- Обща информация, устройство, обхват
- Принцип на действие
- Различни колектори и безчеткови двигатели
- Как да започнете безчетков мотор?
- Безчетков мотор
- Трифазен безчетков DC двигател
- Предимства и недостатъци
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Домакински и медицински уреди, аеромоделиране, затваряне на тръбопроводи на газопроводи и нефтопроводи - това не е пълен списък на приложенията на безчеткови DC двигатели. Нека разгледаме структурата и работата на тези електромеханични задвижвания, за да разберем по-добре техните предимства и недостатъци.
Обща информация, устройство, обхват
Една от причините за проявения интерес към базата данни е повишената нужда от високоскоростни микромотори с прецизно позициониране. Вътрешната структура на такива задвижвания е показана на фигура 2.
Както виждате, дизайнът е ротор (котва) и статор, първият има постоянен магнит (или няколко магнити, подредени в определен ред), а вторият е снабден с бобини (В) за създаване на магнитно поле.
Трябва да се отбележи, че тези електромагнитни механизми могат да бъдат или с вътрешен котва (този вид дизайн може да се види на фигура 2), или с външен (вж. Фиг. 3).
Съответно, всяка от структурите има специфичен обхват. Устройствата с вътрешна котва имат висока скорост на въртене, поради което се използват в охладителни системи, като електроцентрали за безпилотни летателни апарати и др. Задвижванията с външен ротор се използват, когато се изисква прецизно позициониране и устойчивост на претоварване на въртящия момент (роботика, медицинско оборудване, машини с ЦПУ и др.).
Принцип на действие
За разлика от други устройства, например асинхронна АС машина, БД изисква специален контролер, който включва намотки, така че векторите на магнитното поле на котвата и статора са ортогонални един на друг. Това е всъщност драйверът на устройството регулира въртящия момент, действащ върху котвата на базата данни. Този процес е ясно илюстриран на фигура 4.
Както виждаме, за всяко преместване на котвата е необходимо да се извърши определена комутация в статорната намотка на безчетков мотор. Такъв принцип на действие не позволява плавно да се контролира въртенето, но дава възможност за бързо набиране на скорост.
Различни колектори и безчеткови двигатели
Колелото тип колектор се различава от базата данни както по конструктивните си характеристики (виж фиг. 5), така и по своя принцип на действие.
Помислете за разликите в дизайна. От фигура 5 може да се види, че роторът (1 на фиг. 5) на мотор от колекторен тип, за разлика от безчетковия мотор, има намотки, които имат проста схема на навиване, а постоянните магнити (обикновено два) са монтирани на статора (2 на фиг. 5). ). В допълнение, на вала, към който са свързани четките, е монтиран колектор, който захранва напрежението на намотките на котвата.
Накратко разкажете за принципа на колекторните машини. Когато напрежението е приложено към една от намотките, то се възбужда и се образува магнитно поле. Той взаимодейства с постоянни магнити, което води до завъртане на котвата и колектора. В резултат на това захранването се подава към другата намотка и цикълът се повтаря.
Честотата на въртене на арматурата на този проект е пряко зависима от интензивността на магнитното поле, което от своя страна е пряко пропорционално на напрежението. Това означава, че за да се увеличи или намали скоростта, е достатъчно да се увеличи или намали нивото на хранене. А за обратното е необходимо да смените поляритета. Този метод на управление не изисква специален контролер, тъй като контролът на хода може да бъде направен на базата на променлив резистор, а конвенционален превключвател ще работи като инвертор.
Разгледахме конструктивните особености на безчеткови двигатели от предходния раздел. Както си спомняте, тяхната връзка изисква специален контролер, без който те просто няма да работят. По същата причина тези двигатели не могат да се използват като генератор.
Заслужава да се отбележи, че в някои задвижвания от този тип, за по-ефективен контрол, позициите на ротора се наблюдават с помощта на сензори на Хол. Това значително подобрява работата на безчетковите двигатели, но води до по-високи цени и толкова скъп дизайн.
Как да започнете безчетков мотор?
За да работят устройствата от този тип, ще се изисква специален контролер (виж фиг. 6). Без него стартирането е невъзможно.
Събирането на такова устройство няма смисъл, то е по-евтино и по-надеждно за приготвянето. Можете да го вземете според следните характеристики, характерни за драйверите на каналите PWM:
- Максималната допустима сила на тока, тази характеристика е дадена за нормалната работа на устройството. Много често производителите определят този параметър в името на модела (например, Phoenix-18). В някои случаи стойността се дава за пиков режим, който контролерът може да поддържа за няколко секунди.
- Максималната стойност на стандартното напрежение за непрекъсната работа.
- Съпротивлението на вътрешните вериги на контролера.
- Допустимият брой обороти е определен в rpm. Над тази стойност контролерът няма да позволи увеличаване на въртенето (ограничението се прилага на ниво програма). Обърнете внимание, че скоростта на въртене винаги се дава за биполярни задвижвания. Ако полюсната двойка е по-голяма, стойността трябва да бъде разделена на техния брой. Например, броят е 60000 rpm, следователно, за 6-магнитен двигател, скоростта на въртене ще бъде 60000/3 = 20000 prm.
- Честотата на генерираните импулси, за повечето контролери, този параметър варира от 7 до 8 kHz, по-скъпите модели ви позволяват да препрограмирате параметъра, увеличавайки го до 16 или 32 kHz.
Имайте предвид, че първите три характеристики определят силата на базата данни.
Безчетков мотор
Както беше споменато по-горе, превключващото управление на задвижващите намотки се контролира от електрониката. За да се определи кога да се направи превключвател, водачът следи позицията на котвата, използвайки сензорите на Хол. Ако задвижването не е снабдено с такива детектори, тогава се взема предвид задния ЕМП, който се появява в несвързани рулони на статора. Контролерът, който по същество е хардуерно-софтуерен комплекс, следи тези промени и задава реда за превключване.
Трифазен безчетков DC двигател
Повечето бази данни се изпълняват в трифазно изпълнение. За да контролира такова задвижване, контролерът има DC-към-трифазен импулсен конвертор (виж фигура 7).
За да се обясни как функционира такъв вентилен мотор, е необходимо заедно с фигура 7 да се разгледа фигура 4, където всички етапи на задвижващата работа са показани последователно. Нека ги напишем:
- Положителен импулс се подава към намотките "А", докато отрицателен импулс се подава към "В", в резултат на което котвата се движи. Сензорите ще открият движението му и ще дадат сигнал за следващата комутация.
- Намотката "А" е изключена и положителният импулс отива на "С" ("В" остава непроменен), след което се изпраща сигнал към следващия набор от импулси.
- На “C” - положително, “A” - отрицателно.
- Чифт "В" и "А", които получават положителни и отрицателни импулси.
- Положителният импулс се прилага отново към „В“, а отрицателният - към „С“.
- Намотките "А" се включват (+ се подава) и отрицателен импулс се повтаря на "С". След това цикълът се повтаря.
В привидната простота на управлението има много трудности. Необходимо е не само да се следи позицията на арматурата, за да се произведе следващата серия от импулси, но и да се контролира скоростта на въртене чрез регулиране на тока в бобините. Освен това трябва да изберете най-оптималните параметри за ускорение и забавяне. Трябва също да се помни, че контролерът трябва да бъде оборудван с устройство, което ви позволява да контролирате неговата работа. Появата на такова многофункционално устройство може да се види на Фигура 8.
Предимства и недостатъци
Електрическият безчетков мотор има много предимства, а именно:
- Срокът на експлоатация е много по-дълъг от конвенционалните колеги.
- Висока ефективност.
- Бързо задаване на максимална скорост на въртене.
- Той е по-мощен от CD.
- Липсата на искри по време на работа позволява задвижването да се използва при пожароопасни условия.
- Не се изисква допълнително охлаждане.
- Лесна работа.
Сега помислете за минусите. Съществен недостатък, който ограничава използването на базата данни, е относително високата им цена (като се вземе предвид цената на водача). Сред неудобствата трябва да се отдаде на невъзможността да се използва базата данни без водач, дори и за краткосрочно включване, например за тестване на производителността. Проблем с ремонта, особено ако е необходимо пренавиване.