Bezszczotkowy silnik AC. Silniki bezszczotkowe” program edukacyjny i projekt

Zasada działania, której podstawą jest regulacja częstotliwości i samosynchronizacja, nazywana jest demonem silnik komutatorowy. W tym projekcie wektor pole magnetyczne stojan jest sterowany względem położenia wirnika. Bezszczotkowy silnik został zaprojektowany w celu poprawy wydajności standardowych silników szczotkowych prądu stałego.

Organicznie łączył najwięcej najlepsze cechy Silniki prądu stałego i bezkontaktowe silniki elektryczne.

Główne różnice w stosunku do silników konwencjonalnych

Silnik bezszczotkowy jest często używany w modele sterowane radiowo samolot. Ich znakomita wydajność i trwałość zyskały dużą popularność ze względu na brak części trących w postaci szczotek, które realizują transmisję prądu.

Aby pełniej przedstawić różnicę, należy o tym pamiętać w standardzie silnik elektryczny kolektora wirnik obraca się z uzwojeniami wewnątrz stojana, które są oparte na magnesach trwałych. Uzwojenia są przełączane za pomocą kolektora, w zależności od położenia wirnika. W silniku elektrycznym prąd przemienny przeciwnie, wirnik z magnesem obraca się wewnątrz stojana z uzwojeniami. W przybliżeniu ten sam projekt ma silnik.

w odróżnieniu standardowe silniki w bezszczotkowym stojan pełni rolę części ruchomej, w której umieszczone są magnesy trwałe, a rolę części stałej pełni wirnik z uzwojeniami trójfazowymi.

Jak działa silnik bezszczotkowy

Obrót silnika odbywa się poprzez zmianę kierunku pola magnetycznego w uzwojeniach wirnika w określonej kolejności. W tym przypadku magnesy trwałe oddziałują z polami magnetycznymi wirnika i wprawiają ruchomy stojan w ruch. Ruch ten opiera się na głównej właściwości magnesów, kiedy jednakowe bieguny odpychają się i niepodobni - są przyciągani.

Pola magnetyczne w uzwojeniach wirnika i ich zmiana są kontrolowane przez sterownik. Jest to dość złożone urządzenie zdolne do przełączania wysokich prądów wysoka prędkość. Sterownik musi mieć w swoim obwodzie Silnik bezszczotkowy co znacznie zwiększa koszt jego użytkowania.

Silniki bezszczotkowe nie posiadają żadnych obrotowych styków oraz żadnych styków zdolnych do przełączania. Jest to ich główna przewaga nad konwencjonalnymi silnikami elektrycznymi, ponieważ wszystkie straty wynikające z tarcia są zminimalizowane.

Sprzęt AGD i medyczny, modelarstwo lotnicze, napędy odcinające rury do rurociągów gazowych i naftowych - to daleko pełna lista obszary zastosowań bezszczotkowych silników prądu stałego (BD). Przyjrzyjmy się urządzeniu i zasadzie działania tych napędów elektromechanicznych, aby lepiej zrozumieć ich zalety i wady.

Informacje ogólne, urządzenie, zakres

Jednym z powodów zainteresowania DB jest zwiększone zapotrzebowanie na szybkie mikrosilniki z precyzyjnym pozycjonowaniem. Wewnętrzną strukturę takich napędów przedstawiono na rysunku 2.

Ryż. 2. Urządzenie silnika bezszczotkowego

Jak widać, konstrukcja to wirnik (zwora) i stojan, pierwszy ma magnes trwały (lub kilka magnesów ułożonych w określonej kolejności), a drugi jest wyposażony w cewki (B) do wytwarzania pola magnetycznego.

Warto zauważyć, że te mechanizmy elektromagnetyczne mogą być z kotwicą wewnętrzną (ten typ konstrukcji można zobaczyć na ryc. 2) lub zewnętrzną (patrz ryc. 3).

Ryż. 3. Wykonanie z kotwą zewnętrzną (outrunner)

W związku z tym każdy z projektów ma określony zakres. Urządzenia z wewnętrzną armaturą mają wysoka prędkość obrotowe, dlatego są stosowane w układach chłodzenia, jak elektrownie drony itp. Jeździ z wirnik zewnętrzny znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagane jest dokładne pozycjonowanie i odporność na przeciążenia momentowe (robotyka, sprzęt medyczny, maszyny CNC itp.).

Zasada działania

W przeciwieństwie do innych napędów, np. maszyna asynchroniczna prąd przemienny, do działania DB wymagany jest specjalny kontroler, który włącza uzwojenia w taki sposób, że wektory pól magnetycznych twornika i stojana są do siebie prostopadłe. Oznacza to, że w rzeczywistości urządzenie sterujące reguluje moment obrotowy działający na twornik DB. Proces ten jest wyraźnie pokazany na rycinie 4.

Jak widać, dla każdego ruchu twornika konieczne jest wykonanie określonej komutacji w uzwojeniu stojana silnika typ bezszczotkowy. Taka zasada działania nie pozwala na płynne sterowanie obrotami, ale umożliwia szybkie nabranie rozpędu.

Różnice między silnikami szczotkowymi i bezszczotkowymi

Napęd typu kolektor różni się od DB jako cechy konstrukcyjne(patrz rys. 5.) oraz zasadę działania.

Ryż. 5. A - silnik kolektora, B - bezszczotkowy

Rozważać różnice projektowe. Rysunek 5 pokazuje, że wirnik (1 na ryc. 5) silnika kolektorowego, w przeciwieństwie do silnika bezszczotkowego, ma cewki, w których prosty obwód uzwojenia, a magnesy trwałe (zwykle dwa) są zamontowane na stojanie (2 na ryc. 5). Dodatkowo na wale zainstalowany jest kolektor, do którego podłączone są szczotki doprowadzające napięcie do uzwojeń twornika.

Krótko opisz zasadę działania maszyny kolekcjonerskie. Po przyłożeniu napięcia do jednej z cewek zostaje ona wzbudzona i powstaje pole magnetyczne. Oddziałuje on z magnesami trwałymi, co powoduje obracanie się twornika i umieszczonego na nim kolektora. W rezultacie zasilanie jest dostarczane do drugiego uzwojenia i cykl się powtarza.

Częstotliwość obrotu twornika tego projektu zależy bezpośrednio od natężenia pola magnetycznego, które z kolei jest wprost proporcjonalne do napięcia. Oznacza to, że aby zwiększyć lub zmniejszyć prędkość, wystarczy zwiększyć lub zmniejszyć poziom mocy. Aby odwrócić, konieczna jest zmiana polaryzacji. Ten sposób sterowania nie wymaga specjalnego sterownika, ponieważ sterownik jazdy może być wykonany w oparciu o rezystor zmienny, a konwencjonalny przełącznik będzie działał jako falownik.

W poprzedniej sekcji rozważyliśmy cechy konstrukcyjne silników bezszczotkowych. Jak pamiętacie, ich połączenie wymaga specjalnego kontrolera, bez którego po prostu nie będą działać. Z tego samego powodu silniki te nie mogą być używane jako generatory.

Należy również zauważyć, że w niektórych napędach tego typu w celu wydajniejszego sterowania pozycje wirnika są monitorowane za pomocą czujników Halla. To znacznie poprawia charakterystykę silników bezszczotkowych, ale prowadzi do wzrostu kosztów i tak już drogiego projektu.

Jak uruchomić silnik bezszczotkowy?

Aby napęd tego typu działał, wymagany jest specjalny sterownik (patrz rysunek 6). Bez tego uruchomienie jest niemożliwe.

Ryż. 6. Bezszczotkowe sterowniki silników do modelowania

Nie ma sensu samodzielnie montować takiego urządzenia, taniej i bardziej niezawodnie będzie kupić gotowe. Możesz odebrać wg następujące cechy, charakterystyka sterowników kanału PWM:

• Maksymalny dopuszczalny prąd, ta charakterystyka jest podana dla normalnej pracy urządzenia. Dość często producenci wskazują ten parametr w nazwie modelu (na przykład Phoenix-18). W niektórych przypadkach podawana jest wartość dla trybu szczytowego, którą sterownik może utrzymać przez kilka sekund.
• Maksymalne napięcie znamionowe dla pracy ciągłej.
• Rezystancja obwodów wewnętrznych sterownika.
• Dopuszczalna liczba obrotów wyrażona w obr./min. Powyżej tej wartości sterownik nie pozwoli na zwiększenie obrotów (ograniczenie jest realizowane na poziomie oprogramowania). Należy pamiętać, że prędkość jest zawsze podawana dla napędów 2-biegunowych. Jeśli par biegunów jest więcej, podziel wartość przez ich liczbę. Na przykład liczba 60000 obr./min jest zatem wskazana dla 6 silnik magnetyczny prędkość obrotowa wyniesie 60000/3=20000 obr./min.
• Częstotliwość generowanych impulsów, dla większości sterowników parametr ten mieści się w przedziale od 7 do 8 kHz, więcej drogie modele pozwalają przeprogramować parametr, zwiększając go do 16 lub 32 kHz.

Należy zauważyć, że pierwsze trzy cechy określają pojemność bazy danych.

Bezszczotkowe sterowanie silnikiem

Jak wspomniano powyżej, komutacja uzwojeń napędu jest sterowana elektronicznie. Aby określić, kiedy przełączyć, sterownik monitoruje położenie twornika za pomocą czujników Halla. Jeżeli napęd nie jest wyposażony w takie detektory, to uwzględnia się wsteczne pole elektromagnetyczne, które występuje w niepodłączonych cewkach stojana. Kontroler, który w rzeczywistości jest kompleksem sprzętowo-programowym, monitoruje te zmiany i ustala kolejność przełączania.

Trójfazowy bezszczotkowy silnik prądu stałego

Większość baz danych jest wykonywana w projekcie trójfazowym. Do sterowania takim napędem sterownik posiada konwerter stałe napięcie w impuls trójfazowy (patrz ryc. 7).

Rysunek 7. Schematy napięć DB

Aby wyjaśnić, jak działa taki silnik bezszczotkowy, należy spojrzeć na rysunek 4 łącznie z rysunkiem 7, na którym pokazane są kolejno wszystkie etapy pracy napędu. Zapiszmy je:

1. Impuls dodatni jest przykładany do cewek „A”, a impuls ujemny do „B”, w wyniku czego twornik się poruszy. Czujniki zarejestrują jego ruch i dadzą sygnał do kolejnej komutacji.
2. Cewka „A” zostaje wyłączona, a impuls dodatni przechodzi do „C” („B” pozostaje bez zmian), następnie podawany jest sygnał do kolejnego zestawu impulsów.
3. Na „C” - dodatni, „A” - ujemny.
4. Działa para „B” i „A”, które odbierają impulsy dodatnie i ujemne.
5. Impuls dodatni jest ponownie przykładany do „B”, a impuls ujemny do „C”.
6. Cewki „A” są włączone (dostarczony jest +), a na „C” powtarzany jest ujemny impuls. Następnie cykl się powtarza.

W pozornej prostocie zarządzania kryje się wiele trudności. Konieczne jest nie tylko śledzenie położenia twornika w celu wytworzenia kolejnych serii impulsów, ale także sterowanie prędkością obrotową poprzez regulację prądu w cewkach. Ponadto należy wybrać najbardziej optymalne parametry dla przyspieszania i zwalniania. Warto również zaznaczyć, że sterownik musi być wyposażony w blokadę pozwalającą na sterowanie jego pracą. Wygląd takie wielofunkcyjne urządzenie można zobaczyć na rysunku 8.

Ryż. 8. Wielofunkcyjny bezszczotkowy sterownik silnika

Zalety i wady

Elektryczny silnik bezszczotkowy ma wiele zalet, a mianowicie:

• Żywotność jest znacznie dłuższa niż w przypadku konwencjonalnych odpowiedników kolektorów.
• Wysoka wydajność.
• szybkie wybieranie prędkość maksymalna obrót.
• Jest potężniejszy niż CD.
• Brak iskier podczas pracy pozwala na stosowanie napędu w warunkach zagrożenia pożarowego.
• Nie wymaga dodatkowego chłodzenia.
• Prosta obsługa.

Teraz spójrzmy na wady. Istotna wada, co ogranicza korzystanie z bazy danych – ich stosunkowo wysoki koszt (biorąc pod uwagę cenę kierowcy). Wśród niedogodności jest niemożność korzystania z bazy danych bez sterownika, nawet do krótkotrwałej aktywacji, na przykład w celu sprawdzenia wydajności. Naprawa problemu, zwłaszcza jeśli wymagane jest przewijanie.

Silniki są wykorzystywane w wielu dziedzinach techniki. Aby wirnik silnika mógł się obracać, wymagane jest wirujące pole magnetyczne. W konwencjonalnych silnikach prądu stałego ten obrót jest wykonywany mechanicznie za pomocą szczotek przesuwających się wzdłuż kolektora. Powoduje to iskrzenie, a dodatkowo na skutek tarcia i zużycia szczotek, silniki takie wymagają stałej konserwacji.

Dzięki rozwojowi technologii możliwe stało się generowanie wirującego pola magnetycznego elektronicznie, który został zawarty w bezszczotkowych silnikach prądu stałego (BLDC).

Urządzenie i zasada działania

Główne elementy BDPT to:

• wirnik na których zamocowane są magnesy trwałe;
• stojan na których są zainstalowane uzwojenia;
• sterownik elektroniczny.

Z założenia taki silnik może być dwojakiego rodzaju:

z wewnętrznym układem rotora (inrunner)

z zewnętrznym układem wirnika (outrunner)

W pierwszym przypadku wirnik obraca się wewnątrz stojana, aw drugim przypadku wirnik obraca się wokół stojana.

silnik inrunnera używany, gdy trzeba dostać wysoka prędkość obrót. Ten silnik ma prostszą standardową konstrukcję, która umożliwia użycie stałego stojana do zamontowania silnika.

silnik outrunnera nadaje się do odbioru wielka chwila Na niskie obroty. W tym przypadku silnik jest montowany za pomocą stałej osi.

silnik inrunnera wysokie obroty, niski moment obrotowy. silnik outrunnera- niska prędkość, wysoki moment obrotowy.

Liczba biegunów w BLDT może być różna. Po liczbie biegunów można ocenić niektóre cechy silnika. Na przykład silnik z wirnikiem mającym 2 bieguny ma większą liczbę obrotów i mały moment obrotowy. Silniki o zwiększonej liczbie biegunów mają większa chwila, ale mniej obrotów. Zmieniając liczbę biegunów wirnika, możesz zmienić liczbę obrotów silnika. Tak więc, zmieniając konstrukcję silnika, producent może wybrać wymagane parametry moment obrotowy i obroty silnika.

Dyrekcja BDPT

Kontroler prędkości, wygląd

Służy do sterowania silnikiem bezszczotkowym specjalny kontroler - regulator prędkości wału silnika prąd stały. Jego zadaniem jest generowanie i zasilanie odpowiedni moment do żądanego uzwojenia o wymaganym napięciu. W sterowniku urządzeń zasilanych z sieci 220 V najczęściej stosuje się układ inwerterowy, w którym prąd o częstotliwości 50 Hz jest przetwarzany najpierw na DC, a następnie na sygnały z modulacją szerokości impulsu (PWM). Do dostarczania napięcia do uzwojeń stojana stosuje się mocne przełączniki elektroniczne na tranzystorach bipolarnych lub innych elementach mocy.

Regulacja mocy i prędkości obrotowej silnika odbywa się poprzez zmianę współczynnika wypełnienia impulsów, a co za tym idzie wartości skutecznej napięcia podawanego na uzwojenia stojana silnika.

Schemat ideowy regulatora prędkości. K1-K6 - klucze D1-D3 - czujniki położenia wirnika (czujniki Halla)

Ważną kwestią jest terminowe podłączenie klucze elektroniczne do każdego uzwojenia. Aby to zapewnić sterownik musi określić położenie wirnika i jego prędkość. Aby uzyskać takie informacje, można zastosować czujniki optyczne lub magnetyczne (np. czujniki halla), a także odwrotne pola magnetyczne.

Bardziej powszechne zastosowanie czujniki halla, Który reagują na obecność pola magnetycznego. Czujniki są umieszczone na stojanie w taki sposób, że działają na nie pole magnetyczne wirnika. W niektórych przypadkach czujniki są instalowane w urządzeniach, które pozwalają zmienić położenie czujników i odpowiednio dostosować czas.

Regulatory prędkości wirnika są bardzo czułe na ilość przepływającego przez niego prądu. Jeśli wybierzesz bateria do ponownego naładowania przy wyższym prądzie wyjściowym regulator wypali się! Wybierz odpowiednią kombinację cech!

Zalety i wady

W porównaniu z konwencjonalne silniki BDPT ma następujące zalety:

• wysoka wydajność;
• wysoka wydajność;
• możliwość zmiany prędkości;
• brak musujących pędzli;
• małe dźwięki, zarówno w zakresie audio, jak i wysokich częstotliwości;
• niezawodność;
• odporność na przeciążenia momentu obrotowego;
• doskonały stosunek wielkości do mocy.

Bezszczotkowy silnik jest bardzo wydajny. Może osiągnąć 93-95%.

Wysoką niezawodność części mechanicznej DB tłumaczy się tym, że wykorzystuje łożyska kulkowe i nie ma szczotek. Demagnetyzacja magnesy trwałe zachodzi dość wolno, zwłaszcza jeśli są wykonane z pierwiastków ziem rzadkich. W przypadku zastosowania w bieżącym sterowniku zabezpieczającym żywotność tego węzła jest dość długa. Faktycznie żywotność BLDC można określić na podstawie żywotności łożysk kulkowych.

Wadami BDP są złożoność systemu sterowania i wysoki koszt.

Aplikacja

Zakresy BDTP są następujące:

• tworzenie modeli;
• medycyna;
• automobilowy;
• Przemysłu naftowo-gazowego;
• Urządzenia;
• wyposażenie wojskowe.

Stosowanie DB dla modeli samolotów daje znaczną przewagę pod względem mocy i wymiarów. Porównanie konwencjonalnego silnika szczotkowego Speed-400 i BDTP tej samej klasy Astro Flight 020 pokazuje, że silnik pierwszego typu ma sprawność 40-60%. Sprawność drugiego silnik w tych samych warunkach może osiągnąć 95%. Tym samym zastosowanie DB umożliwia niemal dwukrotne zwiększenie mocy części zasilającej modelu lub czasu jego lotu.

Ze względu na niski poziom hałasu i brak nagrzewania się podczas pracy, BLDC są szeroko stosowane w medycynie, a zwłaszcza w stomatologii.

W samochodach stosuje się takie silniki podnośniki szyb, elektryczne wycieraczki, spryskiwacze reflektorów i elektryczne elementy sterujące podnoszeniem siedzeń.

Brak iskier na komutatorze i szczotkach pozwala na wykorzystanie bazy danych jako elementów urządzeń blokujących w przemyśle naftowym i gazowym.

Jako przykład użycia bazy danych w sprzęt AGD możesz zauważyć pralka z bezpośrednim napędem bębna LG. Ta firma używa BDTP typu Outrunner. Na wirniku silnika znajduje się 12 magnesów, a na stojanie 36 cewek nawiniętych drutem o średnicy 1 mm na stalowych rdzeniach przewodzących magnetycznie. Cewki są połączone szeregowo po 12 cewek na fazę. Rezystancja każdej fazy wynosi 12 omów. Czujnik Halla jest używany jako czujnik położenia wirnika. Wirnik silnika jest przymocowany do komory pralki.

Wszędzie ten silnik jest używany w dyskach twardych do komputerów, co czyni je kompaktowymi, w napędach CD i DVD oraz układach chłodzenia urządzeń mikroelektronicznych i nie tylko.

Wraz z DU o małej i średniej mocy, duże BLDC są coraz częściej stosowane w przemyśle ciężkim, morskim i wojskowym.

DB duża moc zaprojektowany dla Marynarki Wojennej USA. Na przykład firma Powertec opracowała CBTP o mocy 220 kW i prędkości obrotowej 2000 obr./min. Moment obrotowy silnika osiąga 1080 Nm.

Z wyjątkiem określone obszary, DB znajdują zastosowanie w projektowaniu obrabiarek, pras, linii przetwórstwa tworzyw sztucznych, a także w energetyce wiatrowej i wykorzystaniu energii fal pływowych.

Charakterystyka

Główne cechy silnika:

• moc znamionowa;
• maksymalna moc;
• maksymalny prąd;
• maksymalny napięcie robocze ;
• maksymalna prędkość(lub współczynnik Kv);
• rezystancja uzwojenia;
• kąt natarcia;
• tryb pracy;
• ogólna charakterystyka masy silnik.

Głównym wyznacznikiem silnika jest jego moc znamionowa, czyli moc generowana przez silnik przez długi czas jego eksploatacji.

maksymalna moc- jest to moc, jaką silnik może dawać przez krótki czas bez zapadania się. Na przykład dla wspomnianego silnika bezszczotkowego Astro Flight 020 jest to 250 watów.

Maksymalny prąd. Dla Astro Flight 020 jest to 25 A.

Maksymalne napięcie robocze- napięcie, które może wytrzymać uzwojenie silnika. Astro Flight 020 działa z napięciem od 6 do 12 V.

Maksymalna prędkość obrotowa silnika. Czasami paszport wskazuje współczynnik Kv - liczbę obrotów silnika na wolt. Dla Astro Flight 020 Kv = 2567 obr./min. W tym przypadku maksymalny numer obroty można określić, mnożąc ten współczynnik przez maksymalne napięcie robocze.

Zazwyczaj rezystancja uzwojenia dla silników to dziesiąte lub tysięczne części oma. Dla Astro Flight 020 R = 0,07 oma. Ta rezystancja wpływa na wydajność BPDT.

kąt natarcia reprezentuje postęp napięć przełączających na uzwojeniach. Jest to związane z indukcyjnym charakterem rezystancji uzwojeń.

Tryb działania może być długoterminowy lub krótkoterminowy. Podczas długotrwałej eksploatacji silnik może pracować przez długi czas. Jednocześnie wytwarzane przez nią ciepło jest całkowicie rozpraszane i nie przegrzewa się. W tym trybie silniki pracują np. w wentylatorach, przenośnikach czy schodach ruchomych. Tryb chwilowy jest używany w urządzeniach takich jak winda, golarka elektryczna. W takich przypadkach silnik pracuje przez krótki czas, a następnie przez długi czas ochładza się.

W paszporcie dla silnika podane są jego wymiary i waga. Dodatkowo np. dla silników przeznaczonych do modeli samolotów podane są wymiary do lądowania oraz średnica wału. W szczególności podano następujące specyfikacje dla silnika Astro Flight 020:

• długość wynosi 1,75”;
• średnica wynosi 0,98”;
• średnica wału wynosi 1/8”;
• waga wynosi 2,5 uncji.

Wnioski:

1. W modelarstwie, w różnych produkty techniczne, w przemyśle i technice obronnej stosuje się BLDT, w których wirujące pole magnetyczne jest generowane przez obwód elektroniczny.
2. Zgodnie z ich konstrukcją, BLDC mogą być z wewnętrznym (inrunner) i zewnętrznym (outrunner) układem wirnika.
3. W porównaniu z innymi silnikami silniki BLDC mają szereg zalet, z których główne to brak szczotek i iskier, wysoka sprawność i wysoka niezawodność.

Trochę historii:

Głównym problemem wszystkich silników jest przegrzanie. Wirnik obracał się wewnątrz jakiegoś stojana, dlatego ciepło z przegrzania nigdzie się nie rozchodziło. Ludzie wpadli na genialny pomysł: obracać nie wirnikiem, ale stojanem, który podczas obrotu byłby chłodzony powietrzem. Kiedy taki silnik został stworzony, stał się szeroko stosowany w lotnictwie i przemyśle stoczniowym, dlatego nazwano go silnikiem bezszczotkowym.

Wkrótce powstał elektryczny analog Silnik bezszczotkowy. Nazwali go silnikiem bezszczotkowym, ponieważ nie miał kolektorów (szczotek).

Silnik bezszczotkowy.

Bezszczotkowe (bezszczotkowe angielskie) silniki elektryczne trafiły do ​​​​nas stosunkowo niedawno, w ostatnim czasie 10-15 lat. W przeciwieństwie do silników kolektorowych zasilane są trójfazowym prądem przemiennym. Silniki bezszczotkowe działają wydajnie w szerszym zakresie obrotów i mają ich więcej wysoka wydajność . Jednocześnie konstrukcja silnika jest stosunkowo prosta, nie posiada zespołu szczotek, który nieustannie ociera się o wirnik i wytwarza iskry. Można powiedzieć, że silniki bezszczotkowe praktycznie się nie zużywają. Koszt silników bezszczotkowych jest nieco wyższy niż silników szczotkowych. Dzieje się tak dlatego, że wszystkie silniki bezszczotkowe mają łożyska i generalnie są wyższej jakości.

Testy wykazały:
Pręt ze śrubą 8x6 = 754 gramów,
obroty = 11550 obr./min,
Zużycie energii = 9 watów(bez śruby) , 101 watów(ze śrubą),

Moc i wydajność

Moc można obliczyć w następujący sposób:
1) Moc w mechanice oblicza się według następującego wzoru: N=F*v, gdzie F to siła, a v to prędkość. Ale ponieważ śruba jest w stanie statycznym, nie ma ruchu, z wyjątkiem ruchu obrotowego. Jeśli ten silnik jest zainstalowany na modelu samolotu, można by zmierzyć prędkość (jest równa 12 m / s) i obliczyć użyteczną moc:
N użyteczne \u003d 7,54 * 12 \u003d 90,48 watów
2) wydajność silnik elektryczny znajduje się według następującego wzoru: Wydajność = N użyteczna / N wydana * 100%, Gdzie Koszty N = 101 watów
Sprawność= 90,48/101 *100%= 90%
Średnio sprawność silników bezszczotkowych jest rzeczywista i oscyluje wokół 90% (najwyższa sprawność osiągana przez ten typ silnika to 99.68% )

Specyfikacje silnika:

Napięcie: 11,1 wolta
Obroty: 11550 obr./min
Maksymalny prąd: 15A
Moc: 200 watów
Pchnięcie: 754 gramów (śruba 8x6)

Wniosek:

Cena każdej rzeczy zależy od skali jej produkcji. Producenci silniki bezszczotkowe mnożą się jak grzyby po deszczu. Dlatego chcę wierzyć, że w niedalekiej przyszłości ceny kontrolerów i bezszczotkowych silniki spadną jak to padło na sprzęt do sterowania radiowego... Możliwości mikroelektroniki poszerzają się z każdym dniem, rozmiary i waga sterowników sukcesywnie maleją. Można przypuszczać, że w niedalekiej przyszłości sterowniki będą wbudowane bezpośrednio w silniki! Może doczekamy tego dnia...

Z pewnością każdy początkujący, który po raz pierwszy związał swoje życie ze sterowanymi radiowo modelami elektrycznymi, po dokładnym przestudiowaniu wypełnienia, ma pytanie. Co to jest kolektor i Który lepiej założyć na swój zdalnie sterowany model elektryczny?

Silniki szczotkowe, tak często używane do zasilania modeli elektrycznych sterowanych radiowo, mają tylko dwa wychodzące przewody zasilające. Jeden z nich to „+”, drugi to „-”. Z kolei są one podłączone do regulatora prędkości. Po rozebraniu silnika kolektora zawsze znajdziesz tam 2 zakrzywione magnesy, wałek wraz z kotwicą, na który nawinięta jest miedziana nić (drut), gdzie koło zębate jest po jednej stronie wałka, a po drugiej to kolektor złożony z płytek, w których znajduje się czysta miedź.

Zasada działania silnika kolektora

Prąd elektryczny (prąd stały lub stały), płynący do uzwojeń twornika (w zależności od ich liczby dla każdego z kolei) wytwarza w nich pole elektromagnetyczne, które ma z jednej strony biegun południowy, a z drugiej biegun północny.

Wiele osób wie, że jeśli weźmiesz dowolne dwa magnesy i przymocujesz je bieguny o tej samej nazwie ze sobą, to nie na darmo się spotkają, a jeśli są związani przeciwstawnymi imionami, to tak się skleją, że nie zawsze będzie można je rozdzielić.

Tak więc to pole elektromagnetyczne, które występuje w dowolnym uzwojeniu twornika, oddziałując z każdym z biegunów magnesów stojana, napędza (obraca) sam twornik. Ponadto prąd przepływa przez kolektor i szczotki do następnego uzwojenia, a więc kolejno, przechodząc od jednego uzwojenia twornika do drugiego, wał silnika obraca się razem ze zworą, ale tylko tak długo, jak długo jest do niego przyłożone napięcie.

W standardowym silniku kolektora twornik ma trzy bieguny (trzy uzwojenia) - dzieje się tak, aby silnik nie „zakleszczył się” w jednej pozycji.

Wady silników kolektorów

Same silniki kolektorów dobrze sobie radzą ze swoją pracą, ale dzieje się tak tylko do momentu, w którym konieczne staje się uzyskanie od nich najwyższej możliwej prędkości na wyjściu. Mowa o wspomnianych wyżej pędzlach. Ponieważ w rezultacie są zawsze w bliskim kontakcie z kolektorem wysoka prędkość w miejscu ich styku występuje tarcie, które w przyszłości spowoduje szybkie zużycie obu, aw konsekwencji utratę efektywnej mocy elektrycznej. silnik. Jest to najbardziej znacząca wada takich silników, która niweczy wszystkie jego pozytywne cechy.

Zasada działania silnika bezszczotkowego

Tutaj jest odwrotnie, silniki tego typu nie mają jednocześnie szczotek i kolektora. Magnesy w nich są umieszczone ściśle wokół wału i działają jak wirnik. Wokół niego umieszczone są uzwojenia, które mają już kilka biegunów magnetycznych. Na wirniku silników bezszczotkowych montowany jest tzw. 100 razy na sekundę). W efekcie otrzymujemy płynniejszą pracę samego silnika z maksymalną wydajnością.

Silniki bezszczotkowe mogą być z czujnikiem (czujnikiem) i bez niego. Brak czujnika nieznacznie zmniejsza wydajność silnika, więc ich brak raczej nie zmartwi początkującego, ale z drugiej strony cena mile Cię zaskoczy. Łatwo je od siebie odróżnić. W przypadku silników z czujnikiem oprócz 3 grubych przewodów zasilających jest też dodatkowa pętla cienkich, które idą do regulatora prędkości. Nie warto gonić za silnikami z czujnikiem zarówno dla początkującego jak i amatora, bo tylko zawodowcy docenią ich potencjał, a reszta po prostu przepłaci i to znacznie.

Zalety silników bezszczotkowych

Prawie bez części zużywających się. Dlaczego „prawie”, ponieważ wał wirnika jest osadzony na łożyskach, które z kolei mają tendencję do zużywania się, ale ich zasoby są niezwykle duże, a ich wymienność jest bardzo prosta. Silniki te są bardzo niezawodne i wydajne. Czujnik położenia wirnika jest zainstalowany. W silnikach kolektorów pracy szczotek zawsze towarzyszy iskrzenie, które następnie powoduje zakłócenia w pracy urządzeń radiowych. Tak więc dla kolekcjonerów, jak już zrozumiałeś, te problemy są wykluczone. Brak tarcia, brak przegrzania, co również jest istotną zaletą. W porównaniu z silniki kolektorów nie wymaga usługi dodatkowe podczas operacji.

Wady silników bezszczotkowych

Te silniki mają tylko jeden minus, jest to cena. Ale jeśli spojrzymy na to z drugiej strony i weźmiemy pod uwagę fakt, że eksploatacja od razu uwalnia właściciela od takich kłopotów jak wymiana sprężyn, kotwic, szczotek, kolektorów, to spokojnie można dać pierwszeństwo tym drugim.