ساخت و تست موتور براشلس. موتور سه فاز براشلس

مطمئناً او تعجب کرده است که چگونه چنین موتوری با موتورهای دیگر ، به عنوان مثال ، با موتورهایی که در ماشین های حفاری هستند تفاوت دارد. موتورهای نصب شده در دستگاه های نه چندان قدرتمند معمولا جرقه نمی زنند و به اندازه همان مته که قدرت کمتری نسبت به دستگاه دارد سر و صدا ندارند.

موضوع چیه؟ حقیقت این هست که موتور برس است موتور کموتاتور، و موتور براشلس بدون جاروبک است. برای حل مشکلات مختلف، نوع موتور شما مناسب است - جایی مناسب ترجمع کننده، و در جایی می توانید فقط بدون براش نصب کنید.

موتور کلکتور

موتور کلکتور معمولاً فقط دو سیم برق دارد ، کنترل آن آسان است ، کافی است ولتاژ منبع تغذیه DC یا AC را تنظیم کنید و سرعت مطابق با آن تغییر می کند. حتی می توانید موتور کلکتور را با یک دیمر ساده کنترل کنید. مزیت اصلی موتور کلکتور، دورهای بالا (ده ها هزار در دقیقه) با گشتاور بالا است.

اصل کار موتور کلکتور بسیار ساده است. در واقع روتور آن مجموعه ای از قاب های مسی در یک مدار مغناطیسی است که به نوبه خود به منبع تغذیه در مجموعه کلکتور-برس سوئیچ می شوند. استاتور می تواند از هر دو باشد آهنرباهای دائمیو با سیم پیچی که از همان منبع روتور یا از منبع جداگانه تغذیه می شود و گاهی اوقات استاتور و روتور در یک مدار یک سری قرار می گیرند (مانند موتورهای ماشین لباسشویی های اتوماتیک).

برای هر بخش از سیم پیچ روتور، از طریق مجموعه جمع کننده-برس، به نوبه خود، در طول چرخش روتور، برقدر نتیجه، روتور دوباره مغناطیس می شود و قطب های مغناطیسی شمالی و جنوبی را به دست می آورد که به دلیل آن روتور در داخل استاتور می چرخد ​​(قطب های روتور توسط قطب های استاتور به بیرون رانده می شوند، سپس روتور بیشتر مغناطیس می شود و دوباره به بیرون رانده می شود. ). از آنجایی که روتور هر بار توسط بخش بعدی به منبع تغذیه سوئیچ می شود، در حالی که کلکتور روشن است، چرخش متوقف نمی شود.

عیب اصلی موتور کلکتور

تنظیم سرعت موتور کموتاتور بسیار راحت است، اما زمانی که آنها به اندازه کافی بالا هستند، برس ها خود را احساس می کنند. از آنجایی که برس ها همیشه به خوبی در برابر کموتاتور قرار می گیرند، دورهای بالاآنها به سرعت فرسوده می شوند، در طول زمان به یک شکل گرفتگی می کنند و در نهایت شروع به جرقه زدن می کنند.

سایش برس ها و به طور کلی مجموعه کلکتور-برس منجر به کاهش راندمان موتور کلکتور می شود. پس خودم مجموعه جمع کننده برس - این است نقطه ضعف اصلیموتورهای کموتاتور. امروزه موتورهای کلکتوری به نفع موتورهای پله ای براشلس کنار گذاشته شده اند.

یک موتور براشلس کموتاتور یا برس ندارد. ساده ترین مثالموتور بدون جاروبک - ناهمزمان موتور سه فازبا روتور قفس سنجاب. نمونه دیگری از موتورهای براشلس یک نمونه مدرن تر است - موتور پله ای با روتور مغناطیسی. سیم‌پیچ‌های استاتور یک موتور بدون جاروبکی خودشان دوباره مغناطیس می‌شوند به طوری که روتور همیشه به دور خود می‌چرخد و به طور مداوم به این ترتیب می‌چرخد.

اغلب، موتورهای بدون جاروبک مدرن با توجه به سیگنال هایی که کنترل کننده سرعت موتور از آن کار می کند، مجهز به سنسور موقعیت روتور هستند. سیگنال سنسور موقعیت روتور بیش از 100 بار در ثانیه به پردازنده منتقل می شود و در نتیجه موقعیت یابی دقیق روتور و گشتاور بالا ایجاد می شود. البته موتورهای براشلس بدون سنسور موقعیت روتور وجود دارد، یک مثال واضح همان موتور سه فاز ناهمزمان است. موتورهای بدون انکودر ارزان تر از موتورهای دارای انکودر هستند.

مزایای موتورهای براشلس

از آنجایی که عمر یاتاقان های روتور بسیار طولانی است، می توان گفت که در موتور براشلس عملاً هیچ قطعه ای وجود ندارد که به مرور زمان فرسوده شود و در حین کار اصلاً نیازی به نگهداری ندارد. در اینجا، اصطکاک به حداقل می رسد، مشکلی از گرمای بیش از حد کلکتور وجود ندارد، به طور کلی، قابلیت اطمینان و راندمان موتورهای براشلس بسیار بالا است.

هیچ برس جرقه ای وجود ندارد، سنسور موقعیت روتور به کنترل دقیق کمک می کند - عملاً هیچ اشکالی وجود ندارد، فقط مزایا. آیا این قیمت کیفیت است موتورهای پله ایبالاتر از کلکتور (به علاوه درایور)، اما این در مقایسه با آن چیزی نیست جایگزینی منظمفنر، برس و کلکتور برای موتورهای کلکتور.

منتشر شده در 1392/04/11

دستگاه مشترک (Inrunner، Outrunner)

موتور بدون جارو جریان مستقیماز یک روتور با آهنرباهای دائمی و یک استاتور با سیم پیچ تشکیل شده است. دو نوع موتور وجود دارد: اینرانر، که در آن آهنرباهای روتور داخل استاتور با سیم پیچی هستند و پیشی گیر، که در آن آهنرباها در خارج قرار دارند و به دور یک استاتور ثابت با سیم پیچی می چرخند.

طرح اینرانرمعمولا برای موتورهای با سرعت بالابا چند قطب پیشتازدر 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 محور توخالی به استاتور هدایت می شوند.

آهنرباها و قطب ها

تعداد قطب های روتور زوج است. شکل آهنرباهای مورد استفاده معمولا مستطیل شکل است. آهنرباهای استوانه ای کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. آنها با قطب های متناوب نصب می شوند.

تعداد آهنرباها همیشه با تعداد قطب ها مطابقت ندارد. چندین آهنربا می توانند یک قطب را تشکیل دهند:

در این حالت 8 آهنربا 4 قطب را تشکیل می دهند. اندازه آهنرباها به هندسه موتور و ویژگی های موتور بستگی دارد. هرچه آهنرباهای استفاده شده قوی تر باشند، گشتاور نیروی ایجاد شده توسط موتور روی شفت بیشتر می شود.

آهنرباهای روی روتور با یک چسب مخصوص ثابت می شوند. طرح هایی با نگهدارنده آهنربا کمتر رایج هستند. مواد روتور می تواند رسانای مغناطیسی (فولاد)، غیر رسانای مغناطیسی (آلیاژهای آلومینیوم، پلاستیک و غیره) باشد.

سیم پیچ و دندانه

سیم پیچی یک موتور براشلس سه فاز با سیم مسی انجام می شود. سیم می تواند تک هسته ای باشد یا از چندین هسته عایق تشکیل شده باشد. استاتور از چندین ورق فولادی رسانای مغناطیسی ساخته شده است که به هم تا شده اند.

تعداد دندانه های استاتور باید بر تعداد فازها تقسیم شود. آن ها برای موتور سه فاز براشلس، تعداد دندانه های استاتور باید بر 3 بخش پذیر باشد. تعداد دندانه های استاتور می تواند بیشتر یا کمتر از تعداد قطب های روتور باشد. به عنوان مثال، موتورهایی با طرح ها وجود دارد: 9 دندان / 12 آهنربا. 51 دندان / 46 آهنربا.

موتور با استاتور 3 دندانه بسیار نادر استفاده می شود. از آنجایی که تنها دو فاز در هر زمان کار می کنند (هنگامی که توسط یک ستاره روشن می شود)، نیروهای مغناطیسی روی روتور نه به طور یکنواخت در اطراف کل محیط عمل می کنند (شکل را ببینید).

نیروهای وارد بر روتور سعی می کنند آن را منحرف کنند که منجر به افزایش ارتعاش می شود. برای از بین بردن این اثر، استاتور با تعداد زیادی دندان ساخته می شود و سیم پیچ تا حد امکان به طور مساوی روی دندانه های کل محیط استاتور توزیع می شود.

در این حالت، نیروهای مغناطیسی وارد بر روتور یکدیگر را خنثی می کنند. عدم تعادل وجود ندارد.

گزینه هایی برای توزیع سیم پیچ های فاز توسط دندانه های استاتور

گزینه سیم پیچ برای 9 دندان

گزینه سیم پیچ برای 12 دندان

در نمودارهای فوق تعداد دندان ها به گونه ای انتخاب شده است که آن نه تنها بر 3 بخش پذیر است. مثلاً وقتی 36 دندان به حساب می آید 12 دندان در هر فاز 12 دندان را می توان به شرح زیر توزیع کرد:

ارجح ترین طرح 6 گروه 2 دندانی است.

وجود دارد موتور با 51 دندانه روی استاتور! 17 دندان در هر فاز. 17 یک عدد اول است، فقط بر 1 و خودش بخش پذیر است. چگونه سیم پیچ را روی دندان ها توزیع کنیم؟ افسوس، من نتوانستم نمونه ها و تکنیک هایی را در ادبیات پیدا کنم که به حل این مشکل کمک کند. معلوم شد که سیم پیچ به شرح زیر توزیع شده است:

در نظر گرفتن طرح واقعیسیم پیچ

لطفاً توجه داشته باشید که سیم پیچ در دندانه های مختلف جهت سیم پیچی متفاوتی دارد. جهت های مختلف سیم پیچ با حروف بزرگ و کوچک نشان داده می شوند. جزئیات در مورد طراحی سیم پیچ ها را می توان در ادبیات ارائه شده در انتهای مقاله یافت.

سیم پیچ کلاسیک با یک سیم برای یک فاز انجام می شود. آن ها تمام سیم پیچ های روی دندانه های یک فاز به صورت سری به هم متصل می شوند.

سیم پیچ دندان ها را نیز می توان به صورت موازی به هم متصل کرد.

همچنین می توان گنجاندن ترکیبی نیز وجود داشته باشد

اتصال موازی و ترکیبی امکان کاهش اندوکتانس سیم پیچ را فراهم می کند که منجر به افزایش جریان استاتور (از این رو قدرت) و سرعت موتور می شود.

گردش برق و واقعی

اگر روتور موتور دارای دو قطب باشد، با یک دور کامل میدان مغناطیسیروی استاتور، روتور یک چرخش کامل انجام می دهد. با 4 قطب، دو چرخش میدان مغناطیسی روی استاتور طول می کشد تا شفت موتور یک دور کامل بچرخد. چگونه مقدار بیشترقطب های روتور، چرخش های الکتریکی بیشتری برای چرخش شفت موتور یک دور مورد نیاز است. به عنوان مثال، ما 42 آهنربا روی روتور داریم. برای چرخاندن روتور یک دور، 42/2 = 21 دور الکتریکی لازم است. از این خاصیت می توان به عنوان نوعی کاهنده استفاده کرد. برداشتن مقدار مورد نیازقطب، شما می توانید موتور را با مورد نظر دریافت کنید ویژگی های سرعت. علاوه بر این، درک این فرآیند برای ما در آینده هنگام انتخاب پارامترهای کنترلر ضروری خواهد بود.

سنسورهای موقعیت

طراحی موتورهای بدون سنسور با موتورهای دارای سنسور فقط در غیاب دومی متفاوت است. دیگر تفاوت های اساسیخیر رایج ترین سنسورهای موقعیت بر اساس اثر هال. سنسورها به میدان مغناطیسی پاسخ می دهند، معمولاً به گونه ای روی استاتور قرار می گیرند که تحت تأثیر آهنرباهای روتور قرار می گیرند. زاویه بین سنسورها باید 120 درجه باشد.

به معنای درجات "برق". آن ها برای یک موتور چند قطبی، آرایش فیزیکی سنسورها می تواند به صورت زیر باشد:

گاهی اوقات سنسورها در خارج از موتور قرار می گیرند. در اینجا یک نمونه از محل قرارگیری سنسورها آورده شده است. در واقع یک موتور بدون سنسور بود. بنابراین به روشی سادهمجهز به سنسورهای سالن بود.

در برخی از موتورها، سنسورها روی آنها نصب شده است دستگاه خاص، که به شما امکان می دهد سنسورها را در محدوده خاصی حرکت دهید. با کمک چنین دستگاهی، زمان بندی تنظیم می شود. با این حال، اگر موتور نیاز به معکوس داشته باشد (چرخش به داخل سمت معکوس) به مجموعه دومی از سنسورهای تنظیم شده برای معکوس نیاز دارد. از آنجایی که زمان‌بندی در ابتدا حیاتی نیست و دور پایین، می توانید سنسورها را روی نقطه صفر تنظیم کنید و هنگامی که موتور شروع به چرخش کرد، زاویه لید را به صورت برنامه ریزی شده تنظیم کنید.

مشخصات اصلی موتور

هر موتور برای نیازهای خاص محاسبه می شود و دارای ویژگی های اصلی زیر است:

• حالت کارکه موتور برای آن طراحی شده است: بلند مدت یا کوتاه مدت. طولانیحالت کار به این معنی است که موتور می تواند ساعت ها کار کند. این گونه موتورها به گونه ای محاسبه می شوند که انتقال حرارت به محیط بیشتر از آزاد شدن حرارت خود موتور باشد. در این صورت گرم نمی شود. مثال: تهویه، پله برقی یا درایو نوار نقاله. کوتاه مدت -به این معنی است که موتور برای مدت کوتاهی روشن می شود و در طی آن زمان گرم شدن تا حداکثر دما را نخواهد داشت و پس از آن یک دوره طولانیزمان خنک شدن موتور به عنوان مثال: آسانسور، ماشین اصلاح برقی، سشوار.
• مقاومت سیم پیچ موتور. مقاومت سیم پیچ موتور تاثیر می گذارد راندمان موتور. هرچه مقاومت کمتر باشد، راندمان بالاتر است. با اندازه گیری مقاومت می توانید به وجود مدار وقفه در سیم پیچ پی ببرید. مقاومت سیم پیچ موتور هزارم اهم است. برای اندازه گیری آن، یک دستگاه خاص یا یک تکنیک اندازه گیری خاص مورد نیاز است.
• بیشترین ولتاژ بهره برداری . حداکثر ولتاژی که سیم پیچ استاتور می تواند تحمل کند. حداکثر ولتاژ مربوط به پارامتر زیر است.
• حداکثر دور در دقیقه. گاهی نشان می دهند حداکثر سرعت، بیشینه سرعت، آ kv-تعداد دور موتور در هر ولت بدون بار روی شفت. با ضرب این رقم در حداکثر ولتاژ، حداکثر دور موتور را بدون بار روی شفت بدست می آوریم.
• حداکثر جریان. حداکثر جریان مجاز سیم پیچ. به عنوان یک قاعده، مدت زمانی که موتور می تواند جریان مشخص شده را تحمل کند نیز نشان داده شده است. حداکثر محدودیت جریان با گرمای بیش از حد احتمالی سیم پیچ همراه است. بنابراین، زمانی که دمای پایین محیط به موقعبا حداکثر جریان کار بیشتری انجام می شود و در گرما موتور زودتر می سوزد.
• حداکثر قدرت موتور.ارتباط مستقیم با پارامتر قبلی. این حداکثر قدرتی است که موتور می تواند برای مدت زمان کوتاهی، معمولاً چند ثانیه، ایجاد کند. در کار طولانیبر حداکثر قدرتگرمای بیش از حد اجتناب ناپذیر موتور و خرابی آن.
• قدرت نامی. قدرتی که موتور می تواند در تمام مدت روشن شدن ایجاد کند.
• زاویه پیشروی فاز (زمان بندی). سیم پیچ استاتور مقداری اندوکتانس دارد که رشد جریان در سیم پیچ را کند می کند. جریان پس از مدتی به حداکثر خود می رسد. برای جبران این تاخیر، تعویض فاز با مقداری پیشروی انجام می شود. مشابه احتراق موتور احتراق داخلی، جایی که زاویه پیشروی احتراق با در نظر گرفتن زمان احتراق سوخت تنظیم می شود.

همچنین باید به این نکته توجه کنید که در بار نامی حداکثر سرعت روی شفت موتور را نخواهید داشت. kvبرای موتور بدون بار نشان داده شده است. هنگام تغذیه موتور از باتری، باید "غرق شدن" ولتاژ منبع تغذیه تحت بار را در نظر گرفت که به نوبه خود حداکثر سرعت موتور را نیز کاهش می دهد.

در دستگاه های مولتی روتور دو نوع موتور وجود دارد: کلکتور و بدون جاروبک. تفاوت اصلی آنها در این است که برای یک موتور کلکتور، سیم پیچ ها روی روتور (قسمت چرخان) و برای یک موتور بدون جاروبک روی استاتور قرار دارند. بدون پرداختن به جزئیات، خواهیم گفت که موتور براشلس به موتور کلکتور ارجحیت دارد، زیرا بیشتر الزامات تعیین شده را برآورده می کند. بنابراین در این مقاله به این نوع موتورها می پردازیم. می توانید در مورد تفاوت بین موتورهای براشلس و برس دار بیشتر بخوانید.

علیرغم این واقعیت که استفاده از موتورهای BC نسبتاً اخیراً آغاز شده است، ایده دستگاه آنها مدتها پیش ظاهر شد. با این حال، ظهور سوئیچ های ترانزیستوری و آهنرباهای نئودیمیوم قدرتمند استفاده تجاری از آنها را ممکن کرد.

دستگاه BC - موتورها

طراحی یک موتور بدون جاروبک شامل یک روتور است که آهنرباها روی آن ثابت می شوند و یک استاتور که سیم پیچ ها روی آن قرار دارند. فقط با توجه به موقعیت نسبی این قطعات، موتورهای BC به دو دسته Inrunner و Outrunner تقسیم می شوند.

در سیستم های چند روتور، طرح Outrunner بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا به شما امکان می دهد بالاترین گشتاور را به دست آورید.

مزایا و معایب موتورهای BC

طرفداران:

• طراحی ساده موتور به دلیل حذف کلکتور از آن.
• راندمان بالاتر.
• خنک کننده خوب
• موتورهای BC می توانند در آب کار کنند! با این حال، فراموش نکنید که به دلیل آب است قطعات مکانیکیموتور بعد از مدتی زنگ زده و خراب می شود. برای جلوگیری موقعیت های مشابهتوصیه می شود موتورها را با یک روان کننده ضد آب درمان کنید.
• کمترین تداخل رادیویی

معایب:

از معایب، فقط عدم امکان استفاده از این موتورها بدون ESC (کنترل کننده های سرعت چرخش) قابل ذکر است. این تا حدودی طراحی را پیچیده می کند و موتورهای BK را گرانتر از موتورهای کلکتوری می کند. با این حال، اگر پیچیدگی طراحی یک پارامتر اولویت باشد، موتورهای BC با کنترلرهای سرعت داخلی وجود دارند.

چگونه موتورهای کوپتر را انتخاب کنیم؟

هنگام انتخاب موتورهای براشلس، قبل از هر چیز باید به ویژگی های زیر توجه کنید:

• حداکثر جریان - این مشخصه چه چیزی را نشان می دهد حداکثر جریانمی تواند سیم پیچ موتور را برای مدت کوتاهی تحمل کند. اگر از این زمان تجاوز شود، خرابی موتور اجتناب ناپذیر است. این پارامتر بر انتخاب ESC نیز تأثیر می گذارد.
• حداکثر ولتاژ - و همچنین حداکثر جریان، نشان می دهد که چه مقدار ولتاژ می تواند برای مدت زمان کوتاهی به سیم پیچ اعمال شود.
• KV تعداد دور موتور در هر ولت است. از آنجایی که این نشانگر مستقیماً به بار روی شفت موتور بستگی دارد ، برای مواردی که بار وجود ندارد نشان داده می شود.
• مقاومت - کارایی موتور به مقاومت بستگی دارد. بنابراین، هر چه مقاومت کمتر باشد، بهتر است.

لوازم خانگی و پزشکی، مدل سازی هوا، درایوهای قطع کننده لوله برای خطوط لوله گاز و نفت - این بسیار دور از ذهن است. لیست کاملزمینه های کاربرد موتورهای DC بدون جاروبک (BD). 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 دارند سرعت بالاچرخش، بنابراین از آنها در سیستم های خنک کننده استفاده می شود نیروگاه هاهواپیماهای بدون سرنشین و غیره درایو با روتور خارجیدر جاهایی استفاده می شود که موقعیت دقیق و مقاومت در برابر اضافه بارهای گشتاور مورد نیاز است (رباتیک، تجهیزات پزشکی، ماشین های CNC و غیره).

اصل عملیات

بر خلاف درایوهای دیگر، مانند یک ماشین ناهمزمان جریان متناوب، برای عملکرد DB به یک کنترلر مخصوص نیاز است که سیم پیچ ها را به گونه ای روشن می کند که بردارهای میدان مغناطیسی آرمیچر و استاتور متعامد با یکدیگر باشند. 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 موتور انجام شود. نوع بدون براش. 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 جمع کننده با DB متفاوت است ویژگی های طراحی(نگاه کنید به شکل 5.)، و اصل عملیات.

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

در نظر گرفتن تفاوت های طراحی. 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 در آنها مدار سادهسیم پیچ ها و آهنرباهای دائمی (معمولاً دو عدد) روی استاتور نصب می شوند (2 در شکل 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 کار را شرح دهید ماشین های جمع کننده. 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 لازم به ذکر است که در برخی درایوها از این نوعبرای کنترل کارآمدتر، موقعیت های 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 بردارید ویژگی های زیرمشخصه درایورهای کانال PWM:

• 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 6 نشان داده شده است موتور مغناطیسیسرعت چرخش 60000/3=20000 prm خواهد بود.
• فرکانس پالس های تولید شده، برای اکثر کنترل کننده ها، این پارامتر در محدوده 7 تا 8 کیلوهرتز قرار دارد، بیشتر مدل های گران قیمتبه شما امکان می دهد 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، کنترلر دارای یک مبدل است ولتاژ ثابتبه یک پالس سه فاز (نگاه کنید به شکل 7).

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 بیشترین را انتخاب کنید پارامترهای بهینهبرای شتاب و کاهش سرعت همچنین شایان ذکر است که کنترل کننده باید به بلوکی مجهز باشد که به شما امکان می دهد عملکرد آن را کنترل کنید. ظاهرچنین 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.
• شماره گیری سریع حداکثر سرعتچرخش
• 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. ضرر قابل توجه، که استفاده از پایگاه داده را محدود می کند - هزینه نسبتاً بالای آنها (با در نظر گرفتن قیمت درایور). 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.

ویژگی های موتور DC مانند موتورهای DC، موتورهای براشلسبا جریان مستقیم کار کند VD را می توان به عنوان یک موتور DC در نظر گرفت که در آن مجموعه برس-کلکتور با الکترونیک جایگزین می شود که با کلمه "شیر" یعنی "کنترل شده توسط کلیدهای برق" (سوپاپ) تأکید می شود. جریان فاز یک موتور براشلس شکل سینوسی دارد. به عنوان یک قاعده، یک اینورتر ولتاژ مستقل با مدولاسیون عرض پالس (PWM) به عنوان تقویت کننده قدرت استفاده می شود.

موتور شیر باید از موتور DC بدون جاروبک (BDC) متمایز شود که دارای توزیع ذوزنقه ای میدان مغناطیسی در شکاف است و با شکل مستطیلی ولتاژهای فاز مشخص می شود. ساختار BLDT ساده تر از ساختار VD است (بدون مبدل مختصات وجود ندارد، به جای PWM از سوئیچینگ 120 یا 180 درجه استفاده می شود که اجرای آن ساده تر از PWM است).

در ادبیات روسی زبان، اگر EMF پشتی ماشین سنکرون کنترل شده سینوسی باشد، موتور شیر نامیده می شود. موتور بدون تماس DC اگر back-EMF ذوزنقه ای باشد.

در ادبیات انگلیسی زبان، چنین موتورهایی معمولاً جدا از درایو الکتریکی در نظر گرفته نمی شوند و تحت اختصارات PMSM (موتور سنکرون مغناطیسی دائمی) یا BLDC (موتور جریان مستقیم بدون جاروبک) نامیده می شوند. شایان ذکر است که مخفف PMSM در ادبیات انگلیسی بیشتر برای اشاره به خود ماشین های سنکرون با آهنرباهای دائمی و با شکل سینوسی فاز back-EMF استفاده می شود، در حالی که مخفف BLDC مشابه مخفف روسی BDPT است و به موتورهایی با شکل ذوزنقه ای پشت EMF (اگر شکل دیگری مشخص نشده باشد).

به طور کلی، یک موتور براشلس به معنای سنتی یک ماشین الکتریکی نیست، زیرا مشکلات آن بر تعدادی از مسائل مربوط به تئوری درایوهای الکتریکی و سیستم های کنترل خودکار تأثیر می گذارد: سازماندهی ساختاری، استفاده از سنسورها و قطعات الکترونیکی و همچنین نرم افزار.

موتورهای BLDC که قابلیت اطمینان ماشین‌های AC را با قابلیت کنترل خوب ماشین‌های DC ترکیب می‌کنند، جایگزینی برای موتورهای DC هستند که با تعدادی از کاستی‌های مرتبط با پانل کنترل، مانند جرقه، صدا، سایش برس، آرمیچر ضعیف مشخص می‌شوند. اتلاف گرما و غیره. عدم وجود کنترل پنل امکان استفاده از VD را در برنامه هایی که استفاده از DPT دشوار یا غیرممکن است، می دهد.

شرح و اصل عملیات[ | ]

برنج. 2. ساختار موتور براشلس دو فاز با دستگاه سنکرون با آهنرباهای دائمی روی روتور. PC - مبدل مختصات، PA - تقویت کننده قدرت،
SEMP - مبدل الکترومکانیکی سنکرون (ماشین سنکرون)، DPR - سنسور موقعیت روتور.

U α = − u q ⋅ sin ⁡ θ، (\displaystyle u_(\alpha)=-u_(q)\cdot \sin (\تتا)،)

U β = (\displaystyle u_(\بتا)=) u q ⋅ cos ⁡ θ , (\displaystyle u_(q)\cdot \cos (\theta))

زاویه چرخش روتور (و سیستم مختصات دوار) نسبت به محور کجاست؟ α (\displaystyle \alpha)سیستم مختصات ثابت برای اندازه گیری مقدار لحظه ای یک زاویه θ (\displaystyle \theta)یک سنسور موقعیت روتور (RPS) روی شفت HP نصب شده است.

در واقع در این حالت تخصیص مقدار دامنه ولتاژهای فاز است. یک رایانه شخصی که مدولاسیون موقعیت سیگنال را انجام می دهد u q (\displaystyle u_(q))، سیگنال های هارمونیک تولید می کند u α، u β (\displaystyle u_(\alpha)،u_(\بتا))، که تقویت کننده قدرت (PA) آن را به ولتاژ فاز تبدیل می کند u A , u B (\displaystyle u_(A),u_(B)). موتور سنکرونبه عنوان بخشی از یک موتور بدون جاروبک، اغلب به آن مبدل الکترومکانیکی سنکرون (SEMC) می گویند.

به عنوان یک قاعده، بخش الکترونیکی HP، فازهای استاتور ماشین سنکرون را سوئیچ می کند تا بردار شار مغناطیسی استاتور متعامد با بردار شار مغناطیسی روتور (به اصطلاح کنترل برداری) باشد. اگر متعامد بودن جریان استاتور و روتور رعایت شود، حداکثر گشتاور HP تحت شرایط تغییر در سرعت چرخش حفظ می شود، که از همگام شدن روتور جلوگیری می کند و عملکرد ماشین سنکرون با بالاترین را تضمین می کند. کارایی ممکن برای آن برای تعیین موقعیت فعلی شار روتور، می توان از سنسورهای جریان به جای سنسور موقعیت روتور (اندازه گیری موقعیت غیر مستقیم) استفاده کرد.

بخش الکترونیکی یک VD مدرن شامل یک میکروکنترلر و یک پل ترانزیستوری است و از اصل مدولاسیون عرض پالس (PWM) برای تشکیل جریان های فاز استفاده می شود. میکروکنترلر انطباق با قوانین کنترل مشخص شده را نظارت می کند و همچنین عیب یابی سیستم و محافظت نرم افزاری آن را در برابر شرایط اضطراری انجام می دهد.

گاهی اوقات هیچ سنسور موقعیت روتور وجود ندارد و موقعیت توسط سیستم کنترل از اندازه گیری سنسورهای جریان با کمک ناظران تخمین زده می شود (به اصطلاح کنترل "بدون حسگر" HP). در چنین مواردی به دلیل حذف یک سنسور موقعیت گران قیمت و اغلب دست و پا گیر، قیمت و وزن و ابعاد یک درایو الکتریکی با HP کاهش می یابد، اما کنترل پیچیده تر می شود و دقت تعیین موقعیت و سرعت کاهش می یابد.

در کاربردهای متوسط ​​و قدرت بالافیلترهای الکتریکی می توانند علاوه بر این در سیستم گنجانده شوند تا اثرات منفی PWM را کاهش دهند: اضافه ولتاژ روی سیم پیچ ها، جریان های یاتاقان و کاهش راندمان. با این حال، این برای همه انواع موتورها صادق است.

مزایا و معایب[ | ]

موتورهای سوپاپ برای ترکیب طراحی شده اند بهترین کیفیت هاموتورهای AC و موتورهای DC. این شأن آنها را مشخص می کند.

مزایای:

موتورهای سوپاپ نیز دارای معایبی هستند که اصلی ترین آنها هزینه بالا است. با این حال، صحبت از هزینه بالا، باید این واقعیت را نیز در نظر گرفت که موتورهای براشلس معمولاً در سیستم‌های گران قیمت با افزایش نیاز به دقت و قابلیت اطمینان استفاده می‌شوند.

ایرادات:

طرح [ | ]

از نظر ساختاری، درایوهای سوپاپ مدرن از یک بخش الکترومکانیکی (سنجشگر موقعیت سنکرون ماشین و روتور) و یک بخش کنترل (میکروکنترلر و پل برق) تشکیل شده‌اند.

هنگام اشاره به طراحی VD، مفید است که یک عنصر غیر سازنده سیستم - برنامه کنترل (منطق) را در نظر داشته باشید.

ماشین سنکرون مورد استفاده در HP از یک استاتور چند لایه (مجموعه از ورق های عایق الکتریکی جداگانه فولاد الکتریکی - برای کاهش جریان های گردابی) تشکیل شده است که در آن یک سیم پیچ چند فاز (معمولاً دو یا سه فاز) قرار دارد و یک روتور (معمولاً روی آهنرباهای دائمی).

سنسورهای هال به عنوان حسگرهای موقعیت روتور در BDPT و ترانسفورماتورهای دوار و سنسورهای تجمعی در VD استفاده می شوند. در اصطلاح. در سیستم های "بدون حسگر"، اطلاعات موقعیت توسط سیستم کنترل از مقادیر لحظه ای جریان فاز تعیین می شود.

اطلاعات مربوط به موقعیت روتور توسط ریزپردازنده پردازش می شود که طبق برنامه کنترلی سیگنال های PWM کنترلی را تولید می کند. سیگنال های ولتاژ پایین PWM از میکروکنترلر سپس توسط یک تقویت کننده قدرت (معمولاً یک پل ترانزیستوری) به ولتاژهای قدرت اعمال شده به موتور تبدیل می شوند.

ترکیب سنسور موقعیت روتور و مجموعه الکترونیکی در HP و BDPT را می توان با درجه خاصی از قابلیت اطمینان با واحد جمع کننده براش DT مقایسه کرد. با این حال، به یاد داشته باشید که موتورها به ندرت در خارج از درایو استفاده می شوند. بنابراین، تجهیزات الکترونیکی تقریباً به همان اندازه برای DPT مشخصه VD است.

استاتور [ | ]

استاتور طراحی سنتی دارد. این شامل یک محفظه، یک هسته ساخته شده از فولاد الکتریکی و یک سیم پیچ مسی است که در شیارهایی در امتداد محیط هسته قرار گرفته است. سیم پیچ به فازهایی تقسیم می شود که در شیارهایی قرار می گیرند به گونه ای که با زاویه ای که بر اساس تعداد فازها تعیین می شود نسبت به یکدیگر جابجا می شوند. مشخص است که دو فاز برای چرخش یکنواخت شفت موتور یک ماشین AC کافی است. معمولا ماشین های سنکرون، مورد استفاده در HP، سه فاز هستند، با این حال، HP با سیم پیچی چهار و شش فاز نیز وجود دارد.

روتور [ | ]

موتورهای براشلس با توجه به محل قرارگیری روتور به دو دسته داخل روتور (eng. inrunner) و خارجی روتور (eng. outrunner) تقسیم می شوند.

روتور با استفاده از آهنرباهای دائمی ساخته می شود و معمولاً دارای دو تا شانزده جفت قطب با قطب شمال و جنوب متناوب است.