที่สอดคล้องกัน กระแสเฟสไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามวิธีการจ่ายแบบไซน์ซอยด์หรือสี่เหลี่ยมคางหมู

โรเตอร์

โดยปกติโรเตอร์จะทำจากแม่เหล็กถาวรที่มีขั้วสองถึงแปดคู่ ซึ่งจะสลับจากเหนือไปใต้หรือกลับกัน

ที่พบมากที่สุดและถูกที่สุดสำหรับการผลิตโรเตอร์คือแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ แต่ข้อเสียคือ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กในระดับต่ำดังนั้นอุปกรณ์ที่ทำจากโลหะผสมของธาตุหายากต่าง ๆ จึงเข้ามาแทนที่วัสดุนี้เนื่องจากสามารถให้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กในระดับสูงซึ่งจะช่วยลดขนาดของโรเตอร์ได้

ปชป

เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ให้ข้อเสนอแนะ ตามหลักการทำงานอุปกรณ์แบ่งออกเป็นประเภทย่อยดังต่อไปนี้:

• อุปนัย;
• ตาแมว;
• เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์

ประเภทหลังเป็นที่นิยมมากที่สุดเนื่องจาก คุณสมบัติเฉื่อยเกือบสัมบูรณ์และความสามารถในการกำจัดความล่าช้าในช่องป้อนกลับตามตำแหน่งของโรเตอร์

ระบบควบคุม

ระบบควบคุมประกอบด้วยสวิตช์ไฟ บางครั้งอาจใช้ไทริสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์กำลัง รวมถึงเกทที่หุ้มฉนวน ซึ่งนำไปสู่การรวบรวมอินเวอร์เตอร์ปัจจุบันหรืออินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้า กระบวนการจัดการคีย์เหล่านี้ถูกนำมาใช้บ่อยที่สุด โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งต้องใช้การคำนวณจำนวนมากเพื่อควบคุมเครื่องยนต์

หลักการทำงาน

การทำงานของเครื่องยนต์อยู่ที่ความจริงที่ว่าตัวควบคุมเปลี่ยนขดลวดสเตเตอร์จำนวนหนึ่งในลักษณะที่เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และสเตเตอร์เป็นแบบมุมฉาก ด้วย PWM (การปรับความกว้างพัลส์) ตัวควบคุมจะควบคุมกระแสที่ไหลผ่านมอเตอร์และควบคุมแรงบิดที่กระทำกับโรเตอร์ ทิศทางของโมเมนต์ที่แสดงนี้จะถูกกำหนดโดยเครื่องหมายของมุมระหว่างเวกเตอร์ องศาไฟฟ้าใช้ในการคำนวณ

การสลับควรทำในลักษณะที่ Ф0 (ฟลักซ์กระตุ้นของโรเตอร์) คงที่เมื่อเทียบกับฟลักซ์กระดอง เมื่อการกระตุ้นดังกล่าวและการไหลของกระดองมีปฏิสัมพันธ์กัน จะเกิดแรงบิด M ซึ่งมีแนวโน้มที่จะหมุนโรเตอร์และในขณะเดียวกันก็รับประกันว่าการกระตุ้นและการไหลของกระดองจะสอดคล้องกัน อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการหมุนของโรเตอร์ ขดลวดต่างๆ จะถูกเปลี่ยนภายใต้อิทธิพลของเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ฟลักซ์ของกระดองเปลี่ยนไปสู่ขั้นตอนต่อไป

ในสถานการณ์เช่นนี้ เวกเตอร์ที่เป็นผลลัพธ์จะเลื่อนและหยุดนิ่งตามฟลักซ์ของโรเตอร์ ซึ่งในทางกลับกัน จะสร้างแรงบิดที่จำเป็นบนเพลามอเตอร์

การจัดการเครื่องยนต์

ตัวควบคุมของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านจะควบคุมช่วงเวลาที่กระทำกับโรเตอร์โดยการเปลี่ยนค่าของการปรับความกว้างของพัลส์ การสลับถูกควบคุมและ ดำเนินการทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านทั่วไป ทั่วไปเช่นกันคือระบบควบคุมที่ใช้การปรับความกว้างพัลส์และอัลกอริธึมการควบคุมความกว้างพัลส์สำหรับเวิร์กโฟลว์

มอเตอร์ที่ควบคุมด้วยเวคเตอร์ให้ช่วงที่รู้จักกว้างที่สุดสำหรับการควบคุมความเร็วด้วยตนเอง การควบคุมความเร็วนี้ ตลอดจนการรักษาการเชื่อมต่อฟลักซ์ให้อยู่ในระดับที่ต้องการ เป็นผลจากตัวแปลงความถี่

คุณสมบัติของการควบคุมไดรฟ์ไฟฟ้าตามการควบคุมเวกเตอร์คือการมีพิกัดควบคุม พวกเขาอยู่ในระบบคงที่และ เปลี่ยนเป็นการหมุน, เน้นค่าคงที่ตามสัดส่วนของพารามิเตอร์ที่ควบคุมของเวกเตอร์, เนื่องจากการกระทำการควบคุมจะเกิดขึ้นและจากนั้นจึงเปลี่ยนกลับ

แม้จะมีข้อดีทั้งหมดของระบบดังกล่าว แต่ก็มีข้อเสียในรูปแบบของความซับซ้อนในการควบคุมอุปกรณ์เพื่อควบคุมความเร็วในช่วงกว้าง

ข้อดีและข้อเสีย

ในปัจจุบัน ในหลายอุตสาหกรรม มอเตอร์ประเภทนี้เป็นที่ต้องการอย่างมาก เนื่องจากมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านได้รวมเอาคุณสมบัติที่ดีที่สุดเกือบทั้งหมดของมอเตอร์แบบไม่สัมผัสและมอเตอร์ประเภทอื่นๆ

ข้อดีที่ปฏิเสธไม่ได้ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านคือ:

แม้จะมีผลบวกที่สำคัญ มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านยังมีข้อเสียเล็กน้อย:

จากสิ่งที่กล่าวมาข้างต้นและความด้อยพัฒนาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ในภูมิภาค หลายคนยังคงพิจารณาว่าเหมาะสมที่จะใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบเดิมกับตัวแปลงความถี่

มอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงสามเฟส

มอเตอร์ประเภทนี้มีสมรรถนะที่ดีเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการควบคุมโดยใช้เซนเซอร์ตำแหน่ง หากช่วงเวลาของการต่อต้านเปลี่ยนแปลงหรือไม่ทราบเลย และจำเป็นต้องทำให้สำเร็จหรือไม่ แรงบิดเริ่มต้นที่สูงขึ้นใช้การควบคุมเซ็นเซอร์ หากไม่ได้ใช้เซ็นเซอร์ (โดยปกติจะเป็นพัดลม) การควบคุมจะขจัดความจำเป็นในการสื่อสารผ่านสาย

คุณสมบัติของการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงสามเฟสโดยไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง:

คุณสมบัติการควบคุม มอเตอร์ไร้แปรงสามเฟสด้วยตัวเข้ารหัสตำแหน่งโดยใช้ตัวอย่างเซนเซอร์ Hall effect:

บทสรุป

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านมีข้อดีมากมายและจะเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานโดยทั้งผู้เชี่ยวชาญและคนธรรมดาทั่วไป

เมื่อเร็ว ๆ นี้ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น มีการใช้อย่างแข็งขันในเครื่องมือวัด การแพทย์ทางอุตสาหกรรม และระบบอัตโนมัติในครัวเรือน ตลอดจนเครื่องมือวัด มอเตอร์ประเภทนี้ทำงานโดยไม่ต้องใช้แปรง การสลับทั้งหมดดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ประโยชน์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายอย่างที่กำหนดขอบเขตการใช้งาน พวกเขามีผลงานที่ดีที่สุด แรงบิดของมันนั้นสูงกว่ามอเตอร์ทั่วไปมาก การออกแบบไร้แปรงถ่านนั้นโดดเด่นด้วยประสิทธิภาพและประสิทธิภาพไดนามิกที่สูงขึ้น

ประโยชน์อื่นๆ ได้แก่ การทำงานที่เงียบขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และความเร็วในการหมุนที่สูงขึ้น อัตราส่วนขนาดมอเตอร์ต่อแรงบิดสูงกว่าประเภทอื่น นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีขนาดและน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

หลักการทำงานขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยสเตเตอร์และโรเตอร์ซึ่งมีความเร็วในการหมุนเท่ากัน ไม่มีลักษณะการลื่นของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส การกำหนดค่าของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านเป็นแบบเฟสเดียว สองเฟส หรือสามเฟส จำนวนขดลวดในสเตเตอร์ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ มอเตอร์สามเฟสที่แพร่หลายที่สุดในทุกพื้นที่

อุปกรณ์มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ตัวอย่างเช่น พิจารณามอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟสที่ได้รับความนิยมสูงสุด มันมีสเตเตอร์ที่ทำจากเหล็กเคลือบในร่องที่วางขดลวด มอเตอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่มีขดลวดสามเส้นเชื่อมต่อกันเป็นรูปดาว

โรเตอร์เป็นแม่เหล็กถาวรที่มีขั้ว 2 ถึง 8 คู่ ในขณะเดียวกัน ขั้วใต้และขั้วเหนือจะสลับขั้วกัน โรเตอร์ทำจากวัสดุแม่เหล็กพิเศษที่ให้ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กที่ต้องการ ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ซึ่งทำจากแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านนั้นแตกต่างจากมอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป นี่เป็นเพราะความต้องการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดสเตเตอร์อย่างสม่ำเสมอ ในเวลาเดียวกันจำเป็นต้องรู้ว่าโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งใด ตำแหน่งนี้กำหนดโดยเซ็นเซอร์ Hall ซึ่งให้สัญญาณสูงหรือต่ำ ขึ้นอยู่กับว่าขั้วใดผ่านใกล้กับองค์ประกอบที่มีความไวสูง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงไร้แปรงถ่าน

เครื่องใช้ในบ้านและทางการแพทย์, การสร้างแบบจำลองทางอากาศ, ไดรฟ์ปิดท่อสำหรับท่อส่งก๊าซและน้ำมัน - นี่ไม่ใช่รายการการใช้งานที่สมบูรณ์สำหรับมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน (BD) ลองดูอุปกรณ์และหลักการทำงานของไดรฟ์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าเหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจข้อดีและข้อเสียให้ดียิ่งขึ้น

ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต

สาเหตุหนึ่งที่ทำให้สนใจ DB คือความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับไมโครมอเตอร์ความเร็วสูงพร้อมการวางตำแหน่งที่แม่นยำ โครงสร้างภายในของไดรฟ์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2

ข้าว. 2. อุปกรณ์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

อย่างที่คุณเห็น การออกแบบคือโรเตอร์ (กระดอง) และสเตเตอร์ อันแรกมีแม่เหล็กถาวร (หรือแม่เหล็กหลายอันเรียงตามลำดับที่แน่นอน) และอันที่สองติดตั้งขดลวด (B) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

เป็นที่น่าสังเกตว่ากลไกแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้อาจมีทั้งแบบยึดภายใน (โครงสร้างประเภทนี้สามารถดูได้ในรูปที่ 2) หรือภายนอก (ดูรูปที่ 3)

ข้าว. 3. การออกแบบที่มีจุดยึดภายนอก (outrunner)

ดังนั้นการออกแบบแต่ละอย่างจึงมีขอบเขตเฉพาะ อุปกรณ์ที่มีกระดองภายในมีความเร็วในการหมุนสูง ดังนั้นจึงใช้ในระบบทำความเย็น เช่น โรงไฟฟ้าสำหรับโดรน เป็นต้น ใช้ไดรฟ์โรเตอร์ภายนอกในตำแหน่งที่ต้องการความแม่นยำและความทนทานต่อแรงบิด (หุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องจักร CNC ฯลฯ)

หลักการทำงาน

ซึ่งแตกต่างจากไดรฟ์อื่น ๆ เช่น เครื่อง AC แบบอะซิงโครนัส จำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษสำหรับการทำงานของ DB ซึ่งจะเปิดขดลวดในลักษณะที่เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กของกระดองและสเตเตอร์ตั้งฉากกัน อื่นๆ. อันที่จริงแล้ว อุปกรณ์ขับควบคุมแรงบิดที่กระทำต่อกระดอง DB กระบวนการนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปที่ 4

อย่างที่คุณเห็น สำหรับการเคลื่อนที่ของกระดองแต่ละครั้ง จำเป็นต้องทำการสับเปลี่ยนบางอย่างในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่าน หลักการทำงานนี้ไม่อนุญาตให้ควบคุมการหมุนได้อย่างราบรื่น แต่ทำให้สามารถรับโมเมนตัมได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านและแบบไม่มีแปรงถ่าน

ไดรฟ์แบบสะสมแตกต่างจาก BD ทั้งในด้านคุณสมบัติการออกแบบ (ดูรูปที่ 5) และในหลักการทำงาน

ข้าว. 5. A - มอเตอร์สะสม, B - ไม่มีแปรงถ่าน

มาดูความแตกต่างของการออกแบบกัน รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าโรเตอร์ (1 ในรูปที่ 5) ของมอเตอร์ประเภทตัวสะสมซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรง มีขดลวดที่มีโครงร่างการม้วนที่เรียบง่าย และแม่เหล็กถาวร (โดยปกติจะมีสองตัว) ติดตั้งอยู่ที่สเตเตอร์ (2 ในรูปที่ . 5 ). นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมไว้บนเพลาซึ่งมีการเชื่อมต่อแปรงที่จ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังขดลวดกระดอง

อธิบายหลักการทำงานของเครื่องสะสมโดยสังเขป เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขดลวดตัวใดตัวหนึ่ง จะเกิดแรงกระตุ้นและเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น มันมีปฏิกิริยากับแม่เหล็กถาวร ทำให้กระดองและตัวสะสมที่วางอยู่บนนั้นหมุน เป็นผลให้มีการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดอื่น ๆ และวงจรจะทำซ้ำ

ความถี่ของการหมุนของกระดองของการออกแบบนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรงซึ่งจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า นั่นคือเพื่อเพิ่มหรือลดความเร็วก็เพียงพอที่จะเพิ่มหรือลดระดับพลังงาน และในการย้อนกลับจำเป็นต้องเปลี่ยนขั้ว วิธีการควบคุมนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมพิเศษ เนื่องจากตัวควบคุมการเดินทางสามารถสร้างขึ้นโดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ และสวิตช์ทั่วไปจะทำงานเป็นอินเวอร์เตอร์

เราได้พิจารณาคุณสมบัติการออกแบบของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในหัวข้อที่แล้ว อย่างที่คุณจำได้ การเชื่อมต่อต้องใช้คอนโทรลเลอร์พิเศษโดยที่พวกมันจะไม่ทำงาน ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์เหล่านี้จึงไม่สามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้

นอกจากนี้ ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าในไดรฟ์ประเภทนี้บางรุ่น เพื่อการควบคุมที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ตำแหน่งของโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณลักษณะของมอเตอร์แบบไร้แปรงได้อย่างมาก แต่นำไปสู่การเพิ่มต้นทุนของการออกแบบที่มีราคาแพงอยู่แล้ว

จะสตาร์ทมอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้อย่างไร?

เพื่อให้ไดร์ฟประเภทนี้ทำงานได้ จำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษ (ดูรูปที่ 6) หากไม่มีสิ่งนี้ การเปิดตัวก็เป็นไปไม่ได้

ข้าว. 6. ตัวควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับการสร้างแบบจำลอง

มันไม่มีเหตุผลที่จะประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวด้วยตัวเองการซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปจะถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่า คุณสามารถเลือกได้ตามลักษณะต่อไปนี้ในโปรแกรมควบคุมช่องสัญญาณ PWM:

• กระแสสูงสุดที่อนุญาต คุณลักษณะนี้มีไว้สำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์ บ่อยครั้งที่ผู้ผลิตระบุพารามิเตอร์นี้ในชื่อรุ่น (เช่น Phoenix-18) ในบางกรณี จะมีการกำหนดค่าสำหรับโหมดพีค ซึ่งตัวควบคุมสามารถคงไว้เป็นเวลาหลายวินาที
• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
• ความต้านทานของวงจรภายในของคอนโทรลเลอร์
• จำนวนรอบที่อนุญาต ระบุเป็นรอบต่อนาที สูงกว่าค่านี้ คอนโทรลเลอร์จะไม่อนุญาตให้เพิ่มการหมุน (ข้อจำกัดถูกนำไปใช้ที่ระดับซอฟต์แวร์) โปรดทราบว่าความเร็วจะถูกกำหนดไว้เสมอสำหรับไดรฟ์แบบ 2 ขั้ว หากมีคู่ขั้วมากกว่า ให้นำค่านั้นมาหารด้วยจำนวน ตัวอย่างเช่น มีการระบุหมายเลข 60000 รอบต่อนาที ดังนั้นสำหรับมอเตอร์ 6 แม่เหล็ก ความเร็วในการหมุนจะเป็น 60000/3=20000 prm
• ความถี่ของพัลส์ที่สร้างขึ้นสำหรับตัวควบคุมส่วนใหญ่ พารามิเตอร์นี้มีตั้งแต่ 7 ถึง 8 kHz รุ่นที่แพงกว่าจะอนุญาตให้คุณตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์ใหม่โดยเพิ่มเป็น 16 หรือ 32 kHz

โปรดทราบว่าคุณสมบัติสามประการแรกกำหนดความจุของฐานข้อมูล

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การเปลี่ยนขดลวดของไดรฟ์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ในการกำหนดเวลาเปลี่ยน คนขับจะตรวจสอบตำแหน่งของกระดองโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หากไดรฟ์ไม่ได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับดังกล่าว EMF ด้านหลังที่เกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่ได้เชื่อมต่อจะถูกนำมาพิจารณาด้วย ตัวควบคุมซึ่งแท้จริงแล้วเป็นคอมเพล็กซ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และกำหนดลำดับการสลับ

มอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงสามเฟส

ฐานข้อมูลส่วนใหญ่ดำเนินการในการออกแบบสามเฟส ในการควบคุมไดรฟ์ดังกล่าว ตัวควบคุมมีตัวแปลงพัลส์ DC เป็นสามเฟส (ดูรูปที่ 7)

รูปที่ 7 ไดอะแกรมแรงดันไฟฟ้า DB

เพื่ออธิบายวิธีการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ควรพิจารณารูปที่ 4 ร่วมกับรูปที่ 7 ซึ่งจะแสดงทุกขั้นตอนของการทำงานของไดรฟ์สลับกันไป ลองเขียนลงไป:

1. แรงกระตุ้นเชิงบวกใช้กับขดลวด "A" ในขณะที่แรงกระตุ้นเชิงลบใช้กับ "B" เป็นผลให้กระดองจะเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะบันทึกการเคลื่อนไหวและส่งสัญญาณสำหรับการเปลี่ยนครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด และพัลส์บวกไปที่ "C" ("B" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) จากนั้นสัญญาณจะถูกส่งไปยังพัลส์ชุดถัดไป
3. บน "C" - บวก "A" - ลบ
4. คู่ของ "B" และ "A" ทำงานซึ่งได้รับแรงกระตุ้นทางบวกและทางลบ
5. พัลส์บวกจะถูกนำไปใช้อีกครั้งกับ "B" และพัลส์เชิงลบไปยัง "C"
6. ขดลวด "A" เปิดอยู่ (+ ให้มา) และพัลส์เชิงลบจะทำซ้ำที่ "C" จากนั้นวงจรจะทำซ้ำ

ในความเรียบง่ายของการจัดการมีความยุ่งยากมากมาย มีความจำเป็นไม่เพียง แต่จะติดตามตำแหน่งของกระดองเพื่อผลิตพัลส์ชุดถัดไป แต่ยังต้องควบคุมความเร็วในการหมุนด้วยการปรับกระแสในขดลวด นอกจากนี้ คุณควรเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเร่งความเร็วและการลดความเร็ว นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าคอนโทรลเลอร์จะต้องติดตั้งบล็อกที่ให้คุณควบคุมการทำงานได้ ลักษณะของอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นดังกล่าวสามารถดูได้ในรูปที่ 8

ข้าว. 8. ตัวควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบมัลติฟังก์ชั่น

ข้อดีและข้อเสีย

มอเตอร์ไร้แปรงไฟฟ้ามีข้อดีหลายประการ ได้แก่ :

• อายุการใช้งานยาวนานกว่าของสะสมทั่วไป
• ประสิทธิภาพสูง.
• ตั้งค่าความเร็วการหมุนสูงสุดอย่างรวดเร็ว
• มันมีประสิทธิภาพมากกว่าซีดี
• การไม่มีประกายไฟระหว่างการทำงานทำให้สามารถใช้ไดรฟ์ในสภาวะอันตรายจากไฟไหม้ได้
• ไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม
• ใช้งานง่าย

ทีนี้มาดูข้อเสียกัน ข้อเสียเปรียบสำคัญที่จำกัดการใช้ฐานข้อมูลคือค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูง (โดยคำนึงถึงราคาของไดรเวอร์) ท่ามกลางความไม่สะดวกคือความเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ฐานข้อมูลโดยไม่มีไดรเวอร์ แม้แต่การเปิดใช้งานในระยะสั้น เช่น เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ ปัญหาในการซ่อมแซม โดยเฉพาะหากจำเป็นต้องกรอกลับ