Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Hlavním problémem kolektorových motorů je přítomnost kolektorového uzlu. Kartáče jsou vymazány a lamely se opotřebovávají, dochází ke zkratu mezi vrstvou grafitového prachu, dochází k jiskření. Tyto problémy nejsou v asynchronních počítačích, ale nemohou pracovat z DC. Střídavý DC motor bez výše uvedených nevýhod. Budeme hovořit o tom, co to je, jak to funguje a kde jsou motory používány v tomto článku.

Definice

Bezkartáčový stejnosměrný proud je stejnosměrný motor, jehož proud ve vinutích, ve kterém se spíná speciální spínací zařízení, se nazývá „ovladač“ nebo „střídač“ a tato vinutí jsou vždy umístěna na statoru. Spínač se skládá ze 6 tranzistorů a v závislosti na poloze rotoru dodává proud jednomu nebo druhému vinutí.

V domácí literatuře se tyto motory nazývají „ventily“ (protože polovodičové spínače se nazývají „ventily“) a tyto elektrické stroje se dělí do dvou typů ve formě čítače-emf. V zahraniční literatuře tento rozdíl přetrvává, jeden z nich se nazývá, stejně jako ruský „BLDC“ (bezkartáčový stejnosměrný pohon nebo motor), což doslova znamená „bezkartáčový stejnosměrný motor“ v jejich vinutí, dochází k lichoběžníkovému EMF. Ventilové elektromotory s sinusovým emfem se nazývají PMSM (synchronní stroj s permanentními magnety), který se překládá jako „synchronní elektromotor s excitací permanentními magnety“.

Zařízení a princip činnosti

Kolektor v KDPT slouží jako proudová spínací jednotka ve vinutí kotvy. V bezkartáčovém stejnosměrném motoru (БДПТ) není tato role splněna kartáči s lamelami, ale přepínačem polovodičových spínačů - tranzistorů. Tranzistory přepínají vinutí statoru a vytvářejí rotující magnetické pole, které spolupůsobí s polem magnetů rotoru. A když proud protéká vodičem, který je v magnetickém poli, je ovlivněn silou ampérů v důsledku působení této síly, na hřídeli elektrických strojů je generován točivý moment. Z toho vychází princip činnosti jakéhokoliv elektromotoru.

Nyní pochopíme, jak je uspořádán bezkartáčový motor. Na statoru BDPT jsou obvykle umístěna tři vinutí, analogicky s AC motory jsou často označována jako třífázová vinutí. To je částečně pravda: bezkartáčové motory pracují ze stejnosměrného zdroje (častěji z baterií), ale regulátor zapíná vinutí postupně. Není však zcela pravdivé říci, že střídavý proud protéká vinutími. Konečná podoba napětí napájecího vinutí je tvořena pravoúhlými tranzistorovými řídicími impulsy.

Třífázový bezkartáčový motor může být třívodičový nebo čtyřvodičový, přičemž čtvrtý vodič je kohoutkem od středu (pokud jsou vinutí připojena podle hvězdicového obvodu).

Navíjení nebo, jednoduše řečeno, cívky měděného drátu jsou umístěny v zubech jádra statoru. V závislosti na provedení a účelu pohonu může být na statoru rozdílný počet zubů. Existují různé varianty rozložení fázových vinutí podél zubů rotoru, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Vinutí každého ze zubů v jedné fázi mohou být zapojeny v sérii nebo paralelně, v závislosti na úkolech přiřazených konstruktérovi z hlediska výkonu a momentu navrženého pohonu a samotná fázová vinutí jsou připojena podle hvězdy nebo trojúhelníku, jako jsou asynchronní nebo synchronní třífázové střídavé motory.

Snímače polohy rotoru mohou být instalovány ve statoru. Často se používají halové senzory, které dávají signál regulátoru, když jsou ovlivněny magnetickým polem magnetů rotoru. To je nezbytné k tomu, aby regulátor „poznal“ polohu rotoru a napájení příslušných vinutí. To je nezbytné pro zlepšení efektivity a stability práce, a pokud je to krátce, vytlačit veškerý možný výkon z motoru. Snímače jsou obvykle instalovány 3 ks. Přítomnost senzorů však komplikuje zařízení bezkartáčového elektromotoru, k nim by měly být připojeny další vodiče pro napájení a datové vedení.

V BDBT, permanentní magnety namontované na rotoru jsou používány pro excitaci a stator je kotva. Připomeňme, že v kolektorových strojích je opačný (rotor je kotva) a pro buzení na CD jsou používány jak permanentní magnety, tak elektromagnety (vinutí).

Magnety jsou instalovány se střídavými póly a jejich počet určuje počet párů pólů. Ale to neznamená, že tolik magnetů, pak stejný pár pólů. Jeden pól může tvořit několik magnetů. Počet otáček za minutu závisí na počtu pólů, jako je tomu u asynchronního motoru (a dalších). To znamená, že z jednoho regulátoru při stejném nastavení se střídavé motory s různým počtem párů pólů otáčejí různými rychlostmi.

Typy BDPT

Nyní se podívejme, jaké jsou motory s permanentními magnety. Jsou klasifikovány podle formy anti-EMF, konstrukce, jakož i přítomnosti snímačů polohy rotoru. Dva hlavní typy se tedy liší ve tvaru proti-EMF, který je indukován ve vinutí při rotaci rotoru:

  • BLDC - trapézový zadní EMF;
  • PMSM - zpětný EMF sinusový.

V ideálním případě potřebují různé zdroje energie (regulátory), ale v praxi jsou zaměnitelné. Pokud však používáte regulátor s obdélníkovým nebo lichoběžníkovým výstupním napětím s motorem PMSM, uslyšíte při rotaci charakteristické zvuky jako klepání.

Konstrukce bezkomutátorových stejnosměrných motorů jsou:

  • S vnitřním rotorem. Toto je známější znázornění elektromotoru, když je statorem těleso a hřídel se v něm otáčí. Často se nazývají anglické slovo "Inrunner". Tato možnost se obvykle používá pro vysokorychlostní elektromotory.
  • S vnějším rotorem. Zde se vnější část motoru otáčí s upevněným hřídelem, v anglických zdrojích se nazývá „outrunner“. Toto schéma zařízení se používá, když je zapotřebí vysoký moment.

Vyberte si design v závislosti na tom, proč potřebujete v konkrétní aplikaci bezkartáčový motor.

Moderní průmysl vyrábí bezkomutátorové motory s oběma snímači polohy rotoru a bez nich. Faktem je, že existuje mnoho způsobů, jak ovládat BDPT, pro některé z nich jsou zapotřebí snímače polohy, jiné určují polohy EMF ve vinutí, jiné jednoduše dodávají energii potřebným fázím a elektromotor se synchronizuje s tímto výkonem a vstupuje do provozního režimu.

Hlavní vlastnosti střídavých stejnosměrných motorů:

  1. Provozní režim - dlouhý nebo krátký.
  2. Maximální provozní napětí.
  3. Maximální provozní proud.
  4. Maximální výkon.
  5. Maximální otáčky často neznamenají otáčky, ale KV - ot / v, tj. Počet otáček na 1 volt použitého napětí (bez zatížení hřídele). Pro dosažení maximální rychlosti vynásobte toto číslo maximálním napětím.
  6. Odpor vinutí (čím menší je, tím vyšší je účinnost) je obvykle setin a tisícin ohmu.
  7. Úhel fázového posunu (časování) je doba, po které proud ve vinutí dosáhne svého maxima, což je dáno jeho indukčností a zákony spínání (proud v indukčnosti se nemůže okamžitě měnit.

Schéma zapojení

Jak bylo uvedeno výše, pro provoz bezkomutátorového motoru potřebujete speciální regulátor. Aliexpress lze nalézt jako sadu motorů a regulátorů a samostatně. Regulátor se také nazývá ESC Motor nebo Electric Speed Controller. Zvolte je podle síly proudu dané zátěže.

Obvykle je připojení motoru k regulátoru jednoduché a srozumitelné i pro čajové konvice. Hlavní věc, kterou potřebujete vědět, je to, že pro změnu směru otáčení je třeba změnit připojení jakýchkoli dvou fází, jakož i třífázových asynchronních nebo synchronních elektromotorů.

Síť má řadu technických řešení a schémat jak komplexních, tak i čajových konvic, které můžete vidět níže.

V tomto videu autor vypráví, jak se s motorem BC spojit s „Arduinou“.

A v tomto videu se dozvíte o různých způsobech připojení k různým regulátorům a jak to můžete udělat sami. Autor to demonstruje na příkladu motoru z HDD a dvojice výkonných kopií - inrunner a outrunner.

Mimochodem, schéma z videa pro opakování je také připojeno:

Kde se používají bezkartáčové motory

Rozsah použití těchto elektromotorů je velmi brzy. Používají se jak pro řízení malých mechanismů: v CD mechanikách, DVD mechanikách, pevných discích a v výkonných zařízeních: akumulátorové a síťové nářadí (s výkonem cca 12V), modely řízené rádiem (například kvadrokoptéry), CNC stroje pro pracovní nástroje (obvykle motory s jmenovitým napětím 24V nebo 48V).

BDPT našel široké využití v elektrické dopravě, téměř všechna moderní motorová kola elektrických skútrů, jízdních kol, motocyklů a automobilů jsou bezkartáčové motory. Mimochodem, jmenovité napětí elektromotorů pro dopravu leží v širokém rozsahu, například motorové kolo pro jízdní kolo často jezdí od 36V nebo 48V, s výjimečnými výjimkami a více, a ve vozidlech, například na Toyota Prius asi 120V, a na Nissan Leaf - až 400, při nabíjení od 220V (toto je realizováno pomocí vestavěného převodníku).

Ve skutečnosti je rozsah bezkartáčových elektromotorů velmi rozsáhlý, nedostatek kolektorového uzlu umožňuje jeho použití na nebezpečných místech, stejně jako v místech s vysokou vlhkostí, bez obav z krátkých obvodů, jisker nebo požáru v důsledku závad v kartáčové jednotce. Vzhledem k vysoké účinnosti a dobrým ukazatelům hmotnosti a velikosti nalezli uplatnění ve vesmírném průmyslu.

Výhody a nevýhody

Střídavé stejnosměrné motory, stejně jako jiné typy elektrických strojů, mají určité výhody a nevýhody.

Výhody BDPT jsou následující:

  • Díky excitaci silnými permanentními magnety (například neodymem) mají vyšší točivý moment a výkon a mají menší rozměry než asynchronní motory. Co používá většina výrobců elektrických vozidel - od skútrů po auta.
  • Žádná jiskrová kartáčová jednotka, která vyžaduje pravidelnou údržbu.
  • Při použití regulátoru kvality, na rozdíl od stejného CD, neinterferují s napájecí sítí, což je důležité zejména u zařízení s rádiovým ovládáním a vozidel s pokročilou elektronikou v palubní síti.
  • Účinnost více než 80, častěji a 90%.
  • Vysoká rychlost otáčení, v některých případech až 100 000 ot / min.

Existuje však významná nevýhoda: bezkartáčový motor bez regulátoru je jen kus železa s měděným vinutím. Nebude schopen pracovat. Regulátory jsou drahé a nejčastěji se objednávají v online obchodech nebo s aliexpressem. Proto není vždy možné použít motory BC v domácích modelech a zařízeních.

Teď už víte, co je to bezkartáčový DC motor, jak to funguje a kde to platí. Doufáme, že vám náš článek pomohl pochopit všechny problémy!

Materiály k tématu:

  • Co je to rotor a stator
  • Jak sestavit nejjednodušší elektromotor doma
  • Rozdíl mezi DC a AC

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Znalostní báze