Motor pa furça me fuqi të lartë. Programi arsimor dhe dizajni "motoret pa furça". Karakteristikat e makinave pa furça

Publikuar më 11.04.2014

Qarku i rregullatorit

Qarku është i ndarë me kusht në dy pjesë: e majta është një mikrokontrollues me logjikë, e djathta është pjesa e fuqisë. Seksioni i fuqisë mund të modifikohet për të punuar me motorë me fuqi të ndryshme ose me një tension të ndryshëm furnizimi.

Kontrolluesi - ATMEGA168. Gourmetët mund të thonë se do të mjaftonte dhe ATMEGA88, A AT90PWM3- do të ishte "më shumë si Feng Shui". Sapo bëra rregullatorin e parë "sipas Feng Shui". Nëse keni mundësi të aplikoni AT90PWM3- kjo do të jetë zgjedhja më e përshtatshme. Por për idetë e mia, 8 kilobajt memorie definitivisht nuk ishin të mjaftueshme. Kështu që përdora një mikrokontrollues ATMEGA168.

Kjo skemë u konceptua si një stol testimi. Mbi të cilin supozohej të krijohej një rregullator universal i rregullueshëm për të punuar me "kalibra" të ndryshëm të motorëve pa furça: si me sensorë ashtu edhe pa sensorë pozicioni. Në këtë artikull, unë do të përshkruaj skemën dhe parimin e funksionimit të firmuerit të rregullatorit për kontrollin e motorëve pa furça me dhe pa sensorë Hall.

Të ushqyerit

Qarku i energjisë është i ndarë. Meqenëse drejtuesit kryesorë kërkojnë një furnizim me energji 10 V deri në 20 V, përdoret një furnizim me energji 12 V. Mikrokontrolluesi mundësohet përmes një konverteri DC-DC të montuar në një mikroqark. Ju mund të përdorni një rregullator linear me një tension daljeje prej 5 V. Supozohet se voltazhi VD mund të jetë nga 12 V dhe më i lartë dhe është i kufizuar nga aftësitë e drejtuesit të çelësit dhe vetë çelësat.

PWM dhe sinjalet kryesore

Në dalje OC0B (PD5) mikrokontrollues U1 Sinjali PWM gjenerohet. Ai hyn në çelsat JP2, JP3. Me këta çelësa, ju mund të zgjidhni opsionin e aplikimit të PWM në çelësat (sipër, poshtë ose të gjithë çelësat). Në diagram, kaloni JP2është vendosur në pozicionin për furnizimin e një sinjali PWM në çelësat e sipërm. Ndërro JP3 në diagram është vendosur në pozicionin për të çaktivizuar furnizimin e sinjalit PWM në çelësat e poshtëm. Nuk është e vështirë të merret me mend se nëse fikni PWM në çelësat e sipërm dhe të poshtëm, ne do të marrim një "shpejtësi të plotë përpara" të përhershme në dalje, e cila mund të thyejë motorin ose rregullatorin në plehra. Prandaj, mos harroni të ndizni kokën, duke i ndërruar ato. Nëse nuk keni nevojë për eksperimente të tilla - dhe e dini se në cilët çelësa do të aplikoni PWM dhe cilët jo, thjesht mos bëni çelsat. Pasi kaloni PWM, sinjali futet në hyrjet e elementeve logjike "&" ( U2, U3). E njëjta logjikë merr 6 sinjale nga kunjat e mikrokontrolluesit PB0..PB5, të cilat janë sinjale kontrolli për 6 çelësa. Kështu, elementet logjike ( U2, U3) vendos një sinjal PWM në sinjalet e kontrollit. Nëse jeni i sigurt se do të aplikoni PWM, të themi, vetëm në çelsat e poshtme, atëherë elementë të panevojshëm ( U2) mund të përjashtohet nga qarku, dhe sinjalet përkatëse nga mikrokontrolluesi mund të dërgohen te drejtuesit kryesorë. ato. sinjalet te drejtuesit e çelësave të sipërm do të shkojnë drejtpërdrejt nga mikrokontrolluesi, dhe tek ato të poshtme - përmes elementeve logjikë.

Feedback (monitorimi i tensionit të fazës së motorit)

Tensioni i fazës së motorit W,V,U përmes ndarësve rezistent W - (R17, R25), V - (R18, R24), U - (R19, R23) arrijnë në hyrjen e kontrolluesit ADC0 (PC0), ADC1 (PC1), ADC2 (PC2). Këto kunja përdoren si hyrje krahasuese. (Në shembullin e përshkruar në AVR444.pdf nga kompania Atmel nuk përdoren krahasues, por matja e tensionit duke përdorur ADC (ADC). E braktisa këtë metodë pasi koha e konvertimit ADC nuk lejonte motorët me shpejtësi të lartë.) Ndarësit rezistues zgjidhen në atë mënyrë që voltazhi i aplikuar në hyrjen e mikrokontrolluesit të mos e kalojë tensionin e lejuar. Në këtë rast, rezistorët 10K dhe 5K ndahen me 3. Dmth. Kur motori fuqizohet nga 12 V. te mikrokontrolluesi do të furnizohet 12V*5K/(10K+5K)=4V. Tensioni i referencës për krahasuesin (hyrje AIN1) furnizohet nga gjysma e tensionit të furnizimit të motorit përmes një ndarësi ( R5, R6, R7, R8). Vini re se rezistorët ( R5, R6) në vlerë nominale janë të njëjta me ( R17, R25), (R18, R24),(R19, R23). Më tej, voltazhi përgjysmohet nga ndarësi R7, R8, pas së cilës shkon në këmbë AIN1 krahasues i brendshëm i mikrokontrolluesit. Ndërro JP1 ju lejon të kaloni tensionin e referencës në tensionin "midpoint" të gjeneruar nga rezistorët ( R20, R21, R22). Kjo është bërë për eksperimente dhe nuk e justifikonte veten. Nëse nuk ka nevojë, JP1, R20, R21, R22 mund të përjashtohet nga diagrami.

Sensorët e sallës

Meqenëse rregullatori është universal, ai duhet të marrë sinjale nga sensorët Hall nëse përdoret një motor me sensorë. Supozohet se sensorët Hall janë të tipit diskretë SS41. Është gjithashtu e mundur të përdoren lloje të tjera sensorë me një dalje diskrete. Sinjalet nga tre sensorë merren përmes rezistorëve R11, R12, R13 në çelsat JP4, JP5, JP6. Rezistenca R16, R15, R14 veprojnë si rezistorë tërheqës. C7, C8, C9- kondensatorë filtri. çelsat JP4, JP5, JP6 Përzgjidhet lloji i reagimit të motorit. Përveç ndryshimit të pozicionit të çelsave në cilësimet e programit të kontrolluesit, duhet të specifikoni llojin e duhur të motorit ( Pa sensorë ose I ndjerë).

Matjet e sinjalit analog

Në hyrje ADC5 (PC5) përmes ndarësit R5, R6 tensioni i furnizimit me motor. Ky tension kontrollohet nga një mikrokontrollues.

Në hyrje ADC3 (PC3) një sinjal analog merret nga sensori aktual. sensor aktual ACS756SA. Ky është një sensor aktual i bazuar në efektin Hall. Avantazhi i këtij sensori është se nuk përdor shunt, që do të thotë se ka një rezistencë të brendshme afër zeros, kështu që nuk gjenerohet nxehtësi në të. Për më tepër, dalja e sensorit është analoge brenda 5V, prandaj, pa ndonjë konvertim, ushqehet në hyrjen e ADC të mikrokontrolluesit, gjë që thjeshton qarkun. Nëse keni nevojë për një sensor me një gamë të madhe të matjes së rrymës, thjesht zëvendësoni sensorin ekzistues me një të ri, pa ndryshuar fare qarkun.

Nëse dëshironi të përdorni një shunt me një skemë të mëvonshme të amplifikimit, që përputhet - ju lutemi.

Sinjalet e komandës

Sinjali i shpejtësisë së motorit nga potenciometri RV1 hyn në hyrje ADC4 (PC4). Kushtojini vëmendje rezistencës R9- kalon sinjalin në rast të prishjes së telit në potenciometër.

Përveç kësaj, ka një hyrje RC sinjal, i cili përdoret në mënyrë universale në modelet me telekomandë. Zgjedhja e hyrjes së kontrollit dhe kalibrimi i tij kryhet në cilësimet e softuerit të kontrolluesit.

Ndërfaqja UART

Sinjalet TX, RX përdoren për të rregulluar kontrolluesin dhe për të lëshuar informacione rreth gjendjes së kontrolluesit - shpejtësia e motorit, rryma, tensioni i furnizimit, etj. Për të konfiguruar kontrolluesin, ai mund të lidhet me portën USB të kompjuterit duke përdorur . Konfigurimi bëhet përmes çdo programi terminal. Për shembull: Hiperterminal ose Stuko .

Të tjera

Ekzistojnë gjithashtu kontakte të kundërta - prodhimi i mikrokontrolluesit PD3. Nëse këto kontakte mbyllen përpara fillimit të motorit, motori do të rrotullohet në drejtim të kundërt.

LED që sinjalizon gjendjen e rregullatorit është i lidhur me daljen PD4.

Pjesë e fuqisë

Drejtuesit kryesorë të përdorur IR2101. Ky shofer ka një avantazh - çmim të ulët. I përshtatshëm për sisteme me rrymë të ulët, për çelësa të fuqishëm IR2101 do të jetë i dobët. Një shofer drejton dy transistorë MOSFET të kanalit "N" (lart dhe poshtë). Ne kemi nevojë për tre patate të skuqura të tilla.

Çelësat duhet të zgjidhen në varësi të rrymës dhe tensionit maksimal të furnizimit të motorit (një artikull i veçantë do t'i kushtohet zgjedhjes së çelësave dhe drejtuesve). Diagrami tregon IR540, në realitet kemi përdorur K3069. K3069 projektuar për tension 60V dhe rrymë 75A. Kjo është një tepricë e qartë, por i kam marrë falas në sasi të mëdha (ju uroj edhe ju një lumturi të tillë).

Kondensator C19 lidhur paralelisht me baterinë e furnizimit. Sa më i madh kapaciteti i tij, aq më mirë. Ky kondensator mbron baterinë nga mbitensionet dhe çelësat nga rënie të konsiderueshme të tensionit. Në mungesë të këtij kondensatori, ju sigurohet të paktën probleme me çelësat. Nëse e lidhni baterinë drejtpërdrejt me VD- një shkëndijë mund të kërcejë. rezistencë për shuarjen e shkëndijave R32 përdoret kur lidhet me baterinë. Duke u lidhur menjëherë – “bateritë, pastaj shërbejeni” + ” tek një kontakt Antishkëndijat. Rryma rrjedh përmes rezistencës dhe ngarkon ngadalë kondensatorin. C19. Pas disa sekondash, lidhni kontaktin e baterisë me VD. Me një furnizim 12 V, nuk mund të bëni Antispark.

Aftësitë e firmuerit

aftësia për të kontrolluar motorët me dhe pa sensorë;
për një motor pa sensor, ekzistojnë tre lloje të fillimit: pa përcaktuar pozicionin fillestar; me përcaktimin e pozicionit fillestar; e kombinuar;
vendosja e këndit të avancimit të fazës për një motor pa sensor në hapa 1 shkallë;
aftësia për të përdorur një nga dy hyrjet e referencës: 1-analog, 2-RC;
kalibrimi i sinjaleve hyrëse;
motori i kundërt;
rregullimi i rregullatorit përmes portës UART dhe marrja e të dhënave nga rregullatori gjatë funksionimit (shpejtësia, rryma, tensioni i baterisë);
Frekuenca PWM 16, 32 kHz.
vendosja e nivelit të sinjalit PWM për të nisur motorin;
kontrolli i tensionit të baterisë. Dy pragje: kufiri dhe kufiri. Kur voltazhi i baterisë bie në pragun e kufirit, shpejtësia e motorit zvogëlohet. Kur bie nën pragun e ndërprerjes, ndodh një ndalesë e plotë;
kontrolli i rrymës së motorit. Dy pragje: kufiri dhe kufiri;
damper i rregullueshëm i sinjalit të vendosjes;
caktimi i kohës së vdekur për çelësat

Funksionimi i rregullatorit

Përfshirja

Tensioni i furnizimit të rregullatorit dhe motorit është i veçantë, kështu që mund të lindë pyetja: në cilën sekuencë të aplikoni tensionin. Unë rekomandoj të aplikoni tension në qarkun e rregullatorit. Dhe pastaj lidhni furnizimin me energji elektrike me motorin. Edhe pse sekuenca tjetër e problemeve nuk u shfaq. Prandaj, me furnizimin e njëkohshëm të tensionit, as nuk kishte probleme.

Pas ndezjes, motori lëshon 1 bip të shkurtër (nëse zëri nuk fiket), ndizet dhe LED ndizet vazhdimisht. Rregullatori është gati për të punuar.

Për të nisur motorin, rrisni vlerën e sinjalit të cilësimit. Nëse përdoret një potenciometër i pikës së caktuar, motori do të fillojë kur voltazhi i pikës së caktuar të arrijë afërsisht 0,14 V. Nëse është e nevojshme, sinjali i hyrjes mund të kalibrohet, gjë që lejon përdorimin e diapazoneve të tensionit të kontrollit të mëparshëm. Si parazgjedhje, amortizimi i pikës së caktuar është vendosur. Me një kërcim të mprehtë në sinjalin e vendosjes, shpejtësia e motorit do të rritet pa probleme. Amortizuesi ka një karakteristikë asimetrike. Rivendosja ndodh pa vonesë. Nëse është e nevojshme, amortizuesi mund të rregullohet ose çaktivizohet plotësisht.

Nisja

Nisja e një motori pa sensor kryhet me nivelin e tensionit fillestar të vendosur në cilësimet. Në momentin e nisjes, pozicioni i shkopit të mbytjes nuk ka rëndësi. Nëse një përpjekje për nisje dështon, përpjekja e nisjes përsëritet derisa motori të fillojë të rrotullohet normalisht. Nëse motori nuk mund të fillojë brenda 2-3 sekondave, ndaloni së provuari, hiqni gazin dhe vazhdoni të rregulloni rregullatorin.

Nëse motori ndalon ose rotori bllokohet mekanikisht, mbrojtja aktivizohet dhe rregullatori përpiqet të rindez motorin.

Ndezja e një motori me sensorë Hall kryhet gjithashtu duke përdorur cilësimet për ndezjen e motorit. ato. nëse jepni mbyt të plotë për të nisur motorin me sensorë, rregullatori do të furnizojë tensionin e specifikuar në cilësimet e fillimit. Dhe vetëm pasi motori të fillojë të rrotullohet, do të aplikohet tension i plotë. Kjo është disi e pazakontë për një motor me sensor, pasi motorë të tillë përdoren kryesisht si motorë tërheqës dhe në këtë rast mund të jetë e vështirë të arrihet çift rrotullimi maksimal në fillim. Sidoqoftë, ky rregullator ka një veçori që mbron motorin dhe rregullatorin nga dështimi nëse motori bllokohet mekanikisht.

Gjatë funksionimit, kontrolluesi nxjerr të dhëna për shpejtësinë e motorit, rrymën, tensionin e baterisë përmes portës UART në formatin e mëposhtëm:

E: Tensioni minimal i baterisë: Tensioni maksimal i baterisë: rryma maksimale: shpejtësia e motorit (rpm) A: Tensioni aktual i baterisë: rryma aktuale: shpejtësia aktuale e motorit (rpm)

Të dhënat lëshohen në intervale prej afërsisht 1 sekondë. Norma e transferimit në portin 9600.

Vendosja e rregullatorit

Për të konfiguruar kontrolluesin, lidheni atë me kompjuterin duke përdorur . Norma e transferimit në portin 9600.

Kalimi i kontrolluesit në modalitetin e vendosjes ndodh kur kontrolluesi është i ndezur, kur sinjali i vendosjes së potenciometrit është më i madh se zero. ato. Për të kaluar rregullatorin në modalitetin e cilësimit, rrotulloni çelësin e potenciometrit të cilësimit dhe më pas ndizni rregullatorin. Terminali do të shfaqë një kërkesë në formën e simbolit " > “. Pastaj mund të futni komanda.

Kontrolluesi pranon komandat e mëposhtme (në versione të ndryshme të firmuerit, grupi i cilësimeve dhe komandave mund të ndryshojnë):

h- shfaqja e një liste komandash;
? - cilësimet e daljes;
c– kalibrimi i sinjalit të drejtimit;
d– Rivendosja e cilësimeve në cilësimet e fabrikës.

ekip" ? ” printon në terminal një listë të të gjitha cilësimeve të disponueshme dhe vlerën e tyre. Për shembull:

motori.lloji=0 motori.magnetët=12 motori.këndi=7 motori.fillimi.lloji=0 motori.fillimi.koha=10 pwm=32 pwm.start=15 pwm.min=10 voltazh.limit=128 tension. ndërprerje =120 rrymë.limit=200 rrymë.cutoff=250 system.tingull=1 system.input=0 system.damper=10 system.deadtime=1

Ju mund të ndryshoni cilësimin e dëshiruar me komandën e mëposhtme:

<настройка>=<значение>

Për shembull:

pwm.start=15

Nëse komanda është dhënë saktë, cilësimi do të zbatohet dhe ruhet. Mund të kontrolloni cilësimet aktuale pasi t'i ndryshoni ato me komandën " ? “.

Matjet e sinjaleve analoge (tensioni, rryma) kryhen duke përdorur ADC-në e mikrokontrolluesit. ADC funksionon në modalitetin 8-bit. Saktësia e matjes nënvlerësohet qëllimisht për të siguruar një normë të pranueshme të konvertimit të sinjalit analog. Prandaj, kontrolluesi nxjerr të gjitha vlerat analoge në formën e një numri 8-bit, d.m.th. nga 0 në 255.

Qëllimi i cilësimeve:

Lista e cilësimeve, përshkrimi i tyre:

Parametri	Përshkrim	Kuptimi
lloji i motorit	lloji i motorit	0-Pa sensorë; 1-Sensored
magnete motorike	Numri i magneteve në rotorin e motorit. Përdoret vetëm për të llogaritur shpejtësinë e motorit.	0..255, copë.
këndi i motorit	Këndi i avancimit të fazës. Përdoret vetëm për motorë pa sensorë.	0..30 gradë
motori.fillimi.lloji	Lloji i fillimit. Përdoret vetëm për motorë pa sensorë.	0-pa përcaktuar pozicionin e rotorit; 1-me përcaktimin e pozicionit të rotorit; 2-të kombinuara;
motori.fillimi.koha	Koha e nisjes.	0..255, ms
pwm	Frekuenca PWM	16, 32, kHz
pwm.fillimi	Vlera PWM (%) për të nisur motorin.	0..50 %
pwm.min	Vlera e vlerës minimale PWM (%) në të cilën motori rrotullohet.	0..30 %
kufiri i tensionit	Tensioni i baterisë në të cilin duhet të kufizohet energjia e furnizuar në motor. Tregohet në leximet e ADC.	0..255*
tension.prerje	Tensioni i baterisë në të cilin duhet të fiket motori. Tregohet në leximet e ADC.	0..255*
kufiri aktual	Rryma në të cilën fuqia e furnizuar në motor duhet të jetë e kufizuar. Tregohet në leximet e ADC.	0..255**
ndërprerje aktuale	Rryma në të cilën motori duhet të fiket. Tregohet në leximet e ADC.	0..255**
sistem.tingull	Aktivizo / çaktivizo sinjalin e zërit të lëshuar nga motori	0-të paaftë; 1-aktivizuar;
sistem.hyrje	Sinjali i komandës	0-potenciometër; Sinjali 1-RC;
sistem.damper	Amortizimi i hyrjes	0..255, njësi konvencionale
sistem.koha e vdekur	Vlera e kohës së vdekur për çelësat në mikrosekonda	0..2, µs

* – vlera numerike e konvertuesit 8-bit analog në dixhital.
Llogaritur sipas formulës: ADC = (U*R6/(R5+R6))*255/5
Ku: U- tension në Volt; R5, R6është rezistenca e rezistencave ndarëse në ohmë.

Parimi i funksionimit të një motori DC pa furça (BCDM) ka qenë i njohur për një kohë shumë të gjatë, dhe motorët pa furça kanë qenë gjithmonë një alternativë interesante për zgjidhjet tradicionale. Përkundër kësaj, makina të tilla elektrike kanë gjetur aplikim të gjerë në teknologji vetëm në shekullin e 21-të. Faktori vendimtar në zbatimin e gjerë ishte ulja e shumëfishtë e kostos së elektronikës së kontrollit të makinës BDKP.

Probleme me motorin e kolektorit

Në një nivel themelor, puna e çdo motori elektrik është të shndërrojë energjinë elektrike në energji mekanike. Ekzistojnë dy fenomene kryesore fizike që qëndrojnë në themel të projektimit të makinave elektrike:

Motori është projektuar në atë mënyrë që fushat magnetike të krijuara në secilin prej magneteve të ndërveprojnë gjithmonë me njëra-tjetrën, duke i dhënë rrotullimit të rotorit. Një motor tradicional DC përbëhet nga katër pjesë kryesore:

stator (element i fiksuar me një unazë magnetësh);
spirancë (element rrotullues me mbështjellje);
furça karboni;
koleksionist.

Ky dizajn parashikon rrotullimin e armaturës dhe komutatorit në të njëjtin bosht në lidhje me furçat fikse. Rryma kalon nga burimi përmes furçave të ngarkuara me pranverë për kontakt të mirë me komutatorin, i cili shpërndan energjinë elektrike midis mbështjelljeve të armaturës. Fusha magnetike e induktuar në këtë të fundit ndërvepron me magnetët e statorit, gjë që bën që statori të rrotullohet.

Disavantazhi kryesor i motorit tradicional është se kontakti mekanik në furça nuk mund të arrihet pa fërkim. Me rritjen e shpejtësisë, problemi bëhet më i theksuar. Asambleja e kolektorit konsumohet me kalimin e kohës dhe, përveç kësaj, është e prirur për të ndezur dhe është në gjendje të jonizojë ajrin përreth. Kështu, përkundër thjeshtësisë dhe kostos së ulët të prodhimit, motorë të tillë elektrikë kanë disa disavantazhe të pakapërcyeshme:

veshja e furçave;
ndërhyrje elektrike si rezultat i shkëndijës;
kufizime në shpejtësinë maksimale;
vështirësi me ftohjen e një elektromagneti rrotullues.

Shfaqja e teknologjisë së procesorit dhe transistorëve të energjisë lejoi projektuesit të braktisnin njësinë e ndërrimit mekanik dhe të ndryshonin rolin e rotorit dhe statorit në një motor elektrik DC.

Parimi i funksionimit të BDKP-së

Në një motor elektrik pa furça, ndryshe nga paraardhësi i tij, roli i një ndërprerës mekanik kryhet nga një konvertues elektronik. Kjo bën të mundur zbatimin e një qarku "brenda-jashtë" të BDKP - mbështjelljet e tij janë të vendosura në stator, gjë që eliminon nevojën për një kolektor.

Me fjalë të tjera, ndryshimi kryesor themelor midis një motori klasik dhe një BDCT është se në vend të magnetëve të palëvizshëm dhe mbështjelljeve rrotulluese, kjo e fundit përbëhet nga mbështjellje të palëvizshme dhe magnet rrotullues. Përkundër faktit se vetë ndërrimi ndodh në një mënyrë të ngjashme, zbatimi i tij fizik në disqet pa furça është shumë më kompleks.

Çështja kryesore është kontrolli i saktë i një motori pa furça, i cili nënkupton sekuencën dhe frekuencën e saktë të ndërrimit të seksioneve individuale të dredha-dredha. Ky problem është i zgjidhshëm në mënyrë konstruktive vetëm nëse është e mundur të përcaktohet vazhdimisht pozicioni aktual i rotorit.

Të dhënat e nevojshme për përpunim nga elektronika merren në dy mënyra:

zbulimi i pozicionit absolut të boshtit;
matja e tensionit të induktuar në mbështjelljet e statorit.

Për të zbatuar kontrollin në mënyrën e parë, më shpesh përdoren çifte optike ose sensorë Hall të fiksuar në stator, të cilët reagojnë ndaj fluksit magnetik të rotorit. Avantazhi kryesor i sistemeve të tilla për mbledhjen e informacionit për pozicionin e boshtit është performanca e tyre edhe në shpejtësi shumë të ulëta dhe në pushim.

Kontrolli pa sensorë për të vlerësuar tensionin në mbështjellje kërkon të paktën një rrotullim minimal të rotorit. Prandaj, në modele të tilla, sigurohet një mënyrë e ndezjes së motorit deri në shpejtësi, në të cilën mund të vlerësohet voltazhi në mbështjellje, dhe gjendja e pushimit testohet duke analizuar efektin e fushës magnetike në pulset e rrymës së provës që kalojnë nëpër mbështjelljet.

Përkundër të gjitha këtyre vështirësive të projektimit, motorët pa furça po fitojnë gjithnjë e më shumë popullaritet për shkak të performancës së tyre dhe një sërë karakteristikash të paarritshme për koleksionistët. Një listë e shkurtër e avantazheve kryesore të BDKP ndaj atyre klasike duket si kjo:

nuk ka humbje të energjisë mekanike për shkak të fërkimit të furçës;
pa zhurmë krahasuese e punës;
lehtësia e përshpejtimit dhe ngadalësimit të rrotullimit për shkak të inercisë së ulët të rotorit;
saktësia e kontrollit të rrotullimit;
mundësia e organizimit të ftohjes për shkak të përçueshmërisë termike;
aftësia për të punuar me shpejtësi të lartë;
qëndrueshmëri dhe besueshmëri.

Aplikimi dhe perspektivat moderne

Ka shumë pajisje për të cilat rritja e kohës së funksionimit është kritike. Në pajisje të tilla, përdorimi i BDCT është gjithmonë i justifikuar, pavarësisht kostos së tyre relativisht të lartë. Këto mund të jenë pompa uji dhe karburanti, turbina ftohëse për kondicionerët dhe motorët, etj. Motorët pa furça përdoren në shumë modele të automjeteve elektrike. Aktualisht, motorët pa furça kanë marrë vëmendje serioze nga industria e automobilave.

BDKP janë ideale për disqet e vogla që funksionojnë në kushte të vështira ose me saktësi të lartë: ushqyes dhe shirit transportues, robotë industrialë, sisteme pozicionimi. Ka fusha në të cilat motorët pa furça dominojnë të pakontestueshme: disqet e ngurtë, pompat, tifozët e heshtur, pajisjet e vogla, disqet CD/DVD. Pesha e ulët dhe fuqia e lartë në dalje e kanë bërë BDCT gjithashtu bazën për prodhimin e mjeteve moderne të dorës pa tela.

Mund të thuhet se tani po bëhet përparim i dukshëm në fushën e lëvizjeve elektrike. Rënia e vazhdueshme e çmimit të elektronikës dixhitale ka krijuar një prirje drejt përdorimit të gjerë të motorëve pa furça për të zëvendësuar ata tradicionalë.

Motorët pa furça janë mjaft të zakonshme sot. Këto pajisje përdoren më shpesh me disqet elektrike. Ato mund të gjenden gjithashtu në pajisje të ndryshme ftohëse. Në sektorin industrial, ata janë të përfshirë në sistemet e ngrohjes.

Për më tepër, modifikimet pa furça janë instaluar në tifozët konvencionalë për klimatizimin. Në ditët e sotme, ka shumë modele në treg me dhe pa sensorë. Në të njëjtën kohë, sipas llojit të rregullatorëve, modifikimet janë mjaft të ndryshme. Sidoqoftë, për të kuptuar më në detaje këtë çështje, është e nevojshme të studiohet struktura e një motori të thjeshtë.

Pajisja e modelit pa furça

Nëse marrim parasysh një motor konvencional trefazor pa furça, atëherë në të është instaluar një induktor i tipit bakri. Statorët përdoren si me gjerësi të gjerë ashtu edhe me puls. Dhëmbët e tyre janë të madhësive të ndryshme. Siç u përmend më herët, ka modele me sensorë, si dhe pa to.

Blloqet përdoren për rregullimin e statorit. Vetë procesi i induksionit ndodh për shkak të mbështjelljes së statorit. Rotorët përdoren më shpesh të tipit bipolar. Ata kanë bërthama çeliku. Për të rregulluar magnetët në modele ka groove të veçanta. Kontrolli i drejtpërdrejtë i motorit pa furça ndodh me ndihmën e rregullatorëve, të cilët janë të vendosur në stator. Për të furnizuar tensionin në mbështjelljen e jashtme, portat izoluese janë instaluar në pajisje.

Modele me dy shifra

El pa koleksionist. motorët e këtij lloji përdoren shpesh në pajisjet e ngrirjes. Në të njëjtën kohë, një shumëllojshmëri e gjerë kompresorësh janë të përshtatshëm për ta. Mesatarisht, fuqia e modelit mund të arrijë 3 kW. Qarku i një motori spirale pa furça më shpesh përfshin një lloj të dyfishtë me një dredha-dredha bakri. Statorët janë instaluar vetëm impuls. Në varësi të prodhuesit, gjatësia e dhëmbëve mund të ndryshojë. Sensorët përdoren si elektrike ashtu edhe ato induktive. Për sistemet e ngrohjes, këto modifikime janë të këqija.

Duhet gjithashtu të kihet parasysh se bërthamat në motorët pa furça janë kryesisht çeliku. Në të njëjtën kohë, brazdat për magnet përdoren mjaft të gjera, dhe ato janë të vendosura shumë afër njëri-tjetrit. Për shkak të kësaj, frekuenca e pajisjeve mund të jetë e lartë. Rregullatorët për modifikime të tilla zgjidhen më shpesh të një lloji me një kanal.

Modifikime me tre shifra

Motori pa furça me tre bit është i mrekullueshëm për sistemet e ventilimit. Sensorët e tij janë zakonisht të tipit elektrik. Në këtë rast, mbështjelljet janë instaluar mjaft gjerë. Për shkak të kësaj, procesi i induksionit kryhet shpejt. Në këtë rast, frekuenca e pajisjes varet nga statori. Dredha-dredha është më shpesh e llojit të bakrit.

Motorët me tre shifra pa furça mund të përballojnë tensionin maksimal në një nivel prej 20 V. Modifikimet e tiristorit janë mjaft të rralla në ditët e sotme. Duhet gjithashtu të theksohet se magnetët në konfigurime të tilla mund të montohen si në anën e jashtme ashtu edhe në atë të brendshme të pllakës së rotorit.

Bëni vetë modifikime me katër shifra

Bërja e një motori pa furça me katër bit me duart tuaja është absolutisht e thjeshtë. Për ta bërë këtë, së pari duhet të përgatisni një pjatë me groove. Trashësia e metalit në këtë rast duhet të jetë afërsisht 2.3 mm. Brazdat në këtë situatë duhet të jenë në një distancë prej 1.2 cm. Nëse marrim parasysh një model të thjeshtë, atëherë bobina duhet të zgjidhet me diametër 3.3 cm. Njëkohësisht duhet të përballojë tensionin e pragut në 20 V.

Pads për pajisjen janë zgjedhur më shpesh çeliku. Në këtë rast, shumë varet nga madhësia e pllakës së rotorit. Statori vetë duhet të përdoret me një mbështjellje të dyfishtë. Në këtë rast, është e rëndësishme të përgatitet bërthama e një lloji çeliku. Nëse marrim parasysh modifikimet pa rregullatorë, atëherë mund të përfundoni montimin e një motori pa furça duke instaluar një portë izoluese. Në këtë rast, kontaktet e pajisjes duhet të sillen në anën e jashtme të pllakës. Për një tifoz konvencional, modele të tilla pa furça janë ideale.

Pajisjet me rregullator ABP2

Një motor pa furça me rregullatorë të këtij lloji është shumë i popullarizuar sot. Këto sisteme janë më të përshtatshmet për pajisjet e ajrit të kondicionuar. Ato përdoren gjithashtu gjerësisht në fushën industriale për pajisjet ftohëse. Ata janë në gjendje të punojnë me disqe elektrike të frekuencave të ndryshme. Bobinat e tyre instalohen më shpesh të një lloji të dyfishtë. Në këtë rast, statorët mund të gjenden vetëm me pulsim. Nga ana tjetër, modifikimet gjerësore nuk janë shumë të zakonshme.

Sensorët në motorët pa furça me rregullatorë të kësaj serie përdoren vetëm induktiv. Në këtë rast, frekuenca e pajisjes mund të monitorohet nga sistemi i ekranit. Pads, si rregull, janë instaluar në një lloj kontakti, dhe ato mund të montohen direkt në pllakën e statorit. Kontrolluesi i motorit pa furça në këtë rast ju lejon të ndryshoni frekuencën mjaft pa probleme. Ky proces ndodh duke ndryshuar parametrin e tensionit në dalje. Në përgjithësi, këto modifikime janë shumë kompakte.

Motorë me rregullator AVR5

Kjo seri motorësh pa furça me guvernator përdoret shpesh në fushën industriale për të kontrolluar pajisje të ndryshme elektrike. Në pajisjet shtëpiake, instalohet mjaft rrallë. Një tipar i modifikimeve të tilla pa furça mund të quhet një frekuencë e rritur. Në të njëjtën kohë, është e lehtë të ndryshosh parametrin e fuqisë për ta. Bobinat në këto modifikime janë shumë të ndryshme. Duhet gjithashtu të theksohet se magnetët janë instaluar më shpesh në pjesën e jashtme të kutisë së rotorit.

Mbylljet përdoren kryesisht të tipit të izoluar. Ato mund të montohen si në kutinë e statorit ashtu edhe në bërthamë. Në përgjithësi, rregullimi i pajisjes është mjaft i shpejtë. Sidoqoftë, duhet të merren parasysh edhe disavantazhet e sistemeve të tilla. Para së gjithash, ato shoqërohen me ndërprerje të energjisë në frekuenca të ulëta. Është gjithashtu e rëndësishme të përmendet se modelet e këtij lloji kanë një konsum mjaft të lartë të energjisë. Në të njëjtën kohë, pajisjet nuk janë të përshtatshme për kontrollin e disqeve elektrike të integruara.

Përdorimi i kontrolleve ABT6

Ky lloj kontrolluesi i shpejtësisë së motorit pa furça është në kërkesë të madhe sot. Tipari i tij dallues mund të quhet me siguri shkathtësi. Rregullatorët janë instaluar, si rregull, në motorë pa furça, fuqia e të cilave nuk kalon 2 kW. Në të njëjtën kohë, këto pajisje janë ideale për kontrollin e sistemeve të ventilimit. Kontrollorët në këtë rast mund të instalohen në mënyra të ndryshme.

Shpejtësia e transmetimit të sinjalit në këtë rast varet nga lloji i sistemit të kontrollit. Nëse marrim parasysh modifikimet e tiristorit, atëherë ato kanë një përçueshmëri mjaft të lartë. Megjithatë, ata rrallë kanë probleme me ndërhyrje magnetike. Është mjaft e vështirë të montoni një model të këtij lloji vetë. Në këtë situatë, grilat më së shpeshti zgjidhen jo të izoluara.

Modele me sensorë të efektit Hall

Motorët pa furça me sensor Hall përdoren gjerësisht në aplikimet e ngrohjes. Në të njëjtën kohë, ato janë të përshtatshme për disqet elektrike të klasave të ndryshme. Përdoren drejtpërdrejt vetëm rregullatorë me një kanal. Bobinat në pajisje janë të instaluara të llojit bakri. Në këtë rast, madhësia e dhëmbëve të modelit varet vetëm nga prodhuesi. Lloji i kontaktit zgjidhet drejtpërdrejt pads për pajisjet. Deri më sot, sensorët janë instaluar më shpesh në anën e statorit. Megjithatë, në treg janë edhe modelet me vendndodhjen e tyre më të ulët. Në këtë rast, dimensionet e motorit pa furça do të jenë paksa të mëdha.

Modifikimet me frekuencë të ulët

Motori pa furça me frekuencë të ulët përdoret në mënyrë aktive sot në fushën industriale. Në të njëjtën kohë, është ideal për ngrirësit. Mesatarisht, parametri i efikasitetit të tij është në nivelin 70%. Grilat e modeleve përdoren më shpesh me izolatorë. Në të njëjtën kohë, modifikimet e tiristorit janë mjaft të zakonshme në kohën tonë.

Sistemet e kontrollit përdoren nga seria ABP. Në këtë rast, frekuenca e modelit varet nga lloji i bërthamës dhe jo vetëm. Duhet gjithashtu të kihet parasysh se ka modele me rotorë të dyfishtë. Në këtë rast, magnetët janë të vendosur përgjatë pllakës. Statorët përdoren më shpesh me mbështjellje bakri. Në të njëjtën kohë, motorët pa furça me frekuencë të ulët me sensorë janë shumë të rrallë.

Motorë me frekuencë të lartë

Këto modifikime konsiderohen më të njohurat për disqet elektrike rezonante. Në industri, modele të tilla janë mjaft të zakonshme. Sensorët e tyre janë të instaluar si të tipit elektronik dhe induktiv. Në këtë rast, mbështjelljet janë më shpesh të vendosura në anën e jashtme të pllakës. Rotorët janë montuar si në pozicion horizontal ashtu edhe në vertikal.

Ndryshimi i drejtpërdrejtë i frekuencës së pajisjeve të tilla kryhet përmes kontrollorëve. Ata janë instaluar, si rregull, me një sistem kompleks kontakti. Direkt, fillestarët përdoren vetëm të një lloji të dyfishtë. Nga ana tjetër, sistemet e kontrollit varen nga fuqia e pajisjes pa furça.

Një motor DC është një motor elektrik që mundësohet nga rryma e drejtpërdrejtë. Nëse është e nevojshme, merrni një motor me çift rrotullues të lartë me shpejtësi relativisht të ulët. Strukturisht, Inrunners janë më të thjeshtë për shkak të faktit se statori fiks mund të shërbejë si strehim. Pajisjet e montimit mund të montohen në të. Në rastin e Outrunners, e gjithë pjesa e jashtme rrotullohet. Motori fiksohet nga një bosht fiks ose pjesë statori. Në rastin e një rrote motorike, fiksimi kryhet për boshtin fiks të statorit, telat sillen në stator përmes një boshti të zbrazët të të cilit është më pak se 0,5 mm.

Një motor AC quhet motor elektrik i fuqizuar nga rryma alternative. Ekzistojnë llojet e mëposhtme të motorëve AC:

Ekziston gjithashtu një UKD (motor komutator universal) me funksionin e mënyrës së funksionimit si në rrymë alternative ashtu edhe në atë të drejtpërdrejtë.

Një lloj tjetër motori është motor stepper me një numër të kufizuar pozicionesh të rotorit. Një pozicion i caktuar i treguar i rotorit fiksohet duke furnizuar energji në mbështjelljet e nevojshme përkatëse. Kur tensioni i furnizimit hiqet nga një dredha-dredha dhe transferohet te të tjerët, ndodh një proces kalimi në një pozicion tjetër.

Një motor AC kur mundësohet nga një rrjet komercial zakonisht nuk arrin shpejtësi më shumë se tre mijë rrotullime në minutë. Për këtë arsye, kur është e nevojshme të merren frekuenca më të larta, përdoret një motor kolektor, avantazhet shtesë të të cilit janë lehtësia dhe kompaktësia duke ruajtur fuqinë e kërkuar.

Ndonjëherë përdoret gjithashtu një mekanizëm i veçantë transmetimi i quajtur shumëzues, i cili ndryshon parametrat kinematikë të pajisjes në treguesit teknikë të kërkuar. Asambletë e kolektorëve ndonjëherë zënë deri në gjysmën e hapësirës së të gjithë motorit, kështu që motorët AC zvogëlohen në madhësi dhe bëhen më të lehta në peshë përmes përdorimit të një konverteri të frekuencës, dhe ndonjëherë për shkak të pranisë së një rrjeti me një frekuencë të rritur deri në 400 Hz.

Burimi i çdo motori asinkron AC është dukshëm më i lartë se ai kolektor. Është përcaktuar gjendja e izolimit të mbështjelljeve dhe kushinetave. Një motor sinkron, kur përdoret një inverter dhe një sensor i pozicionit të rotorit, konsiderohet një analog elektronik i një motori klasik kolektor që mbështet funksionimin DC.

Motor DC pa furça. Informacion i përgjithshëm dhe pajisja e pajisjes

Një motor DC pa furça quhet gjithashtu një motor trefazor pa furça. Është një pajisje sinkrone, parimi i funksionimit të së cilës bazohet në rregullimin e vetë-sinkronizuar të frekuencës, për shkak të së cilës kontrollohet vektori (duke filluar nga pozicioni i rotorit) i fushës magnetike të statorit.

Këta lloje të kontrolluesve motorikë shpesh mundësohen nga tensioni DC, prandaj emri. Në literaturën teknike në gjuhën angleze, motori pa furça quhet PMSM ose BLDC.

Motori pa furça u krijua kryesisht për të optimizuar çdo motor DC përgjithësisht. Kërkesa shumë të larta u vendosën për aktivizuesin e një pajisjeje të tillë (veçanërisht në një mikrodrive me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë).

Kjo, ndoshta, çoi në përdorimin e pajisjeve të tilla specifike DC, motorë trefazorë pa furça, të quajtur edhe BLDT. Për nga dizajni i tyre, ato janë pothuajse identike me motorët sinkron AC, ku rrotullimi i rotorit magnetik ndodh në një stator konvencional të laminuar në prani të mbështjelljeve trefazore, dhe numri i rrotullimeve varet nga voltazhi dhe ngarkesat e statorit. Në bazë të koordinatave të caktuara të rotorit, ndërrohen mbështjelljet e ndryshme të statorit.

Motorët DC pa furça mund të ekzistojnë pa ndonjë sensor të veçantë, megjithatë, ato ndonjëherë janë të pranishme në rotor, siç është një sensor Hall. Nëse pajisja funksionon pa një sensor shtesë, atëherë mbështjelljet e statorit veprojnë si element fiksues. Pastaj rryma lind për shkak të rrotullimit të magnetit, kur rotori shkakton një EMF në mbështjelljen e statorit.

Nëse njëra nga mbështjelljet është e fikur, atëherë sinjali që është induktuar do të matet dhe do të përpunohet më tej, megjithatë, një parim i tillë i funksionimit është i pamundur pa një profesor të përpunimit të sinjalit. Por për të kthyer ose frenuar një motor të tillë elektrik, nuk nevojitet një qark urë - do të jetë e mjaftueshme për të furnizuar pulset e kontrollit në sekuencën e kundërt në mbështjelljet e statorit.

Në VD (motori me ndërprerje), induktori në formën e një magneti të përhershëm ndodhet në rotor, dhe dredha-dredha e armaturës është në stator. Bazuar në pozicionin e rotorit, formohet tensioni i furnizimit të të gjitha mbështjelljeve motor elektrik. Kur përdoret në konstruksione të tilla të kolektorit, funksioni i tij do të kryhet në motorin e valvulës nga një ndërprerës gjysmëpërçues.

Dallimi kryesor midis motorëve sinkron dhe pa furça është vetë-sinkronizimi i këtij të fundit me ndihmën e DPR, i cili përcakton frekuencën proporcionale të rrotullimit të rotorit dhe fushës.

Më shpesh, një motor DC pa furça gjen aplikim në fushat e mëposhtme:

stator

Kjo pajisje ka një dizajn klasik dhe i ngjan të njëjtës pajisje të një makine asinkrone. Përbërja përfshin bërthama e mbështjelljes së bakrit(e vendosur rreth perimetrit në groove), e cila përcakton numrin e fazave dhe strehimin. Zakonisht, fazat e sinusit dhe kosinusit janë të mjaftueshme për rrotullim dhe vetë-nisje, megjithatë, shpesh motori i valvulës bëhet trefazor dhe madje katërfazor.

Motorët elektrikë me forcë elektromotore të kundërt sipas llojit të mbështjelljes në mbështjelljen e statorit ndahen në dy lloje:

forma sinusoidale;
formë trapezoidale.

Në llojet përkatëse të motorit, rryma e fazës elektrike ndryshon gjithashtu sipas metodës së furnizimit në mënyrë sinusoidale ose trapezoidale.

Rotor

Zakonisht rotori është bërë nga magnet të përhershëm me dy deri në tetë palë pole, të cilat, nga ana tjetër, alternojnë nga veriu në jug ose anasjelltas.

Më të zakonshmet dhe më të lirat për prodhimin e rotorit janë magnetët e ferritit, por disavantazhi i tyre është niveli i ulët i induksionit magnetik Prandaj, pajisjet e bëra nga lidhjet e elementëve të ndryshëm të tokës së rrallë tani po zëvendësojnë këtë material, pasi ato mund të ofrojnë një nivel të lartë të induksionit magnetik, i cili, nga ana tjetër, lejon zvogëlimin e madhësisë së rotorit.

DPR

Sensori i pozicionit të rotorit jep reagime. Sipas parimit të funksionimit, pajisja ndahet në nëngrupet e mëposhtme:

induktiv;
fotoelektrike;
Sensori i efektit Hall.

Lloji i fundit është më i popullarizuari për shkak të tij veti pothuajse absolute pa inerci dhe aftësia për të hequr qafe vonesën në kanalet e reagimit nga pozicioni i rotorit.

Sistemi I kontrollit

Sistemi i kontrollit përbëhet nga çelsat e fuqisë, ndonjëherë edhe nga tiristorë ose tranzistorë të fuqisë, duke përfshirë një portë të izoluar, që çon në grumbullimin e një inverteri aktual ose një inverter të tensionit. Procesi i menaxhimit të këtyre çelësave zbatohet më shpesh duke përdorur një mikrokontrollues, e cila kërkon një sasi të madhe operacionesh llogaritëse për të kontrolluar motorin.

Parimi i funksionimit

Funksionimi i motorit qëndron në faktin se kontrolluesi ndërron një numër të caktuar mbështjelljesh të statorit në atë mënyrë që vektori i fushave magnetike të rotorit dhe statorit të jetë ortogonal. Me PWM (Modulimi i gjerësisë së pulsit) kontrolluesi kontrollon rrymën që rrjedh nëpër motor dhe rregullon çift rrotullues të ushtruar në rotor. Drejtimi i këtij momenti të veprimit përcaktohet nga shenja e këndit midis vektorëve. Shkallët elektrike përdoren në llogaritjet.

Ndërrimi duhet të kryhet në atë mënyrë që Ф0 (fluksi i ngacmimit të rotorit) të mbahet konstant në raport me fluksin e armaturës. Kur një ngacmim i tillë dhe rrjedha e armaturës ndërveprojnë, formohet një çift rrotullues M, i cili tenton të kthejë rotorin dhe paralelisht të sigurojë koincidencën e ngacmimit dhe rrjedhës së armaturës. Sidoqoftë, gjatë rrotullimit të rotorit, mbështjelljet e ndryshme ndërrohen nën ndikimin e sensorit të pozicionit të rotorit, si rezultat i të cilit fluksi i armaturës kthehet drejt hapit tjetër.

Në një situatë të tillë, vektori që rezulton zhvendoset dhe bëhet i palëvizshëm në lidhje me fluksin e rotorit, i cili, nga ana tjetër, krijon çift rrotullues të nevojshëm në boshtin e motorit.

Menaxhimi i motorit

Kontrolluesi i një motori elektrik DC pa furça rregullon momentin që vepron në rotor duke ndryshuar vlerën e modulimit të gjerësisë së pulsit. Ndërrimi është i kontrolluar dhe kryhet në mënyrë elektronike, ndryshe nga një motor konvencional DC i krehur. Gjithashtu të zakonshme janë sistemet e kontrollit që zbatojnë modulimin e gjerësisë së pulsit dhe algoritmet e rregullimit të gjerësisë së pulsit për rrjedhën e punës.

Motorët e kontrolluar me vektor sigurojnë gamën më të gjerë të njohur për vetë kontrollin e shpejtësisë. Rregullimi i kësaj shpejtësie, si dhe ruajtja e lidhjes së fluksit në nivelin e kërkuar, është për shkak të konvertuesit të frekuencës.

Një tipar i rregullimit të makinës elektrike bazuar në kontrollin e vektorit është prania e koordinatave të kontrolluara. Ato janë në një sistem fiks dhe konvertohet në rrotullues, duke theksuar një vlerë konstante proporcionale me parametrat e kontrolluar të vektorit, për shkak të së cilës formohet një veprim kontrolli, dhe më pas një tranzicion i kundërt.

Pavarësisht nga të gjitha avantazhet e një sistemi të tillë, ai shoqërohet gjithashtu nga një disavantazh në formën e kompleksitetit të kontrollit të pajisjes për kontrollin e shpejtësisë në një gamë të gjerë.

Avantazhet dhe disavantazhet

Në ditët e sotme, në shumë industri, ky lloj motori është në kërkesë të madhe, sepse motori DC pa furça kombinon pothuajse të gjitha cilësitë më të mira të motorëve pa kontakt dhe të llojeve të tjera.

Përparësitë e pamohueshme të motorit pa furça janë:

Pavarësisht nga pozitivet e rëndësishme, motor DC pa furça gjithashtu ka disa disavantazhe:

Bazuar në sa më sipër dhe moszhvillimin e elektronikës moderne në rajon, shumë e konsiderojnë ende të përshtatshme përdorimin e një motori konvencional asinkron me një konvertues frekuence.

Motori DC pa furçë trefazor

Ky lloj motori ka performancë të shkëlqyer, veçanërisht kur kryen kontroll me anë të sensorëve të pozicionit. Nëse momenti i rezistencës ndryshon ose nuk dihet fare, dhe gjithashtu nëse është e nevojshme të arrihet çift rrotullues më i lartë i fillimit Përdoret kontrolli i sensorit. Nëse sensori nuk përdoret (zakonisht në tifozë), kontrolli eliminon nevojën për komunikim me tela.

Karakteristikat e kontrollit të një motori trefazor pa furça pa sensor pozicioni:

Karakteristikat e kontrollit motor trefazor pa furça me kodues pozicioni duke përdorur shembullin e një sensori të efektit Hall:

konkluzioni

Një motor DC pa furça ka shumë përparësi dhe do të jetë një zgjedhje e denjë për t'u përdorur si nga një specialist ashtu edhe nga një laik i thjeshtë.

Pajisjet shtëpiake dhe mjekësore, aeromodelimi, ngasjet e mbylljes së tubave për tubacionet e gazit dhe naftës - kjo nuk është një listë e plotë e aplikacioneve për motorët DC pa furça (BD). Le të shohim pajisjen dhe parimin e funksionimit të këtyre disqeve elektromekanike në mënyrë që të kuptojmë më mirë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Informacione të përgjithshme, pajisje, fushëveprimi

Një nga arsyet e interesimit për DB është nevoja e shtuar për mikromotorë me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë. Struktura e brendshme e disqeve të tillë është paraqitur në Figurën 2.

Oriz. 2. Pajisja e motorit pa furça

Siç mund ta shihni, dizajni është një rotor (armaturë) dhe një stator, i pari ka një magnet të përhershëm (ose disa magnet të rregulluar në një rend të caktuar), dhe i dyti është i pajisur me mbështjellje (B) për të krijuar një fushë magnetike.

Vlen të përmendet se këta mekanizma elektromagnetikë mund të jenë ose me spirancë të brendshme (ky lloj ndërtimi mund të shihet në figurën 2) ose të jashtëm (shih Figurën 3).

Oriz. 3. Dizajn me një spirancë të jashtme (jashtëm)

Prandaj, secila prej modeleve ka një fushë specifike. Pajisjet me armaturë të brendshme kanë një shpejtësi të madhe rrotullimi, prandaj përdoren në sistemet e ftohjes, si termocentrale për dronët, etj. Drejtuesit e rotorit të jashtëm përdoren aty ku kërkohet pozicionimi i saktë dhe toleranca e çift rrotullues (robotikë, pajisje mjekësore, makina CNC, etj.).

Parimi i funksionimit

Ndryshe nga disqet e tjera, për shembull, një makinë asinkrone AC, kërkohet një kontrollues i veçantë për funksionimin e DB, i cili ndez mbështjelljet në atë mënyrë që vektorët e fushave magnetike të armaturës dhe statorit të jenë ortogonale me secilin tjera. Kjo është, në fakt, pajisja drejtuese rregullon çift rrotullues që vepron në armaturën DB. Ky proces tregohet qartë në Figurën 4.

Siç mund ta shihni, për çdo lëvizje të armaturës, është e nevojshme të kryhet një ndërrim i caktuar në mbështjelljen e statorit të një motori pa furça. Ky parim i funksionimit nuk lejon kontroll të qetë të rrotullimit, por bën të mundur fitimin e shpejtë të vrullit.

Dallimet midis motorëve të krehur dhe pa furçë

Makina e tipit kolektor ndryshon nga DU si në karakteristikat e projektimit (shih Fig. 5.) ashtu edhe në parimin e funksionimit.

Oriz. 5. A - motor kolektori, B - pa furça

Le të hedhim një vështrim në dallimet e dizajnit. Figura 5 tregon se rotori (1 në figurën 5) i një motori të tipit kolektor, ndryshe nga ai pa furça, ka mbështjellje që kanë një skemë të thjeshtë dredha-dredha dhe magnete të përhershme (zakonisht dy) janë instaluar në stator (2 në Fig. 5). Përveç kësaj, në bosht është instaluar një kolektor, në të cilin janë lidhur furça që furnizojnë tensionin në mbështjelljet e armaturës.

Përshkruani shkurtimisht parimin e funksionimit të makinave kolektore. Kur voltazhi aplikohet në njërën nga mbështjelljet, ai ngacmohet dhe formohet një fushë magnetike. Ai ndërvepron me magnet të përhershëm, kjo bën që armatura dhe kolektori i vendosur mbi të të rrotullohen. Si rezultat, energjia furnizohet me dredha-dredha tjetër dhe cikli përsëritet.

Frekuenca e rrotullimit të një armature të këtij dizajni varet drejtpërdrejt nga intensiteti i fushës magnetike, e cila, nga ana tjetër, është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin. Kjo është, për të rritur ose ulur shpejtësinë, mjafton të rritet ose të ulet niveli i fuqisë. Dhe për ta kthyer atë, është e nevojshme të ndërroni polaritetin. Kjo metodë kontrolli nuk kërkon një kontrollues të veçantë, pasi kontrolluesi i udhëtimit mund të bëhet bazuar në një rezistencë të ndryshueshme, dhe një ndërprerës konvencional do të funksionojë si një inverter.

Ne shqyrtuam tiparet e projektimit të motorëve pa furça në seksionin e mëparshëm. Siç e mbani mend, lidhja e tyre kërkon një kontrollues të veçantë, pa të cilin ata thjesht nuk do të funksionojnë. Për të njëjtën arsye, këta motorë nuk mund të përdoren si gjenerator.

Vlen gjithashtu të theksohet se në disa disqe të këtij lloji, për kontroll më efikas, pozicionet e rotorit monitorohen duke përdorur sensorë Hall. Kjo përmirëson ndjeshëm karakteristikat e motorëve pa furça, por çon në një rritje të kostos së një dizajni tashmë të shtrenjtë.

Si të filloni një motor pa furça?

Për të funksionuar këtë lloj disku, kërkohet një kontrollues i veçantë (shih Figurën 6). Pa të, nisja është e pamundur.

Oriz. 6. Kontrollorët motorik pa furçë për modelim

Nuk ka kuptim të montoni vetë një pajisje të tillë, do të jetë më e lirë dhe më e besueshme për të blerë një të gatshme. Ju mund ta zgjidhni atë sipas karakteristikave të mëposhtme të natyrshme në drejtuesit e kanalit PWM:

Rryma maksimale e lejuar, kjo karakteristikë jepet për funksionimin normal të pajisjes. Shumë shpesh, prodhuesit tregojnë këtë parametër në emrin e modelit (për shembull, Phoenix-18). Në disa raste, jepet një vlerë për modalitetin e pikut, të cilin kontrolluesi mund ta ruajë për disa sekonda.
Tensioni nominal maksimal për funksionimin e vazhdueshëm.
Rezistenca e qarqeve të brendshme të kontrolluesit.
Numri i lejuar i rrotullimeve, i treguar në rpm. Mbi këtë vlerë, kontrolluesi nuk do të lejojë rritjen e rrotullimit (kufizimi zbatohet në nivelin e softuerit). Ju lutemi vini re se shpejtësia jepet gjithmonë për disqet me 2 pole. Nëse ka më shumë çifte polesh, ndani vlerën me numrin e tyre. Për shembull, tregohet numri 60000 rpm, prandaj, për një motor me 6 magnet, shpejtësia e rrotullimit do të jetë 60000/3=20000 prm.
Frekuenca e pulseve të gjeneruara, për shumicën e kontrolluesve, ky parametër varion nga 7 në 8 kHz, modelet më të shtrenjta ju lejojnë të riprogramoni parametrin, duke e rritur atë në 16 ose 32 kHz.

Vini re se tre karakteristikat e para përcaktojnë kapacitetin e bazës së të dhënave.

Kontrolli i motorit pa furça

Siç u përmend më lart, ndërrimi i mbështjelljes së makinës kontrollohet në mënyrë elektronike. Për të përcaktuar se kur duhet të ndërrohet, shoferi monitoron pozicionin e armaturës duke përdorur sensorë Hall. Nëse disku nuk është i pajisur me detektorë të tillë, atëherë merret parasysh EMF e pasme që ndodh në mbështjelljet e palidhura të statorit. Kontrolluesi, i cili, në fakt, është një kompleks harduer-softuerësh, monitoron këto ndryshime dhe vendos rendin e ndërrimit.

Motori DC pa furçë trefazor

Shumica e bazave të të dhënave kryhen në një dizajn trefazor. Për të kontrolluar një makinë të tillë, kontrolluesi ka një konvertues pulsi DC në trefazor (shih Fig. 7).

Figura 7. Diagramet e tensionit DB

Për të shpjeguar se si funksionon një motor i tillë pa furça, duhet marrë parasysh Figurën 4 së bashku me Figurën 7, ku të gjitha fazat e funksionimit të makinës janë paraqitur me radhë. Le t'i shkruajmë ato:

Një impuls pozitiv zbatohet në mbështjelljet "A", ndërsa një impuls negativ zbatohet në "B", si rezultat, armatura do të lëvizë. Sensorët do të regjistrojnë lëvizjen e tij dhe do të japin një sinjal për ndërrimin e radhës.
Spiralja "A" fiket dhe një impuls pozitiv shkon në "C" ("B" mbetet i pandryshuar), më pas një sinjal i jepet grupit të ardhshëm të pulseve.
Në "C" - pozitive, "A" - negative.
Një palë "B" dhe "A" punon, të cilat marrin impulse pozitive dhe negative.
Një impuls pozitiv ri-aplikohet në "B", dhe një puls negativ në "C".
Bobinat "A" janë ndezur (+ furnizohet) dhe një impuls negativ përsëritet në "C". Pastaj cikli përsëritet.

Në thjeshtësinë e dukshme të menaxhimit ka shumë vështirësi. Është e nevojshme jo vetëm për të gjurmuar pozicionin e armaturës për të prodhuar serinë e ardhshme të pulseve, por edhe për të kontrolluar shpejtësinë e rrotullimit duke rregulluar rrymën në mbështjellje. Përveç kësaj, ju duhet të zgjidhni parametrat më optimale për nxitimin dhe ngadalësimin. Vlen gjithashtu të përmendet se kontrolluesi duhet të jetë i pajisur me një bllok që ju lejon të kontrolloni funksionimin e tij. Shfaqja e një pajisjeje të tillë shumëfunksionale mund të shihet në Figurën 8.

Oriz. 8. Kontrollues motori pa furça me shumë funksione

Avantazhet dhe disavantazhet

Një motor elektrik pa furça ka shumë përparësi, përkatësisht:

Jeta e shërbimit është shumë më e gjatë se ajo e homologëve të kolektorëve konvencionalë.
Efikasitet i lartë.
Vendosje e shpejtë në shpejtësinë maksimale të rrotullimit.
Është më i fuqishëm se CD.
Mungesa e shkëndijave gjatë funksionimit lejon që disku të përdoret në kushte të rrezikshme nga zjarri.
Nuk kërkohet ftohje shtesë.
Operacion i thjeshtë.

Tani le të shohim të këqijat. Një pengesë e rëndësishme që kufizon përdorimin e bazave të të dhënave është kostoja e tyre relativisht e lartë (duke marrë parasysh çmimin e drejtuesit). Ndër shqetësimet është pamundësia e përdorimit të bazës së të dhënave pa një drejtues, madje edhe për aktivizim afatshkurtër, për shembull, për të kontrolluar performancën. Riparimi i problemit, veçanërisht nëse kërkohet rimbështjellja.