Mūsdienīgi bezsuku līdzstrāvas motori
Pateicoties ievērojamajiem sasniegumiem pusvadītāju elektronikā un jaudīgu neodīma magnētu radīšanas tehnoloģijai, mūsdienās plaši izmanto bezsuku līdzstrāvas motorus. Tos izmanto veļasmašīnās, putekļsūcējos, ventilatoros, dronos u.c.
Un, lai gan ideja par bezsuku motora darbības principu izskanēja jau 19. gadsimta sākumā, tā gaidīja spārnos līdz pusvadītāju ēras sākumam, kad tehnoloģijas kļuva gatavas praktiskai ieviešanai. šī interesantā un efektīvā koncepcija, kas ļāva bezsuku līdzstrāvas motoriem darboties tikpat plaši kā mūsdienās. …
Angļu versijā tos sauc par šāda veida dzinējiem BLDC motors — bezsuku līdzstrāvas motori - bezsuku līdzstrāvas motors. Motora rotors satur pastāvīgie magnēti, un darba tinumi atrodas uz statora, tas ir, BLDC motora ierīce ir pilnīgi pretēja tam, kas ir klasiskajā suku motorā. BLDC motoru kontrolē elektroniskais kontrolieris, ko sauc ESC — elektroniskais ātruma regulators — elektroniskā kruīza kontrole.
Elektroniskais regulators un augsta efektivitāte
Elektroniskais regulators ļauj vienmērīgi mainīt bezsuku motoram piegādāto elektrisko enerģiju. Atšķirībā no vienkāršākām pretestības ātruma regulatoru versijām, kas vienkārši ierobežo jaudu, savienojot virknē pretestības slodzi ar motoru, kas lieko jaudu pārvērš siltumā, elektroniskā ātruma kontrole nodrošina ievērojami augstāku efektivitāti, netērējot piegādāto elektrisko jaudu.enerģija nevajadzīgai apkurei. ..
Bezsuku līdzstrāvas motoru var klasificēt kā pašsinhronizējošs sinhronais motors, kur dzirksteļojošs mezgls, kam nepieciešama regulāra apkope, ir pilnībā izslēgts — kolekcionārs… Kolektora funkciju pārņem elektronika, kā rezultātā viss izstrādājuma dizains tiek ievērojami vienkāršots un kļūst kompaktāks.
Birstes faktiski tiek aizstātas ar elektroniskajiem slēdžiem, kuros zudumi ir daudz mazāki, nekā tie būtu ar mehānisku pārslēgšanu. Jaudīgi neodīma magnēti uz rotora nodrošina lielāku griezes momentu uz vārpstas. Un šāds dzinējs uzsilst mazāk nekā tā kolektora priekštecis.
Tā rezultātā dzinēja efektivitāte ir vislabākā, un jauda uz svara kilogramu ir lielāka, kā arī diezgan plašs rotora ātruma regulēšanas diapazons un gandrīz pilnīga radīto radio traucējumu neesamība. Strukturāli šāda veida dzinēji ir viegli pielāgojami darbam ūdenī un agresīvā vidē.
Elektroniskais vadības bloks ir ļoti svarīga un dārga bezsuku līdzstrāvas motora sastāvdaļa, taču bez tā nevar iztikt.No šīs ierīces dzinējs saņem jaudu, kuras parametri vienlaikus ietekmē gan ātrumu, gan jaudu, ko dzinējs spēs attīstīt zem slodzes.
Pat ja griešanās ātrums nav jāregulē, joprojām ir nepieciešams elektroniskais vadības bloks, jo tas ne tikai veic vadības funkciju, bet arī ir barošanas komponents. Var teikt, ka ESC ir analogs frekvences regulators asinhroniem maiņstrāvas motoriemīpaši izstrādāts bezsuku līdzstrāvas motora darbināšanai un vadīšanai.
BLDC motora vadība
Lai saprastu, kā tiek vadīts BLDC motors, vispirms atcerēsimies, kā darbojas kolektora motors. Tās pamatā rāmja griešanās princips ar strāvu magnētiskajā laukā.
Katru reizi, kad rāmis ar strāvu griežas un atrod līdzsvara stāvokli, komutators (birstes, kas nospiestas pret kolektoru) maina strāvas virzienu caur rāmi un rāmis turpinās. Šis process tiek atkārtots, kad rāmis pārvietojas no staba uz polu. Tikai kolektora motorā ir daudz šādu rāmju un ir vairāki magnētisko polu pāri, tāpēc otas kolektorā ir nevis divi kontakti, bet daudzi.
ECM dara to pašu. Tas maina magnētiskā lauka polaritāti, tiklīdz rotoram ir jānogriežas no līdzsvara stāvokļa. Tikai vadības spriegums tiek piegādāts nevis uz rotoru, bet gan uz statora tinumiem, un tas tiek darīts ar pusvadītāju slēdžu palīdzību īstajā laikā (rotora fāzēs).
Ir skaidrs, ka strāva uz bezsuku motora statora tinumiem ir jāpiegādā pareizajā laikā, tas ir, kad rotors atrodas noteiktā zināmā stāvoklī. Lai to izdarītu, izmantojiet kādu no tālāk norādītajām metodēm.Pirmais ir balstīts uz rotora stāvokļa sensoru, otrais ir, mērot EMF vienai no spolēm, kas pašlaik nesaņem strāvu.
Sensori ir dažādi, magnētiskie un optiskie, populārākie ir magnētiskie sensori Zāles efekts… Otrā metode (pamatojoties uz EML mērījumu), lai gan efektīva, neļauj precīzi kontrolēt zemā ātrumā un palaišanas laikā. Savukārt Hall sensori nodrošina precīzāku vadību visos režīmos. Trīsfāzu BLDC motoros ir trīs šādi sensori.
Motori bez rotora stāvokļa sensoriem ir piemērojami gadījumos, kad motors ieslēdzas bez vārpstas slodzes (ventilators, dzenskrūve utt.). Ja iedarbināšana tiek veikta zem slodzes, ir nepieciešams motors ar rotora stāvokļa sensoriem. Abām iespējām ir savi plusi un mīnusi.
Risinājums ar sensoru pārvēršas par ērtāku vadību, taču, ja kaut viens no sensoriem neizdodas, dzinējs būs jāizjauc, turklāt sensoriem nepieciešami atsevišķi vadi. Bezsensoru versijā nav nepieciešami īpaši vadi, bet palaišanas laikā rotors šūpojas uz priekšu un atpakaļ. Ja tas ir nepieņemami, sistēmā ir jāinstalē sensori.
Rotors un stators, fāžu skaits
BLDC motora rotors var būt ārējs vai iekšējs, bet stators - iekšējs vai ārējs. Stators ir izgatavots no magnētiski vadoša materiāla, un zobu skaits ir pilnībā dalīts ar fāžu skaitu. Rotoru var izgatavot ne obligāti no magnētiski vadoša materiāla, bet obligāti ar magnētiem, kas tam ir stingri piestiprināti.
Jo spēcīgāki magnēti, jo lielāks pieejamais griezes moments. Statora zobu skaits nedrīkst būt vienāds ar rotora magnētu skaitu.Minimālais zobu skaits ir vienāds ar kontroles fāžu skaitu.
Lielākā daļa mūsdienu bezsuku līdzstrāvas motoru ir trīsfāžu, vienkārši dizaina un vadības vienkāršības dēļ. Tāpat kā maiņstrāvas indukcijas motoros, trīs fāžu tinumi šeit ir savienoti ar statoru ar "trīsstūra" vai "zvaigzne".
Šādiem motoriem bez rotora pozīcijas sensoriem ir 3 barošanas vadi, bet motoriem ar sensoriem ir 8 vadi: divi papildu vadi sensoru barošanai un trīs sensoru signālu izvadiem.
Zema ātruma ārējā rotoru motori ir izgatavoti ar lielu skaitu polu (un līdz ar to zobiem) katrā fāzē, lai iegūtu rotāciju ar leņķisko frekvenci, kas ir ievērojami mazāka par vadības strāvas frekvenci. Bet pat ar ātrgaitas trīsfāzu motoriem zobu skaits, kas mazāks par 9, parasti netiek izmantots.