Kas ir līdzstrāvas motors bez suku, kā tas tiek būvēts un darbojas

Definīcija

Bezkontaktu līdzstrāvas motoru sauc par līdzstrāvas motoru, kura strāvu tinumos ieslēdz speciāla slēdža ierīce - to sauc par “vadītāju” vai “invertoru”, un šie tinumi vienmēr atrodas uz statora. Slēdzis sastāv no 6 tranzistoriem, tie atkarībā no rotora stāvokļa piegādā strāvu noteiktam tinumam.

Vietējā literatūrā šādus motorus sauc par “vārstu” (jo pusvadītāju slēdžus sauc par “vārstiem”), un šādas elektriskās mašīnas ir sadalītas divos veidos prets EML veidā. Ārzemju literatūrā šāda atšķirība saglabājas, vienu no tām sauc par analoģiski krievu “BLDC” (bezkontaktu līdzstrāvas piedziņa vai motors), kas burtiski izklausās kā “bezsprieguma līdzstrāvas motors” to tinumos parādās trapecveida EML. Vārstu motorus ar sinusoidālu EML sauc par PMSM (pastāvīgā magnēta sinhronā mašīna), kas tulkojumā nozīmē "sinhronais elektromotors ar pastāvīgo magnētu ierosmi".

Ierīce un darbības princips

KDPT savācējs kalpo kā mezgls strāvas pārslēgšanai armatūras tinumos. Bezkontaktu līdzstrāvas motorā (BDT) šo ​​lomu spēlē nevis lameles sukas, bet gan tās komutatori ar pusvadītāju slēdžiem - tranzistoriem. Tranzistori pārslēdz statora tinumus, izveidojot rotējošu magnētisko lauku, kas mijiedarbojas ar rotora magnēta lauku. Un, kad strāva plūst caur vadītāju, kas atrodas magnētiskajā laukā, tas uz to iedarbojas Ampere spēks, šī spēka iedarbības dēļ uz elektrisko mašīnu vārpstu tiek izveidots griezes moments. Uz tā balstās jebkura elektromotora darbības princips.

Tagad izdomāsim, kā darbojas bezkontaktu motors. 3 tinumi parasti atrodas uz BDPT statora, pēc analoģijas ar maiņstrāvas motoriem tos bieži sauc par trīsfāzu. Daļēji tas ir taisnība: bezkontakta motorus baro no līdzstrāvas avota (bieži no akumulatoriem), bet kontrolieris pārmaiņus ieslēdz tinumus. Tomēr nav pilnīgi taisnība, sakot, ka mainīga strāva plūst caur tinumiem. Barošanas sprieguma tinuma galīgo formu veido taisnstūrveida tranzistora vadības impulsi.

Trīsfāzu motors bez suku var būt trīs vai četru vadu, ja ceturtais vads ir krāns no viduspunkta (ja tinumi ir savienoti gar zvaigžņu raksts).

Statora serdes zobos iederas tinumi vai, vienkāršiem vārdiem sakot, vara stiepļu spoles. Atkarībā no piedziņas konstrukcijas un mērķa statoram var būt atšķirīgs zobu skaits. Fāzes tinumu sadalījumam gar rotora zobiem ir dažādas iespējas, kā parādīts nākamajā attēlā.

Katra zoba tinumu vienā fāzē var savienot virknē vai paralēli atkarībā no uzdevumiem, kas projektētājam uzticēti jaudas un projektētās piedziņas momenta ziņā, un paši fāzes tinumi ir savstarpēji savienoti pēc zvaigznes vai trīsstūra modeļa, piemēram, asinhroni vai sinhroni trīsfāžu maiņstrāvas motori.

Rotoru stāvokļa sensorus var uzstādīt statorā. Bieži tiek izmantoti zāles sensori, tie kontrolierim dod signālu, kad tos ietekmē rotora magnētu magnētiskais lauks. Tas ir nepieciešams, lai kontrolieris varētu “zināt”, kādā stāvoklī atrodas rotors, un lai tas piegādātu enerģiju attiecīgajiem tinumiem. Tas ir nepieciešams, lai palielinātu darba efektivitāti un stabilitāti un, īsi sakot, izspiestu visu iespējamo jaudu no motora. Sensori parasti tika uzstādīti 3 gab. Bet sensoru klātbūtne sarežģī bezkontakta elektromotora ierīci, viņiem ir jāveic papildu vadi barošanas un datu līnijām.

BDTT ierosināšanai tiek izmantoti pastāvīgie magnēti, kas uzstādīti uz rotora, un stators ir enkurs. Atgādiniet, ka kolektormašīnās tas ir otrādi (rotors ir enkurs), un ierosināšanai CD tiek izmantoti gan pastāvīgie magnēti, gan elektromagnēti (tinumi).

Magnēti ir uzstādīti ar mainīgiem poliem, un attiecīgi to skaits nosaka polu pāru skaitu. Bet tas nenozīmē, cik magnētu, tad tik daudz pāru stabu. Vienu polu var veidot vairāki magnēti. Apgriezienu skaits minūtē ir atkarīgs no polu skaita, kā tas ir gadījumā ar indukcijas motoru (un citiem). Tas ir, no viena kontrollera ar vieniem un tiem pašiem iestatījumiem bezkontakta motori ar atšķirīgu polu pāru skaitu rotēs dažādos ātrumos.

BDTT veidi

Tagad redzēsim, kādi ir bezkontaktu pastāvīgo magnētu motori. Tos klasificē pēc pret EML formas, konstrukcijas, kā arī pēc rotora stāvokļa sensoru klātbūtnes. Tātad ir divi galvenie veidi, kas atšķiras ar pret EML, kas tiek ierosināti tinumos, kad rotors griežas:

• BLDC - tajos trapecveida anti-EML;
• PMSM - sinusoidāls anti-emf.

Ideālā gadījumā viņiem ir vajadzīgi dažādi enerģijas avoti (kontrolieri), taču praksē tie ir savstarpēji aizstājami. Bet, ja jūs izmantojat kontrolieri ar taisnstūrveida vai trapecveida izejas spriegumu ar PMSM motoru, rotācijas laikā dzirdēsit raksturīgas skaņas, kas līdzīgas klauvējienam.

Un bezkontakta līdzstrāvas motori pēc konstrukcijas ir:

• Ar iekšējo rotoru. Šis ir pazīstamāks elektromotora attēlojums, kad stators ir korpuss, un tajā esošā ass griežas. Bieži vien tos sauc par angļu vārdu "Inrunner". Šo iespēju parasti izmanto ātrgaitas elektromotoriem.
• Ar ārēju rotoru. Šeit motora ārējā daļa griežas ar piestiprinātu vārpstu; angļu avotos to sauc par “outrunner”. Šī ierīces shēma tiek izmantota, kad jums nepieciešams liels moments.

Dizains tiek izvēlēts atkarībā no tā, kāpēc konkrētajā lietojumprogrammā ir nepieciešams motors bez sukas.

Mūsdienu rūpniecība ražo bezkontakta motorus ar rotora stāvokļa sensoriem un bez tiem. Fakts ir tāds, ka ir daudz veidu, kā kontrolēt BDTT, jo dažiem no tiem ir nepieciešami pozīcijas sensori, citiem - EML pozīcijas nosaka tinumos,trešie vienkārši piegādā enerģiju vajadzīgajām fāzēm, un elektromotors sinhronizējas ar šādu barošanas avotu un pāriet darba režīmā.

Bezkontaktu līdzstrāvas motoru galvenie raksturlielumi:

1. Darbības režīms - garš vai īss.
2. Maksimālais darba spriegums.
3. Maksimālā darba strāva.
4. Maksimālā jauda.
5. Maksimālie apgriezieni, kas bieži norāda nevis apgriezienus, bet KV - r / v, tas ir, apgriezienu skaitu uz izmantotā sprieguma 1 voltu (bez slodzes uz vārpstu). Lai iegūtu maksimālo ātrumu - reiziniet šo numuru ar maksimālo spriegumu.
6. Tinuma pretestība (jo mazāka tā ir, jo augstāka ir efektivitāte) parasti sasniedz Omas simtdaļas un tūkstošdaļas.
7. Fāzes avansa leņķis (laiks) ir laiks, pēc kura strāva tinumā sasniedz maksimumu, tas ir saistīts ar tā induktivitāti un komutācijas likumiem (induktivitātes strāva nevar uzreiz mainīties.

Elektroinstalācijas shēma

Kā minēts iepriekš, bezkontakta motora darbībai ir nepieciešams īpašs kontrolieris. Vietnē aliexpress var atrast gan komplektus no motora un kontroliera, gan atsevišķi. Kontrolieri sauc arī par ESC motoru vai elektrisko ātruma kontrolieri. Tos izvēlas pēc slodzei piešķirtās strāvas stipruma.

Parasti elektromotora pieslēgšana kontrolierim ir vienkārša un saprotama pat manekeniem. Galvenais, kas jums jāzina, ir tas, ka, lai mainītu griešanās virzienu, jums jāmaina jebkura divu fāžu savienojums, faktiski, kā arī trīsfāžu asinhronajos vai sinhronajos motoros.

Tīklam ir vairāki tehniski risinājumi un shēmas, gan sarežģītas, gan manekeniem, ko varat redzēt zemāk.

Šajā video autore stāsta, kā sadraudzēties ar motoru BC "Arduino".

Un šajā videoklipā jūs uzzināsit par dažādiem veidiem, kā izveidot savienojumu ar dažādiem kontrolieriem, un to, kā jūs pats varat to izdarīt. Autors to demonstrē ar HDD motora piemēru un jaudīgu instanču pāri - inrunner un outrunner.

Starp citu, atkārtojumam mēs izmantojam arī diagrammu no videoklipa:

Kur tiek izmantoti bezkontakta motori

Šādu elektromotoru klāsts pārsniedz plānoto. Tos izmanto gan mazu mehānismu vadīšanai: kompaktdisku diskdziņos, DVD diskdziņos, cietajos diskos un jaudīgās ierīcēs: akumulatorā un elektroinstrumentā (ar barošanas avotu aptuveni 12 V), ar radiovadāmos modeļos (piemēram, četros kvadrātos), CNC mašīnās darba korpusa vadīšanai. (parasti motori ar nominālo spriegumu 24V vai 48V).

BDTT plaši izmanto elektriskajos transportlīdzekļos, gandrīz visi mūsdienu motorolleru, velosipēdu, motociklu un automašīnu modernie riteņi ir bezmotori. Starp citu, elektromotoru nominālais spriegums transportēšanai slēpjas plašā diapazonā, piemēram, velosipēdu riteņu motors bieži darbojas no 36 V vai 48 V, ar retiem izņēmumiem un vairāk, un, piemēram, automašīnās Toyota Prius ir aptuveni 120 V, bet uz Nissan Leaf - nāk līdz 400, kamēr tiek uzlādēts no 220 V tīkla (tas tiek īstenots, izmantojot iebūvēto pārveidotāju).

Faktiski bezkontaktu elektromotoru darbības joma ir ļoti plaša, kolektora mezgla neesamība ļauj to izmantot bīstamās vietās, kā arī vietās ar paaugstinātu mitrumu, nebaidoties no īssavienojumiem, loka vai ugunsgrēka birstes komplekta defektu dēļ. Pateicoties augstajai efektivitātei un labajiem vispārējiem izmēriem, viņi ir atraduši pielietojumu kosmosa rūpniecībā.

Priekšrocības un trūkumi

Līdzstrāvas motoriem bez sukas, tāpat kā citiem elektrisko mašīnu veidiem, ir noteiktas priekšrocības un trūkumi.

BDTT priekšrocības ir šādas:

• Pateicoties spēcīgu pastāvīgo magnētu (piemēram, neodīma) ierosinājumam, tiem ir lielāks griezes moments un jauda, ​​un to izmēri ir mazāki nekā indukcijas motoriem. Ko izmanto vairums elektrisko transportlīdzekļu ražotāju - no motorolleriem līdz automašīnām.
• Nav dzirksteļojošu suku kolektora, kas prasa regulāru apkopi.
• Izmantojot augstas kvalitātes kontrolieri, atšķirībā no tā paša kompaktdiska, tie netraucē barošanas tīklu, kas ir īpaši svarīgi radiovadāmās ierīcēs un transportlīdzekļos ar modernu elektronisko aprīkojumu borta tīklā.
• Efektivitāte vairāk nekā 80, biežāk un 90%.
• Augsts griešanās ātrums, dažos gadījumos līdz 100 000 apgr./min.

Bet ir ievērojams mīnuss: bezkontaktu motors bez kontroliera ir tikai dzelzs gabals ar vara tinumu. Viņš nevarēs strādāt. Kontrolieri nav lēti, un visbiežāk tie ir jāpasūta tiešsaistes veikalos vai kopā ar aliexpress. Tāpēc BC motorus ne vienmēr ir iespējams izmantot mājās gatavotos modeļos un ierīcēs.

Tagad jūs zināt, kas ir bezkontaktu līdzstrāvas motors, kā tas darbojas un kur tas tiek izmantots. Mēs ceram, ka mūsu raksts palīdzēja jums sakārtot visas problēmas!

Saistītie materiāli:

• Kas ir rotors un stators
• Kā mājās salikt vienkāršāko elektromotoru
• Atšķirība starp līdzstrāvu un maiņstrāvu