موتور براشلس با قدرت بالا. برنامه آموزشی و طراحی "موتورهای براشلس". ویژگی های دستگاه های براشلس

منتشر شده در 1393/04/11

مدار رگولاتور

مدار به طور مشروط به دو بخش تقسیم می شود: سمت چپ یک میکروکنترلر با منطق است، سمت راست بخش قدرت است. بخش قدرت را می توان برای کار با موتورهای با قدرت متفاوت یا با ولتاژ تغذیه متفاوت تغییر داد.

کنترل کننده - ATMEGA168. لذیذها ممکن است بگویند که کافی است و ATMEGA88، آ AT90PWM3- بیشتر شبیه فنگ شویی خواهد بود. من به تازگی اولین تنظیم کننده را "طبق فنگ شویی" ساختم. اگر فرصت دارید درخواست بدهید AT90PWM3- این مناسب ترین انتخاب خواهد بود. اما برای ایده های من، 8 کیلوبایت حافظه قطعا کافی نبود. بنابراین از میکروکنترلر استفاده کردم ATMEGA168.

این طرح به عنوان یک نیمکت آزمایش در نظر گرفته شد. که بر روی آن قرار بود یک تنظیم کننده قابل تنظیم جهانی برای کار با "کالیبرهای" مختلف موتورهای بدون برس ایجاد شود: هم با سنسور و هم بدون سنسور موقعیت. در این مقاله طرح و اصل عملکرد سیستم عامل تنظیم کننده برای کنترل موتورهای براشلس با و بدون سنسور هال را شرح خواهم داد.

تغذیه

مدار برق جداست از آنجایی که درایورهای کلیدی به منبع تغذیه 10 تا 20 ولت نیاز دارند، از منبع تغذیه 12 ولت استفاده می شود. تغذیه میکروکنترلر از طریق مبدل DC-DC که روی یک ریزمدار مونتاژ شده است تامین می شود. می توانید از رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی 5 ولت استفاده کنید. فرض بر این است که ولتاژ VD می تواند از 12 ولت و بالاتر باشد و با قابلیت های درایور کلید و خود کلیدها محدود می شود.

PWM و سیگنال های کلیدی

در خروجی OC0B (PD5)میکروکنترلر U1سیگنال PWM تولید می شود. وارد سوئیچ ها می شود JP2, JP3. با این سوئیچ ها می توانید گزینه اعمال PWM روی کلیدها (کلیدهای بالا، پایین یا همه) را انتخاب کنید. در نمودار، سوئیچ JP2روی موقعیتی تنظیم شده است که سیگنال PWM را به کلیدهای بالایی می رساند. تعویض JP3در نمودار روی موقعیتی تنظیم شده است که سیگنال PWM را به کلیدهای پایینی غیرفعال می کند. حدس زدن اینکه اگر PWM را در کلیدهای بالا و پایین خاموش کنید دشوار نیست، یک "سرعت کامل جلوتر" دائمی در خروجی خواهیم داشت که می تواند موتور یا رگولاتور را در سطل زباله خراب کند. بنابراین، فراموش نکنید که سر را روشن کنید، آنها را تغییر دهید. اگر به چنین آزمایش‌هایی نیاز ندارید - و می‌دانید که روی کدام کلیدها PWM را اعمال می‌کنید و کدام را نه، فقط سوئیچ ایجاد نکنید. پس از سوئیچ های PWM، سیگنال به ورودی های عناصر منطقی "&" تغذیه می شود ( U2, U3). همین منطق 6 سیگنال از پین های میکروکنترلر دریافت می کند PB0..PB5، که سیگنال های کنترلی برای 6 کلید هستند. بنابراین، عناصر منطقی ( U2, U3) یک سیگنال PWM را بر روی سیگنال های کنترلی اعمال کنید. اگر مطمئن هستید که PWM را، مثلاً، فقط روی سوئیچ های پایینی اعمال می کنید، سپس عناصر غیر ضروری ( U2) را می توان از مدار خارج کرد و سیگنال های مربوطه از میکروکنترلر را می توان به درایورهای کلید ارسال کرد. آن ها سیگنال ها به درایورهای کلیدهای بالایی مستقیماً از میکروکنترلر و به سمت پایین - از طریق عناصر منطقی می روند.

بازخورد (مانیتورینگ ولتاژ فاز موتور)

ولتاژ فاز موتور دبلیو,V,Uاز طریق تقسیم کننده های مقاومتی W - (R17، R25), V - (R18, R24), U - (R19, R23)به ورودی کنترلر برسید ADC0 (PC0), ADC1 (PC1), ADC2 (PC2). این پین ها به عنوان ورودی مقایسه کننده استفاده می شوند. (در مثالی که در AVR444.pdfاز شرکت اتملاز مقایسه کننده ها استفاده نمی شود، بلکه اندازه گیری ولتاژ با استفاده از ADC (ADC) استفاده می شود. من این روش را رها کردم زیرا زمان تبدیل ADC اجازه موتورهای با سرعت بالا را نمی داد.) تقسیم کننده های مقاومتی به گونه ای انتخاب می شوند که ولتاژ اعمال شده به ورودی میکروکنترلر از ولتاژ مجاز بیشتر نشود. در این مورد، مقاومت های 10K و 5K بر 3 تقسیم می شوند. هنگامی که موتور با ولتاژ 12 ولت تغذیه می شود. به میکروکنترلر عرضه خواهد شد 12V*5K/(10K+5K)=4V. ولتاژ مرجع برای مقایسه کننده (ورودی AIN1) از نصف ولتاژ تغذیه موتور از طریق یک تقسیم کننده ( R5, R6, R7, R8). توجه داشته باشید که مقاومت ها ( R5, R6) در ارزش اسمی مانند ( R17، R25), (R18، R24),(R19، R23). علاوه بر این، ولتاژ توسط تقسیم کننده نصف می شود R7، R8، پس از آن به سمت ساق پا می رود AIN1مقایسه کننده داخلی میکروکنترلر تعویض JP1به شما امکان می دهد ولتاژ مرجع را به ولتاژ "نقطه میانی" تولید شده توسط مقاومت ها تغییر دهید ( R20، R21، R22). این کار برای آزمایش انجام شد و خود را توجیه نکرد. اگر نیاز نیست، JP1، R20، R21، R22را می توان از نمودار حذف کرد.

سنسورهای هال

از آنجایی که رگولاتور جهانی است، در صورت استفاده از موتور دارای سنسور، باید سیگنال هایی را از سنسورهای هال دریافت کند. فرض بر این است که سنسورهای هال از نوع گسسته هستند SS41. همچنین امکان استفاده از انواع دیگر سنسورها با خروجی گسسته نیز وجود دارد. سیگنال های سه حسگر از طریق مقاومت دریافت می شود R11، R12، R13روی سوئیچ ها JP4، JP5، JP6. مقاومت ها R16، R15، R14به عنوان مقاومت های کششی عمل می کنند. C7، C8، C9- خازن های فیلتر سوئیچ ها JP4، JP5، JP6نوع بازخورد موتور انتخاب شده است. علاوه بر تغییر موقعیت سوئیچ ها در تنظیمات برنامه کنترلر، باید نوع موتور مناسب را نیز مشخص کنید ( بدون حسگریا حس شده).

اندازه گیری سیگنال آنالوگ

در ورودی ADC5 (PC5)از طریق تقسیم کننده R5، R6ولتاژ تغذیه موتور این ولتاژ توسط یک میکروکنترلر کنترل می شود.

در ورودی ADC3 (PC3)یک سیگنال آنالوگ از سنسور جریان دریافت می شود. سنسور جریان ACS756SA. این یک سنسور جریان بر اساس اثر هال است. مزیت این سنسور عدم استفاده از شنت است یعنی مقاومت داخلی آن نزدیک به صفر است و بنابراین حرارتی روی آن ایجاد نمی شود. علاوه بر این، خروجی سنسور آنالوگ در 5 ولت است، بنابراین، بدون هیچ گونه تبدیل، به ورودی ADC میکروکنترلر تغذیه می شود که مدار را ساده می کند. اگر به سنسوری با محدوده اندازه گیری جریان زیاد نیاز دارید، به سادگی سنسور موجود را با یک سنسور جدید جایگزین کنید، بدون اینکه مدار را تغییر دهید.

اگر می خواهید از یک شنت با طرح تقویت بعدی استفاده کنید، لطفاً.

سیگنال های فرمان

سیگنال دور موتور از پتانسیومتر RV1ورودی را وارد می کند ADC4 (PC4). به مقاومت توجه کنید R9- در صورت قطع شدن سیم، سیگنال را به پتانسیومتر منتقل می کند.

علاوه بر این، یک ورودی وجود دارد RCسیگنال، که به طور جهانی در مدل های کنترل از راه دور استفاده می شود. انتخاب ورودی کنترل و کالیبراسیون آن در تنظیمات نرم افزار کنترلر انجام می شود.

رابط UART

سیگنال ها TX، RXبرای تنظیم کنترلر و صدور اطلاعات در مورد وضعیت کنترلر - دور موتور، جریان، ولتاژ تغذیه و غیره استفاده می شود. برای پیکربندی کنترلر، می توان آن را با استفاده از درگاه USB کامپیوتر متصل کرد. پیکربندی از طریق هر برنامه ترمینال انجام می شود. مثلا: هایپرترمینالیا بتونه .

دیگر

همچنین تماس های معکوس وجود دارد - خروجی میکروکنترلر PD3. اگر این کنتاکت ها قبل از راه اندازی موتور بسته شوند، موتور در جهت معکوس می چرخد.

ال ای دی که وضعیت رگولاتور را سیگنال می دهد به خروجی متصل است PD4.

بخش برق

درایورهای کلیدی استفاده شده IR2101. این راننده یک مزیت دارد - قیمت پایین. مناسب برای سیستم های جریان کم، برای کلیدهای قدرتمند IR2101ضعیف خواهد بود. یک راننده دو ترانزیستور MOSFET کانال "N" (بالا و پایین) را هدایت می کند. ما به سه تراشه از این دست نیاز داریم.

کلیدها باید بسته به حداکثر جریان و ولتاژ منبع تغذیه موتور انتخاب شوند (مقاله جداگانه ای به انتخاب کلیدها و درایورها اختصاص داده خواهد شد). نمودار نشان می دهد IR540، در واقع ما استفاده کردیم K3069. K3069برای ولتاژ 60 ولت و جریان 75 آمپر طراحی شده است. این یک بیش از حد واضح است، اما من آنها را به صورت رایگان در مقادیر زیاد دریافت کردم (برای شما نیز چنین شادی آرزو می کنم).

خازن C19به صورت موازی با باتری تغذیه متصل می شود. هر چه ظرفیت آن بیشتر باشد بهتر است. این خازن باتری را در برابر نوسانات و از کلیدها در برابر افت ولتاژ قابل توجه محافظت می کند. در غیاب این خازن، حداقل با کلیدها مشکل دارید. اگر باتری را مستقیماً به VD- یک جرقه می تواند بپرد. مقاومت خاموش کننده جرقه R32هنگام اتصال به باتری استفاده می شود. فوراً در حال اتصال – «باتری، سپس سرو کنید» + ” به یک مخاطب ضد جرقه. جریان از مقاومت عبور می کند و به آرامی خازن را شارژ می کند. C19. پس از چند ثانیه، کنتاکت باتری را به آن وصل کنید VD. با منبع 12 ولت، نمی توانید Antispark را انجام دهید.

قابلیت های سفت افزار

• توانایی کنترل موتورها با و بدون سنسور.
• برای یک موتور بدون سنسور، سه نوع راه اندازی وجود دارد: بدون تعیین موقعیت اولیه. با تعریف موقعیت اولیه؛ ترکیب شده؛
• تنظیم زاویه پیشروی فاز برای موتور بدون سنسور در مراحل 1 درجه؛
• توانایی استفاده از یکی از دو ورودی مرجع: 1-آنالوگ، 2-RC.
• کالیبراسیون سیگنال های ورودی؛
• معکوس موتور؛
• تنظیم رگولاتور از طریق پورت UART و دریافت اطلاعات از رگولاتور در حین کار (سرعت، جریان، ولتاژ باتری).
• فرکانس PWM 16، 32 کیلوهرتز.
• تنظیم سطح سیگنال PWM برای راه اندازی موتور؛
• کنترل ولتاژ باتری دو آستانه: حد و حد. زمانی که ولتاژ باتری به حد آستانه کاهش می یابد، دور موتور کاهش می یابد. هنگام سقوط به زیر آستانه قطع، توقف کامل رخ می دهد.
• کنترل جریان موتور دو آستانه: حد و برش.
• دمپر قابل تنظیم سیگنال رانندگی؛
• تنظیم زمان مرده برای کلیدها

عملکرد رگولاتور

شمول

ولتاژ تغذیه رگولاتور و موتور جداگانه است، بنابراین ممکن است این سوال پیش بیاید: به چه ترتیبی ولتاژ اعمال شود. من توصیه می کنم به مدار رگولاتور ولتاژ اعمال کنید. و سپس منبع تغذیه را به موتور وصل کنید. اگر چه توالی دیگر مشکلات بوجود نیامد. بر این اساس با تامین همزمان ولتاژ نیز مشکلی پیش نیامد.

موتور پس از روشن شدن 1 بوق کوتاه (در صورت خاموش نشدن صدا) می دهد، روشن می شود و LED دائما روشن می شود. رگولاتور آماده کار است.

برای روشن کردن موتور، مقدار سیگنال تنظیم را افزایش دهید. اگر از یک پتانسیومتر نقطه تنظیم استفاده شود، موتور زمانی شروع به کار می کند که ولتاژ نقطه تنظیم تقریباً به 0.14 ولت برسد. در صورت لزوم، سیگنال ورودی را می توان کالیبره کرد که امکان استفاده از محدوده های ولتاژ کنترل قبلی را فراهم می کند. به طور پیش فرض، دمپر نقطه تنظیم تنظیم شده است. با یک پرش شدید در سیگنال تنظیم، سرعت موتور به آرامی افزایش می یابد. دمپر دارای ویژگی نامتقارن است. تنظیم مجدد بدون تاخیر انجام می شود. در صورت لزوم، دمپر را می توان تنظیم یا کاملاً غیرفعال کرد.

راه اندازی

راه اندازی یک موتور بدون سنسور با سطح ولتاژ راه اندازی تنظیم شده در تنظیمات انجام می شود. در لحظه پرتاب، موقعیت میله دریچه گاز اهمیتی ندارد. اگر تلاش برای استارت ناموفق باشد، تلاش استارت تا زمانی که موتور شروع به چرخش عادی کند، تکرار می شود. اگر موتور در عرض 2-3 ثانیه نمی تواند روشن شود، تلاش را متوقف کنید، گاز را بردارید و به تنظیم رگولاتور ادامه دهید.

اگر موتور از کار بیفتد یا روتور به صورت مکانیکی گیر کرده باشد، محافظ فعال می شود و رگولاتور سعی می کند موتور را دوباره راه اندازی کند.

راه اندازی موتور با سنسورهای هال نیز با استفاده از تنظیمات راه اندازی موتور انجام می شود. آن ها اگر برای راه اندازی موتور با سنسورها گاز کامل بدهید، رگولاتور ولتاژ مشخص شده در تنظیمات استارت را تامین می کند. و تنها پس از شروع چرخش موتور، ولتاژ کامل اعمال می شود. این تا حدودی برای موتورهای حسگر غیرمعمول است، زیرا چنین موتورهایی عمدتاً به عنوان موتورهای کششی استفاده می شوند و در این مورد ممکن است دستیابی به حداکثر گشتاور در شروع کار دشوار باشد. اما این رگولاتور دارای ویژگی است که در صورت گیرکردن مکانیکی موتور از موتور و رگلاتور در برابر خرابی محافظت می کند.

در حین کار، کنترلر اطلاعات مربوط به سرعت موتور، جریان، ولتاژ باتری را از طریق پورت UART در قالب زیر خروجی می‌دهد:

E: حداقل ولتاژ باتری: حداکثر ولتاژ باتری: حداکثر جریان: سرعت موتور (rpm) A: ولتاژ فعلی باتری: جریان فعلی: سرعت موتور فعلی (rpm)

داده ها در فواصل زمانی تقریباً 1 ثانیه ای صادر می شوند. نرخ انتقال در پورت 9600.

تنظیم تنظیم کننده

برای پیکربندی کنترلر، آن را با استفاده از . نرخ انتقال در پورت 9600.

انتقال کنترلر به حالت تنظیم زمانی اتفاق می افتد که کنترلر روشن است، زمانی که سیگنال تنظیم پتانسیومتر بزرگتر از صفر است. آن ها برای تغییر رگولاتور به حالت تنظیم، دکمه پتانسیومتر تنظیم را بچرخانید و سپس رگولاتور را روشن کنید. ترمینال اعلانی را به شکل نماد نمایش می دهد. > ". سپس می توانید دستورات را وارد کنید.

کنترلر دستورات زیر را می پذیرد (در نسخه های مختلف سیستم عامل، مجموعه تنظیمات و دستورات ممکن است متفاوت باشد):

ساعت- نمایش لیستی از دستورات؛
? - تنظیمات خروجی؛
ج- کالیبراسیون سیگنال رانندگی؛
د– بازنشانی تنظیمات به تنظیمات کارخانه.

تیم " ? ” فهرستی از تمام تنظیمات موجود و مقدار آنها را در ترمینال چاپ می کند. مثلا:

motor.type=0 motor.magnets=12 motor.angle=7 motor.start.type=0 motor.start.time=10 pwm=32 pwm.start=15 pwm.min=10voltage.limit=128 ولتاژ.قطع =120 current.limit=200 current.cutoff=250 system.sound=1 system.input=0 system.damper=10 system.deadtime=1

با دستور زیر می توانید تنظیمات مورد نظر را تغییر دهید:

<настройка>=<значение>

مثلا:

pwm.start=15

اگر دستور به درستی داده شده باشد، تنظیمات اعمال می شود و ذخیره می شود. می توانید تنظیمات فعلی را پس از تغییر با دستور " بررسی کنید. ? “.

اندازه گیری سیگنال های آنالوگ (ولتاژ، جریان) با استفاده از ADC میکروکنترلر انجام می شود. ADC در حالت 8 بیتی کار می کند. دقت اندازه گیری عمدا دست کم گرفته می شود تا از نرخ تبدیل سیگنال آنالوگ قابل قبول اطمینان حاصل شود. بر این اساس، کنترلر تمام مقادیر آنالوگ را در قالب یک عدد 8 بیتی، یعنی. از 0 تا 255

هدف از تنظیمات:

لیست تنظیمات، توضیحات آنها:

پارامتر	شرح	معنی
نوع موتور	نوع موتور	0-بدون سنسور; 1-حسگر
آهنرباهای موتور	تعداد آهنرباها در روتور موتور فقط برای محاسبه دور موتور استفاده می شود.	0..255، عدد.
زاویه موتور	زاویه پیشروی فاز فقط برای موتورهای بدون سنسور استفاده می شود.	0..30 درجه
موتور.شروع.نوع	نوع شروع. فقط برای موتورهای بدون سنسور استفاده می شود.	0-بدون تعیین موقعیت روتور؛ 1- با تعیین موقعیت روتور. 2-ترکیبی؛
موتور.شروع.زمان	زمان شروع.	0..255، ms
pwm	فرکانس PWM	16، 32، کیلوهرتز
pwm.start	مقدار PWM (%) برای راه اندازی موتور.	0..50 %
pwm.min	مقدار حداقل مقدار PWM (%) که موتور در آن می چرخد.	0..30 %
حد ولتاژ	ولتاژ باتری که در آن توان تامین شده به موتور را محدود می کند. در قرائت های ADC نشان داده شده است.	0..255*
ولتاژ.قطع	ولتاژ باتری که در آن موتور را خاموش کنید. در قرائت های ADC نشان داده شده است.	0..255*
محدودیت فعلی	جریانی که در آن نیروی برق عرضه شده به موتور باید محدود باشد. در قرائت های ADC نشان داده شده است.	0..255**
قطع فعلی	جریانی که در آن موتور باید خاموش شود. در قرائت های ADC نشان داده شده است.	0..255**
سیستم.صدا	سیگنال صوتی منتشر شده از موتور را فعال / غیرفعال کنید	0-ناتوان؛ 1-فعال
سیستم.ورودی	سیگنال فرمان	0-پتانسیومتر؛ سیگنال 1-RC؛
سیستم.دمپر	میرایی ورودی	0..255، واحدهای معمولی
system.deadtime	مقدار زمان مرده برای کلیدها در میکروثانیه	0..2، µs

* – مقدار عددی مبدل 8 بیتی آنالوگ به دیجیتال.
بر اساس فرمول محاسبه می شود: ADC = (U*R6/(R5+R6))*255/5
جایی که: U- ولتاژ بر حسب ولت؛ R5، R6مقاومت مقاومت های تقسیم کننده بر حسب اهم است.

اصل کار یک موتور بدون جاروبک DC (BCDM) برای مدت طولانی شناخته شده است و موتورهای براشلس همیشه جایگزین جالبی برای راه حل های سنتی بوده اند. با وجود این، چنین ماشین های الکتریکی تنها در قرن بیست و یکم کاربرد گسترده ای در فناوری پیدا کردند. عامل تعیین کننده در اجرای گسترده کاهش چند برابری هزینه الکترونیک کنترل درایو BDKP بود.

مشکلات موتور کلکتور

در یک سطح اساسی، وظیفه هر موتور الکتریکی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. دو پدیده فیزیکی اصلی در طراحی ماشین های الکتریکی وجود دارد:

موتور به گونه ای طراحی شده است که میدان های مغناطیسی ایجاد شده بر روی هر یک از آهنرباها همیشه با یکدیگر تعامل داشته و به چرخش روتور می دهند. یک موتور DC سنتی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:

• استاتور (عنصر ثابت با حلقه آهنربا)؛
• لنگر (عنصر دوار با سیم پیچ)؛
• برس های کربن؛
• گردآورنده

این طرح چرخش آرمیچر و کموتاتور را بر روی یک محور نسبت به برس های ثابت فراهم می کند. جریان از منبع از طریق برس هایی که دارای فنر برای تماس خوب هستند به کموتاتور می گذرد، که برق را بین سیم پیچ های آرمیچر توزیع می کند. میدان مغناطیسی القا شده در دومی با آهنرباهای استاتور در تعامل است که باعث چرخش استاتور می شود.

عیب اصلی موتورهای سنتی این است که تماس مکانیکی روی برس ها بدون اصطکاک حاصل نمی شود. با افزایش سرعت، مشکل بیشتر می شود. مجموعه کلکتور به مرور زمان فرسوده می شود و علاوه بر این، مستعد جرقه است و قادر است هوای اطراف را یونیزه کند. بنابراین، با وجود سادگی و هزینه کم ساخت، چنین موتورهای الکتریکی دارای برخی از معایب غیرقابل حل هستند:

• سایش برس؛
• تداخل الکتریکی در نتیجه جرقه زدن؛
• محدودیت در حداکثر سرعت؛
• مشکلات خنک کردن یک آهنربای الکتریکی در حال چرخش

ظهور فناوری پردازنده و ترانزیستورهای قدرت به طراحان اجازه داد تا واحد سوئیچینگ مکانیکی را رها کرده و نقش روتور و استاتور را در موتور الکتریکی DC تغییر دهند.

اصل عملکرد BDKP

در موتور الکتریکی بدون جاروبک، برخلاف مدل قبلی خود، نقش کلید مکانیکی توسط یک مبدل الکترونیکی انجام می شود. این امکان اجرای مدار "داخل به بیرون" BDKP را فراهم می کند - سیم پیچ های آن روی استاتور قرار دارد که نیاز به کلکتور را از بین می برد.

به عبارت دیگر، تفاوت اساسی اصلی بین یک موتور کلاسیک و یک BDCT این است که به جای آهنرباهای ثابت و سیم پیچ های دوار، دومی از سیم پیچ های ثابت و آهنرباهای دوار تشکیل شده است. علیرغم این واقعیت که خود کموتاسیون به روشی مشابه انجام می شود، اجرای فیزیکی آن در درایوهای براشلس بسیار پیچیده تر است.

مسئله اصلی کنترل دقیق موتور بدون جاروبک است که به ترتیب و فرکانس صحیح سوئیچینگ بخش های سیم پیچ منفرد دلالت دارد. این مشکل تنها در صورتی قابل حل است که امکان تعیین مداوم موقعیت فعلی روتور وجود داشته باشد.

داده های لازم برای پردازش توسط الکترونیک از دو طریق به دست می آید:

• تشخیص موقعیت مطلق شفت؛
• اندازه گیری ولتاژ القا شده در سیم پیچ های استاتور.

برای اجرای کنترل به روش اول، اغلب از جفت‌های نوری یا سنسورهای هال ثابت به استاتور استفاده می‌شود که به شار مغناطیسی روتور واکنش نشان می‌دهند. مزیت اصلی چنین سیستم هایی برای جمع آوری اطلاعات در مورد موقعیت شفت عملکرد آنها حتی در سرعت های بسیار پایین و در حالت استراحت است.

کنترل بدون سنسور برای ارزیابی ولتاژ در سیم پیچ ها حداقل به حداقل چرخش روتور نیاز دارد. بنابراین، در چنین طرح هایی، حالتی برای راه اندازی موتور تا سرعت ارائه می شود که در آن می توان ولتاژ روی سیم پیچ ها را تخمین زد و با تجزیه و تحلیل اثر میدان مغناطیسی بر پالس های جریان آزمایشی که از آن عبور می کنند، حالت سکون را آزمایش کرد. سیم پیچ ها

با وجود تمام این مشکلات طراحی، موتورهای براشلس به دلیل عملکرد و مجموعه ای از ویژگی های غیرقابل دسترس برای کلکسیونرها محبوبیت روزافزونی پیدا می کنند. لیست کوتاهی از مزایای اصلی BDKP نسبت به کلاسیک ها به شرح زیر است:

• بدون اتلاف انرژی مکانیکی به دلیل اصطکاک برس؛
• بی صدا بودن نسبی کار؛
• سهولت شتاب و کاهش سرعت چرخش به دلیل اینرسی کم روتور.
• دقت کنترل چرخش؛
• امکان سازماندهی خنک کننده به دلیل هدایت حرارتی؛
• توانایی کار با سرعت بالا؛
• دوام و قابلیت اطمینان

کاربرد مدرن و چشم انداز

دستگاه های زیادی وجود دارند که افزایش زمان کار برای آنها حیاتی است. در چنین تجهیزاتی، استفاده از BDCT با وجود هزینه نسبتاً بالا، همیشه توجیه پذیر است. اینها می توانند پمپ های آب و سوخت، توربین های خنک کننده تهویه مطبوع و موتورها و غیره باشند. موتورهای براشلس در بسیاری از مدل های خودروهای برقی استفاده می شوند. در حال حاضر موتورهای براشلس مورد توجه جدی صنعت خودرو قرار گرفته اند.

BDKP برای درایوهای کوچک که در شرایط سخت یا با دقت بالا کار می کنند ایده آل هستند: فیدرها و تسمه نقاله ها، روبات های صنعتی، سیستم های موقعیت یابی. مناطقی وجود دارد که موتورهای براشلس بدون رقیب در آنها غالب هستند: هارد دیسک ها، پمپ ها، فن های بی صدا، لوازم کوچک، درایوهای CD/DVD. وزن کم و توان خروجی بالا، BDCT را پایه ای برای تولید ابزار دستی مدرن بی سیم نیز کرده است.

می توان گفت در حال حاضر پیشرفت قابل توجهی در زمینه پیشرانه های الکتریکی در حال انجام است. کاهش مداوم قیمت لوازم الکترونیکی دیجیتال، گرایشی به سمت استفاده گسترده از موتورهای براشلس برای جایگزینی موتورهای سنتی ایجاد کرده است.

موتورهای براشلس امروزه بسیار رایج هستند. این دستگاه ها اغلب با درایوهای الکتریکی استفاده می شوند. آنها همچنین می توانند بر روی تجهیزات تبرید مختلف پیدا شوند. در بخش صنعت، آنها درگیر سیستم های گرمایشی هستند.

علاوه بر این، اصلاحات بدون برس در فن های معمولی برای تهویه مطبوع نصب شده است. امروزه مدل های زیادی با سنسور و بدون سنسور در بازار وجود دارد. در عین حال، با توجه به نوع تنظیم کننده ها، تغییرات کاملاً متفاوت است. اما برای درک بیشتر این موضوع، بررسی ساختار یک موتور ساده ضروری است.

دستگاه مدل براشلس

اگر یک موتور براشلس سه فاز معمولی را در نظر بگیریم، یک سلف از نوع مسی در آن نصب شده است. استاتورها هم به صورت پهن و هم پالس استفاده می شوند. دندان های آنها اندازه های مختلفی دارد. همانطور که قبلا ذکر شد، مدل هایی با سنسور و همچنین بدون آنها وجود دارد.

از بلوک ها برای تعمیر استاتور استفاده می شود. خود فرآیند القایی به دلیل سیم پیچی استاتور اتفاق می افتد. روتورها اغلب از نوع دوقطبی استفاده می شوند. آنها دارای هسته های فولادی هستند. برای تثبیت آهنرباها روی مدل ها شیارهای مخصوصی وجود دارد. کنترل مستقیم موتور براشلس با کمک رگولاتورهایی که در استاتور قرار دارند انجام می شود. برای تامین ولتاژ سیم پیچ خارجی، گیت های عایق در دستگاه ها تعبیه شده است.

مدل های دو رقمی

ال بی کلکسیونر موتورهای این نوع اغلب در تجهیزات انجماد استفاده می شود. در عین حال طیف گسترده ای از کمپرسورها برای آنها مناسب است. به طور متوسط، قدرت مدل می تواند به 3 کیلو وات برسد. مدار یک موتور کویل بدون جاروبک اغلب شامل یک نوع دوتایی با سیم پیچ مسی است. استاتورها فقط پالس نصب می شوند. بسته به سازنده، طول دندان ها ممکن است متفاوت باشد. سنسورها هم از نوع الکتریکی و هم از نوع القایی استفاده می شوند. برای سیستم های گرمایشی، این تغییرات بد هستند.

همچنین باید در نظر داشت که هسته های موتورهای براشلس عمدتاً فولادی هستند. در عین حال، شیارهای آهنرباها کاملاً گسترده هستند و بسیار نزدیک به یکدیگر قرار دارند. با توجه به این، فرکانس دستگاه ها می تواند بالا باشد. تنظیم کننده ها برای چنین تغییراتی اغلب از نوع تک کانالی انتخاب می شوند.

تغییرات سه رقمی

موتور سه بیتی براشلس برای سیستم های تهویه عالی است. سنسورهای او معمولا از نوع الکتریکی هستند. در این مورد، کویل ها کاملاً گسترده نصب می شوند. به همین دلیل، فرآیند القایی به سرعت انجام می شود. در این حالت فرکانس دستگاه به استاتور بستگی دارد. سیم پیچ اغلب از نوع مسی است.

موتورهای سه رقمی براشلس می توانند حداکثر ولتاژ را در سطح 20 ولت تحمل کنند. تغییرات تریستور امروزه بسیار نادر است. همچنین لازم به ذکر است که آهنرباها در چنین تنظیماتی می توانند در هر دو طرف بیرونی و داخلی صفحه روتور نصب شوند.

اصلاحات چهار رقمی را خودتان انجام دهید

ساخت یک موتور چهار بیتی براشلس با دستان خود کاملاً ساده است. برای این کار ابتدا باید یک صفحه شیاردار تهیه کنید. ضخامت فلز در این مورد باید تقریباً 2.3 میلی متر باشد. شیارها در این شرایط باید در فاصله 1.2 سانتی متری باشند، اگر مدل ساده را در نظر بگیریم، سیم پیچ باید با قطر 3.3 سانتی متر انتخاب شود، در عین حال باید ولتاژ آستانه را در 20 ولت تحمل کند.

پدهای دستگاه اغلب از فولاد انتخاب شده است. در این مورد، مقدار زیادی به اندازه صفحه روتور بستگی دارد. خود استاتور باید با سیم پیچ دوبل استفاده شود. در این مورد، تهیه هسته از نوع فولادی مهم است. اگر تغییراتی را بدون تنظیم کننده در نظر بگیریم، می توانید مونتاژ یک موتور براشلس را با نصب یک دروازه عایق کامل کنید. در این حالت، کنتاکت های دستگاه باید به سمت بیرونی صفحه آورده شوند. برای یک فن معمولی، چنین مدل های بدون برس ایده آل هستند.

دستگاه های دارای رگولاتور ABP2

موتور براشلس با رگولاتورهای این نوع امروزه بسیار محبوب است. این سیستم ها برای دستگاه های تهویه مطبوع مناسب هستند. آنها همچنین به طور گسترده در زمینه صنعتی برای تجهیزات تبرید استفاده می شوند. آنها قادر به کار با درایوهای الکتریکی با فرکانس های مختلف هستند. کویل های آنها اغلب از نوع دوتایی نصب می شوند. در این مورد، استاتورها را فقط می توان به صورت پالسی پیدا کرد. به نوبه خود، اصلاحات عرضی چندان رایج نیستند.

سنسورها در موتورهای براشلس با رگلاتورهای این سری فقط به صورت القایی استفاده می شوند. در این حالت فرکانس دستگاه توسط سیستم نمایشگر قابل نظارت است. لنت ها معمولاً در نوع تماسی نصب می شوند و می توان آنها را مستقیماً روی صفحه استاتور نصب کرد. کنترل کننده موتور براشلس در این حالت به شما امکان می دهد فرکانس را کاملاً نرم تغییر دهید. این فرآیند با تغییر پارامتر ولتاژ خروجی رخ می دهد. به طور کلی، این تغییرات بسیار فشرده هستند.

موتورها با رگولاتور AVR5

این سری موتور براشلس با گاورنر اغلب در زمینه صنعتی برای کنترل وسایل برقی مختلف استفاده می شود. در دستگاه های خانگی، به ندرت نصب می شود. یکی از ویژگی های چنین تغییرات بدون برس را می توان افزایش فرکانس نامید. در عین حال، تغییر پارامتر قدرت برای آنها آسان است. کویل ها در این اصلاحات بسیار متنوع هستند. همچنین لازم به ذکر است که آهنرباها اغلب در قسمت بیرونی جعبه روتور نصب می شوند.

بسته شدن عمدتا از نوع عایق استفاده می شود. آنها را می توان هم در جعبه استاتور و هم در هسته نصب کرد. به طور کلی، تنظیم دستگاه بسیار سریع است. با این حال، معایب چنین سیستم هایی را نیز باید در نظر گرفت. اول از همه، آنها با قطع برق در فرکانس های پایین همراه هستند. همچنین لازم به ذکر است که مدل های این نوع دارای مصرف برق نسبتاً بالایی هستند. در عین حال، دستگاه ها برای کنترل درایوهای الکتریکی یکپارچه مناسب نیستند.

استفاده از کنترل های ABT6

این نوع کنترل کننده سرعت موتور بدون جاروبک امروزه تقاضای زیادی دارد. ویژگی متمایز آن را می توان با خیال راحت همه کاره نامید. رگولاتورها معمولاً روی موتورهای بدون جاروبک نصب می شوند که قدرت آنها از 2 کیلو وات تجاوز نمی کند. در عین حال، این دستگاه ها برای کنترل سیستم های تهویه ایده آل هستند. کنترلرها در این مورد می توانند به روش های مختلفی نصب شوند.

نرخ انتقال سیگنال در این مورد به نوع سیستم کنترل بستگی دارد. اگر اصلاحات تریستور را در نظر بگیریم، رسانایی نسبتاً بالایی دارند. با این حال، آنها به ندرت با تداخل مغناطیسی مشکل دارند. مونتاژ یک مدل از این نوع به تنهایی بسیار دشوار است. در این شرایط، کرکره ها اغلب غیر عایق انتخاب می شوند.

مدل های دارای سنسور جلوه هال

موتورهای بدون جاروبک سنسور هال به طور گسترده در کاربردهای گرمایشی استفاده می شوند. در عین حال، آنها برای درایوهای الکتریکی کلاس های مختلف مناسب هستند. فقط از رگولاتورهای تک کانال به طور مستقیم استفاده می شود. کویل در دستگاه از نوع مسی نصب شده است. در این حالت اندازه دندانه های مدل صرفاً به سازنده بستگی دارد. به طور مستقیم پد برای دستگاه ها نوع تماس انتخاب شده است. تا به امروز، سنسورها اغلب در سمت استاتور نصب می شوند. با این حال، مدل هایی با موقعیت پایین تر خود نیز در بازار هستند. در این صورت ابعاد موتور براشلس کمی بزرگ خواهد بود.

تغییرات فرکانس پایین

موتور براشلس فرکانس پایین امروزه به طور فعال در زمینه صنعتی استفاده می شود. در عین حال برای فریزرها ایده آل است. به طور متوسط ​​پارامتر کارایی آن در سطح 70 درصد است. کرکره های مدل ها بیشتر با عایق ها استفاده می شود. در عین حال، اصلاحات تریستور در زمان ما بسیار رایج است.

سیستم های کنترل توسط سری ABP استفاده می شود. در این حالت فرکانس مدل به نوع هسته بستگی دارد و نه تنها. همچنین باید در نظر داشت که مدل هایی با روتور دوبل وجود دارد. در این حالت آهنرباها در امتداد صفحه قرار می گیرند. استاتورها اغلب با سیم پیچ های مسی استفاده می شوند. در عین حال، موتورهای براشلس فرکانس پایین با سنسور بسیار نادر هستند.

موتورهای فرکانس بالا

این اصلاحات محبوب ترین برای درایوهای الکتریکی تشدید کننده در نظر گرفته می شوند. در صنعت، چنین مدل هایی بسیار رایج هستند. سنسورهای آنها از نوع الکترونیکی و القایی نصب شده است. در این مورد، سیم پیچ ها اغلب در سمت بیرونی صفحه قرار می گیرند. روتورها در هر دو حالت افقی و عمودی نصب می شوند.

تغییر مستقیم فرکانس چنین دستگاه هایی از طریق کنترلرها انجام می شود. آنها معمولاً با یک سیستم تماس پیچیده نصب می شوند. به طور مستقیم، استارت فقط از نوع دوگانه استفاده می شود. به نوبه خود، سیستم های کنترل به قدرت دستگاه براشلس بستگی دارد.

موتور DC یک موتور الکتریکی است که با جریان مستقیم کار می کند. در صورت لزوم، یک موتور با گشتاور بالا با سرعت نسبتا کم تهیه کنید. از نظر ساختاری، Inrunnerها به دلیل این واقعیت که استاتور ثابت می تواند به عنوان یک مسکن عمل کند، ساده تر هستند. دستگاه های نصب را می توان روی آن نصب کرد. در مورد Outrunners، کل قسمت بیرونی می چرخد. موتور توسط یک محور ثابت یا قطعات استاتور بسته می شود. در مورد چرخ موتور، بست برای محور ثابت استاتور انجام می شود، سیم ها از طریق یک محور توخالی که کمتر از 0.5 میلی متر است به استاتور آورده می شوند.

یک موتور AC نامیده می شود موتور الکتریکی که با جریان متناوب تغذیه می شود. انواع زیر از موتورهای AC وجود دارد:

همچنین یک UKD (موتور کموتاتور جهانی) با عملکرد حالت کار در جریان متناوب و مستقیم وجود دارد.

نوع دیگر موتور است موتور پله ای با تعداد محدود موقعیت روتور. موقعیت مشخص مشخص شده روتور با تامین برق به سیم پیچ های مربوطه لازم ثابت می شود. هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه از یک سیم پیچ برداشته می شود و به سیم پیچ دیگر منتقل می شود، فرآیند انتقال به موقعیت دیگر رخ می دهد.

یک موتور AC زمانی که توسط یک شبکه تجاری تغذیه می شود معمولاً به نتیجه نمی رسد سرعت بیش از سه هزار دور در دقیقه. به همین دلیل در مواقعی که لازم است فرکانس های بالاتری بدست آید از موتور کلکتور استفاده می شود که از مزایای اضافی آن می توان به سبکی و فشردگی با حفظ توان مورد نیاز اشاره کرد.

گاهی اوقات از مکانیزم انتقال ویژه ای به نام ضریب هم استفاده می شود که پارامترهای سینماتیکی دستگاه را به شاخص های فنی مورد نیاز تغییر می دهد. مجموعه‌های جمع‌کننده گاهی تا نیمی از فضای کل موتور را اشغال می‌کنند، بنابراین موتورهای AC با استفاده از مبدل فرکانس و گاهی اوقات به دلیل وجود شبکه‌ای با فرکانس افزایش یافته تا اندازه موتورهای AC کاهش یافته و وزن سبک‌تر می‌شوند. 400 هرتز

منبع هر موتور AC ناهمزمان به طور قابل توجهی بالاتر از کلکتور است. تعیین می شود وضعیت عایق بندی سیم پیچ ها و یاتاقان ها. یک موتور سنکرون، هنگام استفاده از یک اینورتر و یک سنسور موقعیت روتور، آنالوگ الکترونیکی یک موتور کلکتور کلاسیک در نظر گرفته می شود که از عملکرد DC پشتیبانی می کند.

موتور DC بدون جاروبک. اطلاعات عمومی و دستگاه دستگاه

به موتور DC بدون جاروبک، موتور براشلس سه فاز نیز گفته می شود. این یک دستگاه سنکرون است که اصل عملکرد آن مبتنی بر تنظیم فرکانس خود همگام است که به این دلیل بردار (شروع از موقعیت روتور) میدان مغناطیسی استاتور کنترل می شود.

این نوع از کنترل کننده های موتور اغلب با ولتاژ DC تغذیه می شوند، از این رو به این نام می گویند. در ادبیات فنی انگلیسی زبان، موتور براشلس PMSM یا BLDC نامیده می شود.

موتور بدون جاروبک در درجه اول برای بهینه سازی ایجاد شده است هر موتور DCبطور کلی. تقاضاهای بسیار زیادی بر روی محرک چنین دستگاهی (به ویژه در میکرودرایوهای پرسرعت با موقعیت یابی دقیق) اعمال شد.

این، شاید منجر به استفاده از چنین دستگاه های DC خاص، موتورهای سه فاز بدون جاروبک، که BLDT نیز نامیده می شوند، شد. با طراحی آنها، آنها تقریباً مشابه موتورهای سنکرون AC هستند، جایی که چرخش روتور مغناطیسی در یک استاتور چند لایه معمولی در حضور سیم پیچ های سه فاز رخ می دهد و تعداد دورها به ولتاژ و بارهای استاتور بستگی دارد. بر اساس مختصات خاصی از روتور، سیم پیچ های مختلف استاتور سوئیچ می شوند.

موتورهای DC بدون جاروبک می‌توانند بدون هیچ سنسور جداگانه‌ای وجود داشته باشند، اما گاهی اوقات روی روتور مانند سنسور هال وجود دارند. اگر دستگاه بدون سنسور اضافی کار می کند، پس سیم پیچ استاتور به عنوان یک عنصر ثابت عمل می کند. سپس جریان به دلیل چرخش آهنربا ایجاد می شود، زمانی که روتور یک EMF را در سیم پیچ استاتور القا می کند.

اگر یکی از سیم پیچ ها خاموش شود، سیگنالی که القا شده است اندازه گیری و پردازش می شود، با این حال، چنین اصل عملیاتی بدون استاد پردازش سیگنال غیرممکن است. اما برای معکوس کردن یا ترمز کردن چنین موتور الکتریکی، به مدار پل نیازی نیست - کافی است پالس های کنترل را به ترتیب معکوس به سیم پیچ های استاتور عرضه کنید.

در VD (موتور سوئیچ شده)، سلف به شکل آهنربای دائمی روی روتور و سیم پیچ آرمیچر روی استاتور قرار دارد. بر اساس موقعیت روتور، ولتاژ تغذیه تمام سیم پیچ ها تشکیل می شودموتور الکتریکی. هنگامی که در چنین ساختارهایی از کلکتور استفاده می شود، عملکرد آن در موتور شیر توسط یک کلید نیمه هادی انجام می شود.

تفاوت اصلی بین موتورهای سنکرون و بدون جاروبک در خود همگام سازی دومی با کمک DPR است که فرکانس متناسب چرخش روتور و میدان را تعیین می کند.

اغلب موتورهای DC بدون جاروبک در موارد زیر کاربرد دارند:

استاتور

این دستگاه طراحی کلاسیک دارد و شبیه دستگاه ناهمزمان است. ترکیب شامل هسته سیم پیچ مسی(در اطراف محیط در شیارها گذاشته می شود)، که تعداد فازها و مسکن را تعیین می کند. معمولاً فازهای سینوسی و کسینوس برای چرخش و خود راه اندازی کافی است، اما اغلب موتور شیر سه فاز و حتی چهار فاز ساخته می شود.

موتورهای الکتریکی با نیروی الکتروموتور معکوس با توجه به نوع سیم پیچ روی سیم پیچ استاتور به دو نوع تقسیم می شوند:

• فرم سینوسی؛
• شکل ذوزنقه ای

در انواع موتورهای متناظر، جریان فاز الکتریکی نیز بر اساس روش تامین به صورت سینوسی یا ذوزنقه ای تغییر می کند.

روتور

معمولاً روتور از آهنرباهای دائمی با دو تا هشت جفت قطب ساخته می شود که به نوبه خود از شمال به جنوب یا بالعکس متناوب هستند.

رایج ترین و ارزان ترین برای ساخت روتور آهنرباهای فریت هستند، اما نقطه ضعف آنها این است که سطح پایین القای مغناطیسیبنابراین ، دستگاه های ساخته شده از آلیاژهای عناصر مختلف خاکی کمیاب اکنون جایگزین این ماده می شوند ، زیرا می توانند سطح بالایی از القای مغناطیسی را ارائه دهند که به نوبه خود باعث کاهش اندازه روتور می شود.

DPR

سنسور موقعیت روتور بازخورد را ارائه می دهد. با توجه به اصل عملکرد، دستگاه به زیرگونه های زیر تقسیم می شود:

• القائی؛
• فوتوالکتریک؛
• سنسور اثر هال

نوع دوم به دلیل آن محبوب ترین است خواص بی اینرسی تقریبا مطلقو توانایی خلاص شدن از تاخیر در کانال های بازخورد توسط موقعیت روتور.

سیستم کنترل

سیستم کنترل شامل کلیدهای قدرت، گاهی اوقات نیز از تریستورها یا ترانزیستورهای قدرت، از جمله یک دروازه عایق، که منجر به جمع آوری یک اینورتر جریان یا یک اینورتر ولتاژ می شود. فرآیند مدیریت این کلیدها اغلب اجرا می شود با استفاده از میکروکنترلر، که برای کنترل موتور به حجم عظیمی از عملیات محاسباتی نیاز دارد.

اصل عملیات

عملکرد موتور در این واقعیت نهفته است که کنترل کننده تعداد معینی از سیم پیچ های استاتور را به گونه ای سوئیچ می کند که بردار میدان های مغناطیسی روتور و استاتور متعامد باشد. با PWM (مدولاسیون عرض پالس) کنترل کننده جریان عبوری از موتور را کنترل می کندو گشتاور اعمال شده روی روتور را تنظیم می کند. جهت این لحظه عملی با علامت زاویه بین بردارها تعیین می شود. در محاسبات از درجه های الکتریکی استفاده می شود.

سوئیچینگ باید به گونه ای انجام شود که Ф0 (شار تحریک روتور) نسبت به شار آرمیچر ثابت نگه داشته شود. هنگامی که چنین برانگیختگی و جریان آرمیچر برهم کنش دارند، گشتاور M تشکیل می شود که تمایل دارد روتور را بچرخاند و به طور موازی از همزمانی تحریک و جریان آرمیچر اطمینان حاصل کند. با این حال، در طول چرخش روتور، سیم پیچ های مختلف تحت تاثیر سنسور موقعیت روتور سوئیچ می شوند، در نتیجه شار آرمیچر به سمت مرحله بعدی می چرخد.

در چنین شرایطی، بردار حاصل نسبت به شار روتور جابجا شده و ساکن می شود که به نوبه خود، گشتاور لازم را روی شفت موتور ایجاد می کند.

مدیریت موتور

کنترل کننده یک موتور الکتریکی DC بدون جاروبک، با تغییر مقدار مدولاسیون عرض پالس، ممان اثر بر روتور را تنظیم می کند. سوئیچینگ کنترل شده و به صورت الکترونیکی انجام می شود، بر خلاف موتورهای DC برس دار معمولی. همچنین سیستم‌های کنترلی رایج هستند که مدولاسیون عرض پالس و الگوریتم‌های تنظیم عرض پالس را برای گردش کار پیاده‌سازی می‌کنند.

موتورهای کنترل شده بردار وسیع ترین محدوده شناخته شده را برای کنترل سرعت خود ارائه می دهند. تنظیم این سرعت و همچنین حفظ پیوند شار در سطح مورد نیاز به دلیل مبدل فرکانس است.

یکی از ویژگی های تنظیم درایو الکتریکی بر اساس کنترل برداری، وجود مختصات کنترل شده است. آنها در یک سیستم ثابت هستند و تبدیل به چرخشی، برجسته کردن یک مقدار ثابت متناسب با پارامترهای کنترل شده بردار که به دلیل آن یک عمل کنترلی تشکیل می شود و سپس یک انتقال معکوس.

علیرغم تمام مزایای چنین سیستمی، از نظر پیچیدگی کنترل دستگاه برای کنترل سرعت در محدوده وسیع، با یک نقطه ضعف نیز همراه است.

مزایا و معایب

امروزه در بسیاری از صنایع، این نوع موتور تقاضای زیادی دارد، زیرا موتور DC بدون جاروبک تقریباً بهترین کیفیت موتورهای غیر تماسی و سایر انواع موتورها را ترکیب می کند.

مزایای غیر قابل انکار موتور براشلس عبارتند از:

با وجود نکات مثبت قابل توجه، موتور DC بدون جاروبکهمچنین چند معایب دارد:

با توجه به موارد فوق و توسعه نیافتگی الکترونیک مدرن در منطقه، بسیاری هنوز استفاده از موتور ناهمزمان معمولی با مبدل فرکانس را مناسب می دانند.

موتور سه فاز براشلس DC

این نوع موتور به خصوص در هنگام کنترل با استفاده از سنسورهای موقعیت عملکرد بسیار خوبی دارد. اگر لحظه مقاومت متفاوت است یا اصلاً مشخص نیست و همچنین در صورت لزوم دستیابی به آن گشتاور راه اندازی بالاترکنترل سنسور استفاده می شود. در صورت عدم استفاده از سنسور (معمولاً در فن ها)، کنترل نیاز به ارتباط سیمی را از بین می برد.

ویژگی های کنترل موتور سه فاز براشلس بدون سنسور موقعیت:

ویژگی های کنترل موتور سه فاز براشلسبا رمزگذار موقعیت با استفاده از مثال سنسور جلوه هال:

نتیجه

موتور DC بدون جاروبک دارای مزایای زیادی است و برای استفاده هم توسط متخصصان و هم برای افراد ساده انتخابی شایسته خواهد بود.

لوازم خانگی و پزشکی، مدل سازی هوا، درایوهای خاموش کننده لوله برای خطوط لوله گاز و نفت - این لیست کاملی از کاربردهای موتورهای DC بدون جاروبک (BD) نیست. بیایید دستگاه و اصل عملکرد این درایوهای الکترومکانیکی را بررسی کنیم تا مزایا و معایب آنها را بهتر درک کنیم.

اطلاعات عمومی، دستگاه، محدوده

یکی از دلایل علاقه به DB افزایش نیاز به میکروموتورهای پرسرعت با موقعیت یابی دقیق است. ساختار داخلی چنین درایوهایی در شکل 2 نشان داده شده است.

برنج. 2. دستگاه موتور براشلس

همانطور که می بینید، طرح یک روتور (آرماتور) و یک استاتور است، اولی دارای یک آهنربای دائمی (یا چندین آهنربا که به ترتیب خاصی چیده شده اند) و دومی مجهز به سیم پیچ (B) برای ایجاد میدان مغناطیسی است.

قابل ذکر است که این مکانیسم های الکترومغناطیسی می توانند با یک لنگر داخلی (این نوع ساختار در شکل 2 دیده می شود) یا خارجی (نگاه کنید به شکل 3) باشند.

برنج. 3. طراحی با لنگر خارجی (بیرونی)

بر این اساس، هر یک از طرح ها دارای محدوده خاصی هستند. دستگاه هایی با آرمیچر داخلی سرعت چرخش بالایی دارند، بنابراین در سیستم های خنک کننده، به عنوان نیروگاه برای پهپادها و غیره استفاده می شوند. درایوهای روتور خارجی در جاهایی که به موقعیت دقیق و تحمل گشتاور مورد نیاز است (رباتیک، تجهیزات پزشکی، ماشین های CNC و غیره) استفاده می شود.

اصل عملیات

بر خلاف درایوهای دیگر، به عنوان مثال، یک ماشین AC ناهمزمان، یک کنترل کننده ویژه برای عملکرد DB مورد نیاز است، که سیم پیچ ها را به گونه ای روشن می کند که بردارهای میدان مغناطیسی آرمیچر و استاتور نسبت به هر یک متعامد باشند. دیگر. یعنی در واقع دستگاه درایور گشتاور عمل بر آرمیچر DB را تنظیم می کند. این فرآیند به وضوح در شکل 4 نشان داده شده است.

همانطور که می بینید برای هر حرکت آرمیچر باید یک کموتاسیون مشخص در سیم پیچ استاتور یک موتور براشلس انجام داد. این اصل عملکرد اجازه کنترل صاف چرخش را نمی دهد، اما امکان به دست آوردن سریع حرکت را فراهم می کند.

تفاوت بین موتورهای براش و براشلس

درایو نوع کلکتور هم در ویژگی های طراحی (نگاه کنید به شکل 5.) و هم در اصل عملکرد با DU متفاوت است.

برنج. 5. A - موتور کلکتور، B - بدون جاروبک

بیایید نگاهی به تفاوت های طراحی بیندازیم. شکل 5 نشان می دهد که روتور (1 در شکل 5) یک موتور از نوع کلکتور، بر خلاف موتور بدون جاروبک، دارای سیم پیچ هایی است که طرح سیم پیچی ساده ای دارند و آهنرباهای دائمی (معمولا دو عدد) روی استاتور نصب شده اند (2 در شکل 2). 5). علاوه بر این، یک کلکتور روی شفت تعبیه شده است که برس هایی به آن متصل می شوند که ولتاژ سیم پیچ های آرمیچر را تامین می کنند.

به طور خلاصه اصل عملکرد ماشین های جمع کننده را توضیح دهید. هنگامی که ولتاژ به یکی از سیم پیچ ها اعمال می شود، برانگیخته شده و یک میدان مغناطیسی تشکیل می شود. با آهنرباهای دائمی تعامل دارد، این باعث می شود آرمیچر و کلکتور قرار گرفته روی آن بچرخند. در نتیجه، برق به سیم پیچ دیگر تامین می شود و چرخه تکرار می شود.

فرکانس چرخش آرمیچر این طرح مستقیماً به شدت میدان مغناطیسی بستگی دارد که به نوبه خود مستقیماً با ولتاژ متناسب است. یعنی برای افزایش یا کاهش سرعت کافی است سطح توان را کم یا زیاد کنید. و برای معکوس کردن، باید قطبیت را تغییر دهید. این روش کنترلی به کنترل کننده خاصی نیاز ندارد، زیرا کنترل کننده سفر را می توان بر اساس یک مقاومت متغیر ساخت و یک سوئیچ معمولی به عنوان یک اینورتر کار می کند.

ویژگی های طراحی موتورهای براشلس را در قسمت قبل در نظر گرفتیم. همانطور که به یاد دارید، اتصال آنها به یک کنترلر خاص نیاز دارد که بدون آن به سادگی کار نخواهند کرد. به همین دلیل نمی توان از این موتورها به عنوان ژنراتور استفاده کرد.

همچنین شایان ذکر است که در برخی از این نوع درایوها، برای کنترل کارآمدتر، موقعیت روتور با استفاده از سنسورهای هال نظارت می شود. این به طور قابل توجهی ویژگی های موتورهای بدون جاروبک را بهبود می بخشد، اما منجر به افزایش هزینه یک طراحی گران قیمت می شود.

چگونه یک موتور براشلس را راه اندازی کنیم؟

برای کارکرد این نوع درایو، به یک کنترلر مخصوص نیاز است (شکل 6 را ببینید). بدون آن راه اندازی غیرممکن است.

برنج. 6. کنترل کننده های موتور بدون جاروبک برای مدل سازی

مونتاژ چنین دستگاهی خود بی معنی است، خرید یک دستگاه آماده ارزان تر و قابل اعتمادتر خواهد بود. می توانید آن را با توجه به ویژگی های ذاتی درایورهای کانال PWM انتخاب کنید:

• حداکثر جریان مجاز، این مشخصه برای عملکرد عادی دستگاه داده می شود. اغلب، سازندگان این پارامتر را در نام مدل نشان می دهند (به عنوان مثال، Phoenix-18). در برخی موارد، مقداری برای حالت پیک داده می شود که کنترل کننده می تواند آن را برای چند ثانیه حفظ کند.
• حداکثر ولتاژ اسمی برای کار مداوم.
• مقاومت مدارهای داخلی کنترلر.
• تعداد دورهای مجاز، برحسب دور در دقیقه نشان داده شده است. بالاتر از این مقدار، کنترل کننده اجازه نمی دهد چرخش را افزایش دهد (محدودیت در سطح نرم افزار اجرا می شود). لطفاً توجه داشته باشید که سرعت همیشه برای درایوهای 2 قطبی داده می شود. اگر جفت قطب های بیشتری وجود دارد، مقدار را بر تعداد آنها تقسیم کنید. به عنوان مثال، عدد 60000 دور در دقیقه نشان داده شده است، بنابراین برای یک موتور 6 آهنربایی، سرعت چرخش 60000/3=20000 prm خواهد بود.
• فرکانس پالس های تولید شده، برای اکثر کنترل کننده ها، این پارامتر از 7 تا 8 کیلوهرتز متغیر است، مدل های گران تر به شما امکان می دهند پارامتر را دوباره برنامه ریزی کنید و آن را به 16 یا 32 کیلوهرتز افزایش دهید.

توجه داشته باشید که سه مشخصه اول ظرفیت پایگاه داده را تعیین می کند.

کنترل موتور بدون جاروبک

همانطور که در بالا ذکر شد، کموتاسیون سیم پیچ های درایو به صورت الکترونیکی کنترل می شود. برای تعیین زمان تعویض، راننده موقعیت آرمیچر را با استفاده از سنسورهای هال نظارت می کند. اگر درایو به چنین آشکارسازهایی مجهز نباشد، EMF پشتی که در سیم پیچ های استاتور غیر متصل رخ می دهد در نظر گرفته می شود. کنترلر که در واقع یک مجموعه سخت افزاری-نرم افزاری است، این تغییرات را رصد کرده و ترتیب سوئیچینگ را تنظیم می کند.

موتور سه فاز براشلس DC

اکثر پایگاه های داده در یک طراحی سه فاز انجام می شوند. برای کنترل چنین درایوی، کنترل کننده دارای مبدل پالس DC به سه فاز است (شکل 7 را ببینید).

شکل 7. نمودارهای ولتاژ DB

برای توضیح نحوه عملکرد چنین موتور بدون جاروبکی، باید شکل 4 را همراه با شکل 7 در نظر گرفت، جایی که تمام مراحل عملیات درایو به نوبه خود نشان داده شده است. بیایید آنها را بنویسیم:

1. یک ضربه مثبت به سیم پیچ "A" اعمال می شود، در حالی که یک ضربه منفی به "B" اعمال می شود، در نتیجه آرمیچر حرکت می کند. حسگرها حرکت آن را ثبت می کنند و سیگنالی برای کموتاسیون بعدی می دهند.
2. سیم پیچ "A" خاموش می شود و یک پالس مثبت به "C" می رود ("B" بدون تغییر باقی می ماند)، سپس یک سیگنال به مجموعه پالس های بعدی داده می شود.
3. در "C" - مثبت، "A" - منفی.
4. یک جفت «ب» و «الف» کار می‌کند که تکانه‌های مثبت و منفی دریافت می‌کنند.
5. یک پالس مثبت دوباره به "B" و یک پالس منفی به "C" اعمال می شود.
6. سیم پیچ های "A" روشن می شوند (+ عرضه می شود) و یک پالس منفی روی "C" تکرار می شود. سپس چرخه تکرار می شود.

در سادگی ظاهری مدیریت، مشکلات زیادی وجود دارد. برای تولید سری بعدی پالس ها نه تنها باید موقعیت آرمیچر را ردیابی کرد، بلکه با تنظیم جریان در سیم پیچ ها، سرعت چرخش را نیز کنترل کرد. علاوه بر این، شما باید بهینه ترین پارامترها را برای شتاب و کاهش سرعت انتخاب کنید. همچنین شایان ذکر است که کنترل کننده باید به بلوکی مجهز باشد که به شما امکان می دهد عملکرد آن را کنترل کنید. ظاهر چنین دستگاه چند منظوره ای را می توان در شکل 8 مشاهده کرد.

برنج. 8. کنترل کننده موتور براشلس چند منظوره

مزایا و معایب

موتور براشلس الکتریکی دارای مزایای بسیاری است که عبارتند از:

• عمر سرویس بسیار بیشتر از همتایان کلکتور معمولی است.
• بازدهی بالا.
• تنظیم سریع روی حداکثر سرعت چرخش.
• از سی دی قوی تره
• عدم وجود جرقه در حین کار اجازه می دهد تا درایو در شرایط خطرناک آتش سوزی استفاده شود.
• بدون نیاز به خنک کننده اضافی
• عملیات ساده.

حالا بیایید به معایب نگاه کنیم. یک اشکال قابل توجهی که استفاده از پایگاه های داده را محدود می کند، هزینه نسبتا بالای آنها (با در نظر گرفتن قیمت درایور) است. از جمله مزاحمت ها عدم امکان استفاده از پایگاه داده بدون درایور، حتی برای فعال سازی کوتاه مدت، به عنوان مثال، برای بررسی عملکرد است. تعمیر مشکل، به خصوص اگر به عقب نیاز باشد.