Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Hlavným problémom kolektorových motorov je prítomnosť kolektorového uzla. Kefy sú vymazané a lamely sa opotrebovávajú, dochádza ku skratom medzi vrstvou grafitového prachu, dochádza k iskreniu. Tieto problémy nie sú v asynchrónnych počítačoch, ale nemôžu pracovať z DC. Bezkartáčový jednosmerný motor bez vyššie uvedených nevýhod. Budeme hovoriť o tom, čo to je, ako to funguje a kde sa motory používajú v tomto článku.

definícia

Bezkartáčovým jednosmerným prúdom je jednosmerný motor, ktorého prúd vo vinutiach, z ktorého sa spína špeciálne spínacie zariadenie, sa nazýva „budič“ alebo „menič“ a tieto vinutia sú vždy umiestnené na statore. Spínač pozostáva zo 6 tranzistorov a napája jeden alebo druhý vinutie v závislosti od polohy rotora.

V domácej literatúre sa takéto motory nazývajú „ventily“ (pretože polovodičové spínače sa nazývajú „ventily“) a takéto elektrické stroje sa delia na dva typy vo forme počítadla-emf. V zahraničnej literatúre tento rozdiel pretrváva, jeden z nich sa nazýva, ako ruský „BLDC“ (bezkartáčový jednosmerný pohon alebo motor), čo doslova znamená „bezkartáčový jednosmerný motor“ v ich vinutiach, vyskytuje sa trapézový EMF. Ventilové elektromotory s sinusovým emf sa nazývajú PMSM (synchrónny stroj s permanentným magnetom), ktorý sa prekladá ako „synchrónny elektromotor s excitáciou permanentnými magnetmi“.

Zariadenie a princíp činnosti

Kolektor v KDPT slúži ako prúdová spínacia jednotka vo vinutí kotvy. V bezkartáčovom jednosmernom motore (БДПТ) túto úlohu nespĺňajú kefy s lamelami, ale prepínačom polovodičových spínačov - tranzistorov. Tranzistory prepínajú vinutia statora, čím vytvárajú rotujúce magnetické pole, ktoré spolupôsobí s poľom magnetov rotora. A keď prúd tečie cez vodič, ktorý je v magnetickom poli, je ovplyvnený silou ampéra, v dôsledku pôsobenia tejto sily, krútiaci moment je generovaný na hriadeli elektrických strojov. Vychádza z toho princíp činnosti akéhokoľvek elektromotora.

Teraz pochopíme, ako je usporiadaný bezkomutátorový motor. Na statore BDPT sú zvyčajne umiestnené tri vinutia, analogicky s AC motormi sa často nazývajú trojfázové vinutia. Toto je čiastočne pravda: bezkartáčové motory pracujú zo zdroja jednosmerného prúdu (častejšie z batérií), ale radič zapína vinutia postupne. Nie je však celkom pravda, že striedavým prúdom preteká vinutia. Konečná forma napájacieho vinutia je tvorená pravouhlými tranzistorovými riadiacimi impulzmi.

Trojfázový bezkartáčový motor môže byť trojvodičový alebo štvorvodičový, pričom štvrtý vodič je odbočkou zo stredného bodu (ak sú vinutia pripojené podľa hviezdicového obvodu).

Navíjanie alebo, jednoduchými slovami, cievky medeného drôtu sú umiestnené v zuboch statorového jadra. V závislosti od konštrukcie a účelu pohonu môže byť na statore iný počet zubov. Existujú rôzne varianty distribúcie fázových vinutí pozdĺž zubov rotora, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Vinutia každého zo zubov v rámci jednej fázy môžu byť zapojené sériovo alebo paralelne, v závislosti na úlohách pridelených projektantovi z hľadiska výkonu a momentu navrhovaného pohonu a samotné fázové vinutia sú spojené podľa hviezdy alebo trojuholníka, ako sú asynchrónne alebo synchrónne trojfázové striedavé motory.

Snímače polohy rotora môžu byť inštalované v statore. Často sa používajú snímače haly, ktoré dávajú signál regulátoru, keď sú ovplyvnené magnetickým poľom magnetov rotora. To je potrebné na to, aby regulátor „poznal“ polohu rotora a napájal zodpovedajúce vinutia. To je potrebné na zlepšenie účinnosti a stability práce, a ak je to krátko, vytlačiť všetok možný výkon z motora. Senzory sú zvyčajne inštalované 3 kusy. Prítomnosť senzorov však komplikuje zariadenie bezkartáčového elektromotora, ku ktorému by mali byť pripojené ďalšie vodiče pre napájanie a dátové vedenia.

V BDBT sa permanentné magnety namontované na rotore používajú na excitáciu a stator je kotva. Pripomeňme, že v kolektorových strojoch je opačný (rotor je kotva) a pre excitáciu na CD sa používajú permanentné magnety a elektromagnety (vinutia).

Magnety sa montujú so striedavými pólmi a ich počet určuje počet párov pólov. Ale to neznamená, že toľko magnetov, potom rovnaký pár pólov. Jeden pól môže tvoriť niekoľko magnetov. Počet otáčok za minútu závisí od počtu pólov, ako je to v prípade asynchrónneho motora (a ďalších). To znamená, že z jedného regulátora pri rovnakých nastaveniach sa bezkartáčové motory s rôznym počtom párov pólov otáčajú rôznymi rýchlosťami.

Typy BDPT

Teraz sa pozrime, aký typ permanentných magnetov sú bezkomutátorové motory. Sú klasifikované formou anti-EMF, dizajnu, ako aj prítomnosti snímačov polohy rotora. Takže dva hlavné typy sa líšia vo forme proti-EMF, ktorý je indukovaný vo vinutiach počas otáčania rotora:

  • BLDC - trapézový zadný EMF;
  • PMSM - spätný EMF sinusoid.

V ideálnom prípade potrebujú rôzne zdroje energie (regulátory), ale v praxi sú zameniteľné. Ak však používate regulátor s obdĺžnikovým alebo lichobežníkovým výstupným napätím s motorom PMSM, budete počuť charakteristické zvuky ako klepanie počas otáčania.

A dizajnom bezkomutátorové jednosmerné motory sú:

  • S vnútorným rotorom. Toto je známejšia reprezentácia elektromotora, keď je statorom teleso a hriadeľ sa v ňom otáča. Často sa nazývajú anglické slovo "Inrunner". Táto možnosť sa zvyčajne používa pre vysokorýchlostné elektromotory.
  • S vonkajším rotorom. Tu sa vonkajšia časť motora otáča s hriadeľom pripevneným na ňom, v anglických zdrojoch sa nazýva „outrunner“. Táto schéma zariadenia sa používa vtedy, keď je potrebný vysoký moment.

Vyberte si dizajn v závislosti na tom, prečo v konkrétnej aplikácii potrebujete bezkartáčový motor.

Moderný priemysel vyrába bezkomutátorové motory s oboma snímačmi polohy rotora a bez nich. Faktom je, že existuje mnoho spôsobov, ako ovládať BDPT, pre niektoré z nich sú potrebné snímače polohy, iné určujú polohy EMF vo vinutiach, iné jednoducho napájajú potrebné fázy a elektrický motor sa synchronizuje s takýmto výkonom a vstupuje do prevádzkového režimu.

Hlavné vlastnosti bezkefových jednosmerných motorov:

  1. Prevádzkový režim - dlhý alebo krátky.
  2. Maximálne prevádzkové napätie.
  3. Maximálny prevádzkový prúd.
  4. Maximálny výkon.
  5. Maximálne otáčky často neukazujú otáčky, ale KV - rev / v, to znamená počet otáčok na 1 volt aplikovaného napätia (bez zaťaženia hriadeľa). Ak chcete dosiahnuť maximálnu rýchlosť, vynásobte toto číslo maximálnym napätím.
  6. Odpor vinutia (čím je menší, tým vyššia je účinnosť) je zvyčajne stotín a tisícin Ohmu.
  7. Uhol fázového posunu (časovanie) je čas, po ktorom prúd vo vinutí dosiahne svoje maximum, čo je spôsobené jeho indukčnosťou a zákonmi spínania (prúd v indukčnosti sa nemôže okamžite zmeniť.

Schéma zapojenia

Ako bolo uvedené vyššie, na prevádzku bezkefového motora potrebujete špeciálny regulátor. Aliexpress možno nájsť ako súpravu motorov a regulátorov a samostatne. Regulátor sa tiež nazýva ESC Motor alebo Electric Speed Controller. Vyberte si ich podľa sily prúdu daného zaťaženia.

Obvykle je pripojenie motora k regulátoru jednoduché a zrozumiteľné aj pre čajové kanvice. Hlavná vec, ktorú potrebujete vedieť, je, že na zmenu smeru otáčania je potrebné zmeniť spojenie všetkých dvoch fáz, ako aj trojfázových asynchrónnych alebo synchrónnych elektromotorov.

Sieť má množstvo technických riešení a schém ako komplexných, tak aj pre čajové kanvice, ktoré môžete vidieť nižšie.

V tomto videu autor povie, ako sa s motorom BC spojiť s „Arduinou“.

A v tomto videu sa dozviete o rôznych spôsoboch pripojenia k rôznym regulátorom a ako to môžete urobiť sami. Autor to demonštruje príkladom motora z HDD a dvojicou výkonných kópií - inrunner a outrunner.

Mimochodom, schéma z videa na opakovanie je tiež pripojená:

Tam, kde sa používajú bezkefové motory

Rozsah použitia takýchto elektromotorov je veľmi skorý. Používajú sa na riadenie malých mechanizmov: v CD mechanikách, DVD mechanikách, pevných diskoch a vo výkonných zariadeniach: batériové a sieťové elektrické náradie (s výkonom približne 12V), rádiom riadené modely (napríklad kvadrokoptéry), CNC stroje na pohon pracovných nástrojov (obvykle motory s menovitým napätím 24V alebo 48V).

BDPT našiel široké využitie v elektrickej doprave, takmer všetky moderné motorové kolesá elektrických skútrov, bicyklov, motocyklov a automobilov sú bezkefové motory. Mimochodom, menovité napätie elektromotorov pre dopravu leží v širokom rozsahu, napríklad motorové koleso pre bicykel často beží od 36V alebo 48V, s výnimočnými výnimkami a viac, a vo vozidlách, napríklad na Toyota Prius asi 120V, a na Nissan Leaf - do 400, pri nabíjaní od 220V (toto je realizované pomocou zabudovaného konvertora).

Rozsah bezkefkových elektromotorov je v skutočnosti veľmi rozsiahly, nedostatok uzla kolektorov umožňuje jeho použitie na nebezpečných miestach, ako aj na miestach s vysokou vlhkosťou, bez strachu z skratov, iskier alebo požiaru v dôsledku závad v kefovej jednotke. Vďaka vysokej účinnosti a dobrým indikátorom hmotnosti a veľkosti našli uplatnenie vo vesmírnom priemysle.

Výhody a nevýhody

Bezkartáčové jednosmerné motory, ako aj iné typy elektrických strojov, majú určité výhody a nevýhody.

Výhody BDPT sú nasledovné:

  • Vďaka excitácii silnými permanentnými magnetmi (napríklad neodym) majú vynikajúci krútiaci moment a výkon a majú menšie rozmery ako asynchrónne motory. Čo používa väčšina výrobcov elektrických vozidiel - od skútrov až po autá.
  • Žiadna jiskrová jednotka na zber kefy, ktorá vyžaduje pravidelnú údržbu.
  • Pri použití kontroléra kvality, na rozdiel od toho istého CD, neinterferujú so sieťou napájania, čo je obzvlášť dôležité v rádiových zariadeniach a vozidlách s pokročilou elektronickou výbavou v palubnej sieti.
  • Účinnosť viac ako 80, častejšie a 90%.
  • Vysoká rýchlosť otáčania, v niektorých prípadoch až 100 000 ot / min.

Existuje však významná nevýhoda: bezkartáčový motor bez regulátora je len kus železa s medeným vinutím. Nebude schopný pracovať. Regulátory sú drahé a najčastejšie ich treba objednať v online obchodoch alebo s aliexpressom. Z tohto dôvodu nie je vždy možné použiť motory BC v domácich modeloch a zariadeniach.

Teraz už viete, čo je to bezkomutátorový DC motor, ako to funguje a kde to platí. Dúfame, že náš článok vám pomohol pochopiť všetky problémy!

Materiály na túto tému:

  • Čo je to rotor a stator
  • Ako zostaviť najjednoduchší elektromotor doma
  • Rozdiel medzi DC a AC

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Vedomostná základňa