Motor DC tanpa berus moden
Terima kasih kepada kemajuan ketara dalam elektronik semikonduktor dan teknologi untuk mencipta magnet neodymium yang berkuasa, motor DC tanpa berus digunakan secara meluas hari ini. Ia digunakan dalam mesin basuh, pembersih vakum, kipas, dron, dll.
Dan walaupun idea prinsip operasi motor tanpa berus telah dinyatakan seawal awal abad ke-19, ia menunggu di sayap sehingga permulaan era semikonduktor, apabila teknologi menjadi bersedia untuk pelaksanaan praktikal konsep yang menarik dan cekap ini, yang membolehkan motor arus terus tanpa berus berjalan seluas yang mereka lakukan hari ini. …
Dalam versi bahasa Inggeris, mereka dipanggil enjin jenis ini Motor BLDC — Motor DC tanpa berus — motor DC tanpa berus. Pemutar motor mengandungi magnet kekal, dan belitan yang berfungsi terletak pada stator, iaitu, peranti motor BLDC adalah bertentangan sepenuhnya dengan apa yang ada dalam motor berus klasik. Motor BLDC dikawal oleh pengawal elektronik yang dipanggil ESC — Pengawal Kelajuan Elektronik - kawalan pelayaran elektronik.
Pengawal selia elektronik dan kecekapan tinggi
Pengatur elektronik membolehkan tenaga elektrik yang dibekalkan kepada motor tanpa berus diubah dengan lancar. Tidak seperti versi lebih mudah bagi gabenor kelajuan rintangan, yang hanya mengehadkan kuasa dengan menyambungkan beban rintangan secara bersiri dengan motor, yang menukar kuasa berlebihan kepada haba, kawalan kelajuan elektronik memberikan kecekapan yang lebih tinggi dengan ketara tanpa membazirkan kuasa elektrik yang dihantar. tenaga untuk pemanasan yang tidak perlu. ..
Motor DC tanpa berus boleh dikelaskan sebagai motor segerak menyegerak sendiri, di mana nod percikan yang memerlukan penyelenggaraan tetap dimatikan sepenuhnya — pengumpul… Fungsi pengumpul diambil alih oleh elektronik, yang menyebabkan keseluruhan reka bentuk produk dipermudahkan dan menjadi lebih padat.
Berus sebenarnya digantikan oleh suis elektronik, yang kerugiannya jauh lebih kecil berbanding dengan suis mekanikal. Magnet neodymium yang berkuasa pada pemutar membolehkan tork yang lebih besar pada aci. Dan enjin sedemikian memanaskan kurang daripada pendahulu pengumpulnya.
Akibatnya, kecekapan enjin adalah yang terbaik, dan kuasa per kilogram berat lebih tinggi, ditambah dengan julat peraturan kelajuan pemutar yang agak luas dan hampir ketiadaan gangguan radio yang dijana. Dari segi struktur, enjin jenis ini mudah disesuaikan untuk berfungsi di dalam air dan dalam persekitaran yang agresif.
Unit kawalan elektronik ialah bahagian yang sangat penting dan mahal bagi motor DC tanpa berus, tetapi ia tidak boleh diketepikan.Dari peranti ini, enjin menerima kuasa, parameter yang secara serentak mempengaruhi kedua-dua kelajuan dan kuasa yang enjin akan dapat berkembang di bawah beban.
Walaupun kelajuan putaran tidak perlu diselaraskan, unit kawalan elektronik masih diperlukan, kerana ia bukan sahaja membawa fungsi kawalan, tetapi juga mempunyai komponen bekalan kuasa. Kita boleh mengatakan bahawa ESC adalah analog daripada pengawal frekuensi untuk motor AC tak segerakdireka khas untuk menjana kuasa dan mengawal motor DC tanpa berus.
Kawalan motor BLDC
Untuk memahami cara motor BLDC dikawal, mari kita ingat dahulu cara motor komutator berfungsi. Pada terasnya prinsip putaran bingkai dengan arus dalam medan magnet.
Setiap kali bingkai dengan arus berputar dan mencari kedudukan keseimbangan, komutator (berus yang ditekan pada pengumpul) menukar arah arus melalui bingkai dan bingkai diteruskan. Proses ini diulang apabila bingkai bergerak dari tiang ke tiang. Hanya dalam motor pengumpul terdapat banyak bingkai sedemikian dan terdapat beberapa pasang kutub magnet, itulah sebabnya pengumpul berus tidak mengandungi dua kenalan, tetapi banyak.
ECM melakukan perkara yang sama. Ia membalikkan kekutuban medan magnet sebaik sahaja pemutar perlu berpaling dari kedudukan keseimbangan. Hanya voltan kawalan tidak dibekalkan kepada pemutar, tetapi kepada belitan stator, dan ini dilakukan dengan bantuan suis semikonduktor pada masa yang betul (fasa pemutar).
Adalah jelas bahawa arus ke belitan stator motor tanpa berus mesti dibekalkan pada masa yang betul, iaitu, apabila pemutar berada dalam kedudukan tertentu yang diketahui. Untuk melakukan ini, gunakan salah satu kaedah berikut.Yang pertama adalah berdasarkan sensor kedudukan rotor, yang kedua adalah dengan mengukur EMF salah satu gegelung yang tidak menerima kuasa pada masa ini.
Penderia adalah berbeza, magnet dan optik, yang paling popular ialah penderia magnet Kesan dewan… Kaedah kedua (berdasarkan pengukuran EMF), walaupun berkesan, tidak membenarkan kawalan tepat pada kelajuan rendah dan semasa permulaan. Penderia dewan, sebaliknya, memberikan kawalan yang lebih tepat dalam semua mod. Terdapat tiga sensor sedemikian dalam motor BLDC tiga fasa.
Motor tanpa penderia kedudukan rotor boleh digunakan dalam kes di mana motor dimulakan tanpa beban aci (kipas, kipas, dll.). Jika permulaan dilakukan di bawah beban, motor dengan penderia kedudukan rotor diperlukan. Kedua-dua pilihan mempunyai kebaikan dan keburukan mereka.
Penyelesaian dengan sensor bertukar menjadi kawalan yang lebih mudah, tetapi jika sekurang-kurangnya satu daripada sensor gagal, enjin perlu dibongkar, sebagai tambahan, sensor memerlukan wayar berasingan. Dalam versi tanpa sensor, tiada wayar khas diperlukan, tetapi semasa permulaan pemutar akan berayun ke depan dan ke belakang. Jika ini tidak boleh diterima, perlu memasang penderia dalam sistem.
Pemutar dan pemegun, bilangan fasa
Rotor motor BLDC boleh menjadi luaran atau dalaman dan stator dalaman atau luaran masing-masing. Stator diperbuat daripada bahan pengalir magnetik, dengan bilangan gigi dibahagikan sepenuhnya dengan bilangan fasa. Rotor boleh dibuat, tidak semestinya daripada bahan pengalir magnetik, tetapi semestinya dengan magnet yang dipasang dengan kukuh padanya.
Lebih kuat magnet, lebih besar tork yang ada. Bilangan gigi stator tidak boleh sama dengan bilangan magnet rotor.Bilangan minimum gigi adalah sama dengan bilangan fasa kawalan.
Kebanyakan motor DC tanpa berus moden adalah tiga fasa, semata-mata untuk kesederhanaan reka bentuk dan kawalan. Seperti dalam motor aruhan AC, belitan tiga fasa disambungkan di sini kepada pemegun oleh "delta" atau "bintang".
Motor sedemikian tanpa penderia kedudukan rotor mempunyai 3 wayar kuasa, dan motor dengan penderia mempunyai 8 wayar: dua wayar tambahan untuk menjanakan penderia dan tiga untuk output isyarat penderia.
Motor pemutar luaran berkelajuan rendah dibuat dengan sebilangan besar tiang (dan oleh itu gigi) setiap fasa untuk mendapatkan putaran dengan frekuensi sudut jauh lebih rendah daripada frekuensi arus kawalan. Tetapi walaupun dengan motor tiga fasa berkelajuan tinggi, bilangan gigi kurang daripada 9 biasanya tidak digunakan.