Trochu histórie:

Hlavným problémom všetkých motorov je prehrievanie. Rotor sa točil vo vnútri nejakého statora, a preto teplo z prehriatia nikam neodchádzalo. Ľudia prišli s geniálnym nápadom: otáčať nie rotor, ale stator, ktorý by bol pri otáčaní chladený vzduchom. Keď takýto motor vznikol, stal sa široko používaným v letectve a stavbe lodí, a preto dostal prezývku Valve Engine.

Čoskoro bol vytvorený elektrický analóg motora ventilu. Hovorili mu diabol komutátorový motor, pretože nemal komutátory (kefy).

Bezkartáčový motor.

Bezkartáčové elektromotory k nám prišli relatívne nedávno, nedávno 10-15 rokov. Na rozdiel od komutátorových motorov sú poháňané trojfázovo striedavý prúd. Bezuhlíkové motory pracujú efektívne v širšom rozsahu otáčok a majú viac vysoká účinnosť . Konštrukcia motora je relatívne jednoduchšia, nemá kefovú zostavu, ktorá neustále trie rotor a vytvára iskry. Dá sa povedať, že bezkomutátorové motory sa prakticky neopotrebujú. Náklady na bezkomutátorové motory sú o niečo vyššie ako náklady na kefové motory. Je to spôsobené tým, že všetky bezkomutátorové motory sú vybavené ložiskami a spravidla sú vyrobené kvalitnejšie.

Testy ukázali:
Tyč so skrutkou 8x6 = 754 gramov,
Rýchlosť otáčania = 11550 ot./min,
Spotreba energie = 9 wattov(bez skrutky) , 101 wattov(so skrutkou),

Výkon a účinnosť

Výkon možno vypočítať takto:
1) Výkon v mechanike sa vypočíta pomocou nasledujúceho vzorca: N = F*v, kde F je sila a v je rýchlosť. Ale keďže je skrutka v statickom stave, nedochádza k žiadnemu pohybu okrem rotačného. Ak by bol tento motor nainštalovaný na model lietadla, potom by bolo možné zmerať rýchlosť (rovná sa 12 m/s) a vypočítať užitočný výkon:
N použiteľné = 7,54 * 12 = 90,48 wattov
2) Účinnosť elektromotora je určená nasledujúcim vzorcom: Efektívnosť = N užitočných / N vynaložených * 100 %, Kde N náklady = 101 wattov
Účinnosť = 90,48/101 * 100 % = 90 %
V priemere účinnosť bezkomutátorových motorov skutočne kolíše okolo 90 % (najvyššia účinnosť dosiahnutá týmto typom motora je 99.68% )

Vlastnosti motora:

Napätie: 11,1 voltu
RPM: 11550 ot./min
Maximálny prúd: 15A
Moc: 200 wattov
trakcia: 754 gramov (8x6 skrutka)

Záver:

Cena akejkoľvek veci závisí od rozsahu jej výroby. Výrobcovia bezkomutátorových motorov sa množia ako huby po daždi. Preto by som chcel veriť, že v blízkej budúcnosti cena ovládačov a bezkartáčových motory padnú, ako to padlo na rádiové riadiace zariadenia... Schopnosti mikroelektroniky sa každým dňom rozširujú, postupne sa zmenšuje veľkosť a hmotnosť ovládačov. Dá sa predpokladať, že v blízkej budúcnosti sa regulátory začnú zabudovávať priamo do motorov! Možno sa toho dňa dožijeme...

Úlohou elektromotora je vytvoriť rotáciu, ktorá uvedie rádiom riadené modely do pohybu Často rovnaké rádiom riadené modely - modely áut, lietadiel, lodí - sa od seba veľmi líšia - takmer 2 krát. Tieto modely môžu byť vybavené rozdeľovačom a komutátorové motory a príslušnými regulátormi. Musíte pochopiť, ktorý motor si vybrať.

V rádiom riadených modeloch sa používajú 2 hlavné typy elektromotorov: kartáčovaný a bezkartáčový.

(kartáčovaný, kartáčovaný) sú lacnejšie, ale modely s takýmito motormi vyvíjajú nižšie otáčky a takéto motory sú menej spoľahlivé.

Charakteristickým znakom komutátorových motorov je prítomnosť jednotky kefa-komutátor, ktorá zabezpečuje pohyb rádiom riadeného modelu. Hlavná vonkajší rozdiel Rozdiel medzi kartáčovaným motorom a bezkomutátorovým motorom je v tom, že má dva vodiče namiesto troch. Komutátorový motor pozostáva z pohyblivej časti - rotora a stacionárnej časti - statora (puzdro). Komutátor je súprava kontaktov umiestnených na rotore a kefy sú klzné kontakty umiestnené mimo rotora a pritlačené ku komutátoru. Rotor s vinutím sa otáča vo vnútri statora. Kefy sa používajú na prenos elektrickej energie do cievok vinutia rotujúceho rotora. Bežné kartáčované elektromotory majú iba dva vodiče (kladný a záporný), ktoré spájajú motor s regulátorom otáčok.

Kefované motory používané v rádiom riadených modeloch sú poháňané priamy prúd. Napríklad privedením vhodného napätia na dva vodiče motora zo zdroja jednosmerného prúdu, napríklad z klasickej batérie alebo akumulátora, uvedieme hriadeľ motora do pohybu. Regulačný obvod pre komutátorový motor je jednoduchý, čo tiež znižuje náklady na takúto konfiguráciu. Rotor motora urýchľuje magnetické pole vytvorené na vinutiach. Veľkosť tohto poľa závisí od napätia aplikovaného na vinutia, čím väčšie je magnetické pole, tým rýchlejšie sa rotor bude otáčať. Počet otáčok vinutia motora je zvyčajne uvedený na motore, čím nižšie je číslo, tým vyššia je rýchlosť otáčania hriadeľa motora.
Medzi výhody komutátorových motorov rádiom riadené modely možno rozlíšiť: malá veľkosť, hmotnosť a tiež relatívne nízke náklady. Preto sa tento typ motora najčastejšie používa v rozpočtových modeloch alebo modeloch vstupný level. Ak hovoríme o spoľahlivosti kartáčovaného motora, je oveľa horší ako bezkomutátorový motor. Napriek svojej jednoduchosti majú jednu obrovskú nevýhodu – obmedzené zdroje. Prítomnosť kefy-kolektora znamená mechanický systém pohyblivé kontakty, tzn mechanická práca kefy a komutátor môžu pri prehriatí viesť k iskreniu a rýchle opotrebovanie pri nepriaznivé podmienky prevádzka (vlhkosť, špina, prach). Počas prevádzky komutátorových motorov dochádza k postupnému opotrebovaniu grafitové kefy a komutátorový kov, po ktorom kefky kĺžu a skôr či neskôr zlyhajú. Pred začatím prevádzky modelu je vhodné nechať motor bežať na zníženú záťaž, aby sa kefy poriadne vtierali do komutátora. Ak je agresívny (možno 2 behy) resp dlhodobá prevádzka výmena komutátorového motora je bežným a bežným javom.

Bezkartáčové motory(brushless, brushless) - drahšie, ale schopné vývoja vyššia rýchlosť a tiež odolnejšie voči opotrebovaniu. Model vybavený moderným bezkomutátorovým systémom jazdí rýchlejšie a dlhšie.

Vysoká účinnosť (koeficient užitočná akcia) a odolnosť proti opotrebeniu je dosiahnutá vďaka absencii jednotky kefy a zberača. Bezuhlíkové motory sú výkonnejšie ako kefové motory rovnakej veľkosti. Hlavným vonkajším rozdielom medzi bezkomutátorovým a kartáčovaným motorom je prítomnosť troch vodičov namiesto dvoch. V bezkomutátorovom motore je pohyblivou časťou stator (kryt) s permanentnými magnetmi a stacionárnou časťou je rotor s trojfázovým vinutím. Prepínanie vinutia nastáva v dôsledku pomerne zložitého elektronický obvod- regulátor.

Bezkomutátorový motor je poháňaný trojfázovým striedavým prúdom, takže ich prevádzka vyžaduje špeciálny regulátor otáčok (regulátor), ktorý premieňa jednosmerný prúd z batérie na striedavý. Bezkomutátorový motor aj regulátor pre bezkomutátorový motor majú zložitejšiu konštrukciu, v dôsledku čoho sa zvyšujú náklady.

Motory použité v modeloch majú uzavretý kryt, vďaka čomu sú odolné voči vlhkosti, prachu a nečistotám. Dá sa povedať, že bezkomutátorové motory sa prakticky neopotrebujú. Opotrebovať sa môžu iba ložiská. Jediný spôsob, ako rozbiť motor, je zrážka. Regulátor môžete aj spáliť - ako každý regulátor, ale ak má regulátor prúdovú ochranu, tak aj dlho vydrží.

Hodnoty výkonu motora pre rádiom riadené modely

.

Okrem rozdelenia na kartáčové a bezkartáčové sa motory delia podľa týchto významných charakteristík: výkon, KV, napätie, maximálny prúd.

Podľa veľkosti. Pre komutátorový motor sa táto charakteristika nazýva trieda, kde číslo napríklad 280, 300 400, 480, 500, 600, 650, 700, 720, 820, 900 udáva dĺžku krytu motora. Existuje súbor tried.
Príklad: trieda motora je určená jeho dĺžkou - ak hovoríme o motore triedy 400, potom hovoríme o motore s dĺžkou tela 400 mm. Pre bezkomutátorové motory je dôležitou charakteristikou jeho veľkosť - dĺžka a šírka. Rozdiely vo veľkosti dávajú predstavu o sile bezkomutátorového elektromotora. Ako väčšia veľkosť- čím vyšší výkon.
Príklad: Engine 4274 znamená:
priemer - 42 mm,
dĺžka - 74 mm.
Napríklad motor tejto veľkosti patrí medzi najvýkonnejšie, hodí sa pre model auta v mierke 1:8.

Moc motor (výkon, watt) - určuje prácu, ktorú môže motor vykonať za jednotku času. Najviac dôležitá charakteristika motor. Keď poznáme silu, môžeme určiť maximálne zaťaženie ktoré motor podľa vzorca znesie.
Výkon (Watty) = Napájacie napätie (Volty) * Prúd (Ampéry).
Keď poznáte výkon, môžete si vybrať batériu a regulátor na základe maximálnej sily prúdu získanej zo vzorca.

Revolúcie, r/v (KV, RPM) - otáčky na volt.
Dôležitý parameter udáva rýchlosť otáčania hriadeľa motora. Otáčky za minútu sú určené počtom otáčok za minútu, inými slovami, ako rýchlo sa motor otáča. Rýchlosť rotora sa meria v KV. Takto je zvykom označovať pomer otáčok motora (ot/min) k napájaciemu napätiu motora (V). Zhruba povedané, kV ukazuje, ako rýchlo sa budú otáčať rôzne motory pri rovnakom napätí.
Maximálna rýchlosť = KV * Napájacie napätie motora.
Napríklad: motor 980 KV napájaný 11,1 V z batérie sa bude otáčať rýchlosťou 980 x 11,1 = 10 878 ot./min.
Hodnoty prúdu môžu predstavovať maximálny trvalý prúd a limity prúdu, ktorý môže byť dodávaný do motora. Pri výbere batérie a regulátora zvoľte tie, ktoré udávajú maximálne hodnoty trvalého prúdu rovnaké alebo väčšie ako hodnoty prúdu motora.
Pre rôzne modely, rôzne použité prevody a vrtule, požadované kV motora sa volí a vypočítava individuálne. Pomocou tohto parametra môžete zvoliť použitie motora, batérie a vrtule. Na vrtuľníkoch alebo vysokorýchlostných modeloch sa teda zvyčajne používajú motory s KV väčším ako 2000. Motor s vysokým KV môže byť použitý s menším počtom batérií a je efektívnejší s nižším stúpaním vrtule. Motory tejto triedy sa často používajú na lietajúcich krídlach. Motory s nižším KV umožňujú inštalovať batérie s väčším počtom článkov, čím získajú určitú hmotnosť, ale predĺžia dobu letu - nie kvôli kapacite, ale znížením maximálnych prúdov za rovnakú prácu vykonanú motorom. Čím vyššie je KV motorov, tým kompaktnejšie by mali byť vrtule. Skrutky nie sú veľká veľkosť poskytnúť viac vysoká rýchlosť, ale znižuje účinnosť. Konfigurácia s veľkými vrtuľami a teda motormi s nižšou hodnotou KV ľahšie dosiahne stabilný let, spotrebuje menej energie a umožní vám zdvihnúť väčšiu váhu.
KV je významnou charakteristikou pre bezkomutátorové motory. V prípade komutátorových motorov sa zvyčajne nepozerajú na KV. Ak sa modelár rozhodne vymeniť komutátorový motor, väčšinou ho vymení za úplne rovnaký.

Napätie napájanie, V (počet článkov, volty)
Napätie, ktorému je motor prispôsobený. Určuje počet článkov batérie, ktoré možno použiť s motorovou jednotkou. Ak sa prekročí, životnosť motora sa výrazne zníži.
Napríklad existujú motory s prevádzkovým napätím 4,8 voltov, 6 voltov a 7,2 voltov. Tieto čísla udávajú, s koľkými článkami v batérii je tento motor navrhnutý. Napätie na jednej NiMH (nikel metal hydridovej) batérii je 1,2 voltu – motor s prevádzkovým napätím 4,8 voltu je určený na prevádzku zo 4-článkovej batérie. Tieto údaje sú približné; motory sú schopné pracovať pri vyšších napätiach.
Napätie a KV spolu súvisia.

, A (maximálne zaťaženie, špičkový prúd, maximálny ampér, rázový prúd)
Sila prúdu, ktorú motor a regulátor vydržia bez poškodenia. Čím väčšie sú fyzické rozmery bezkomutátorového motora, tým väčší je maximálny prúd.

, A (prúdové zaťaženie, trvalý prúd)
Počet ampérov, ktoré nepretržite a bez preťaženia prechádza motorom pri menovitom napätí. Umožňuje vypočítať, ako dlho vydrží batéria s týmto motorom.

Maximálna účinnosť, % (maximálna účinnosť)
Účinnosť je množstvo energie, ktorú motor priamo prenáša užitočná práca. Čím vyššie, tým lepšie.

Podľa konštrukcie sú bezkomutátorové motory rozdelené do dvoch skupín: inrunner a outrunner. Táto charakteristika naznačuje dizajnový prvok motor.
motory Inrunner Majú vinutia umiestnené na vnútornom povrchu krytu a vo vnútri sa otáča magnetický rotor. Väčšina rádiom riadených áut a lodí vyžaduje bezkomutátorový motor Inrunner.
motory Outrunner majú vo vnútri motora stacionárne vinutia, okolo ktorých sa otáča puzdro s permanentnými magnetmi umiestnenými na jeho vnútornej stene, t.j. vo vonkajších obežných kolesách sa otáča vonkajšia časť motora. Outrunners sú vybrané pre modely lietadiel, pretože vďaka svojmu dizajnu lepšie chladia a majú viac variácií v spôsobe uchytenia. Motory Outrunner majú nižšie hodnoty KiloVolt, čo znamená, že sa pohybujú nižšou rýchlosťou, ale s väčším krútiacim momentom (rotačným momentom). Zvyčajne nie je sila Outrunnerov určená vonkajšie rozmery. Outrunnery svojou konštrukciou umožňujú použitie väčšieho počtu magnetických pólov.

Počet magnetových pólov, používané v bezkomutátorových motoroch sa môžu líšiť.
Podľa počtu pólov môžete posúdiť krútiaci moment a otáčky motora. Motory s dvojpólovými rotormi majú najvyššia rýchlosť otáčanie pri najnižšom krútiacom momente. Motory s viacerými pólmi majú nižšiu rýchlosť otáčania, ale väčší krútiaci moment.

Bezkomutátorové motory môžu byť tiež senzorové alebo bezsenzorové.
Senzorické lepšie, pretože snímač zaisťuje hladší chod motora, rýchlejšie a hladšie štarty a efektívnejšie využitie energie.

Bezuhlíkové motory majú zlepšený výkon na kilogram hmotnosti (mŕtva hmotnosť) a široký rozsah otáčok; Efektívnosť tejto elektrárne je tiež pôsobivá. Je dôležité, aby inštalácia prakticky nevyžarovala rádiové rušenie. To vám umožňuje umiestniť k nemu zariadenia citlivé na rušenie bez obáv o správnu činnosť celého systému.

Bezkomutátorový motor je možné umiestniť a používať aj vo vode, neovplyvní to negatívne. Taktiež jeho konštrukcia umožňuje umiestnenie v agresívnom prostredí. V tomto prípade by ste si však mali vopred premyslieť umiestnenie riadiacej jednotky. Pamätajte na to len opatrne starostlivá prevádzka elektráreň, bude vo vašej výrobe fungovať efektívne a bezproblémovo dlhé roky.

Základom pre databázy sú dlhodobé a krátkodobé prevádzkové režimy. Napríklad pre eskalátor alebo dopravník je vhodný dlhodobý prevádzkový režim, v ktorom elektromotor staticky pracuje dlhé hodiny. Pre dlhodobú prevádzku je zabezpečený zvýšený vonkajší prenos tepla: uvoľňovanie tepla do okolia musí prevyšovať vnútorné uvoľňovanie tepla elektrárne.

V krátkodobom prevádzkovom režime by sa motor počas svojej prevádzky nemal stihnúť zahriať na maximálnu hodnotu teploty, t.j. musí byť pred týmto bodom vypnutý. Počas prestávok medzi zapnutím a chodom motora musí mať čas vychladnúť. Presne tak fungujú bezkomutátorové motory vo zdvíhacích mechanizmoch, elektrických holiacich strojčekoch, fénoch a iných moderných elektrických zariadeniach.

Odpor vinutia motora súvisí s účinnosťou elektrárne. Maximálna účinnosť možno dosiahnuť s najnižším odporom vinutia.

Maximálne prevádzkové napätie- toto je maximálna hodnota napätia, ktorú možno použiť na vinutie statora elektrárne. Maximálne prevádzkové napätie priamo súvisí s maximálna rýchlosť motora a maximálnej hodnoty prúdu vinutia. Maximálna hodnota prúdu vinutia je obmedzená možnosťou prehriatia vinutia. Z tohto dôvodu je voliteľná, ale odporúčaná prevádzková podmienka pre elektromotory záporná teplota životné prostredie. Umožňuje výrazne kompenzovať prehriatie elektrárne a predĺžiť dobu jej prevádzky.

Maximálny výkon motora je maximálny výkon, ktorý systém dokáže dosiahnuť za niekoľko sekúnd. To stojí za zváženie dlhá práca elektromotor zapnutý maximálny výkon nevyhnutne povedie k prehriatiu systému a poruche jeho prevádzky.

Menovitý výkon je výkon, ktorý možno vyvinúť Power Point počas periodicky povolenej doby prevádzky deklarovanej výrobcom (jedna aktivácia).

Uhol fázového predstihu je zabezpečený v elektromotore kvôli potrebe kompenzovať oneskorenie spínania fázy.

Nazýva sa jednosmerný motor Elektrický motor, napájaný jednosmerným prúdom. V prípade potreby získajte motor s vysokým krútiacim momentom a relatívne nízkymi otáčkami. Konštrukčne sú Inrunners jednoduchšie vďaka tomu, že ako puzdro môže slúžiť stacionárny stator. Je možné naň namontovať upevňovacie zariadenia. V prípade Outrunnerov sa otáča celý exteriér. Motor je upevnený pomocou pevnej osi alebo statorových častí. V prípade kolesového motora sa upevnenie uskutočňuje na pevnej osi statora, drôty sú vedené k statoru cez dutú os menšiu ako 0,5 mm.

Nazýva sa striedavý motor elektromotor poháňaný striedavým prúdom. Existujú nasledujúce typy striedavých motorov:

Nechýba ani UKM (univerzálny komutátorový motor) s funkciou prevádzky na striedavý aj jednosmerný prúd.

Ďalším typom motora je krokový motor s konečným počtom polôh rotora. Určitá špecifikovaná poloha rotora je fixovaná dodávaním energie do potrebných zodpovedajúcich vinutí. Keď sa z jedného vinutia odstráni napájacie napätie a prenesie sa na ostatné, dôjde k procesu prechodu do inej polohy.

Striedavý motor pri napájaní cez priemyselnú sieť zvyčajne nedosahuje rýchlosť otáčania viac ako tri tisíce otáčok za minútu. Z tohto dôvodu v prípade potreby získajte viac vysoké frekvencie Použitý je komutátorový motor, ktorého ďalšími výhodami je ľahkosť a kompaktnosť pri zachovaní potrebného výkonu.

Niekedy sa používa aj špeciálny prevodový mechanizmus nazývaný multiplikátor, ktorý mení kinematické parametre zariadenia na požadované technické ukazovatele. Komutátorové jednotky niekedy zaberajú až polovicu priestoru celého motora, preto sa striedavé elektromotory zmenšujú a odľahčujú použitím frekvenčného meniča a niekedy vďaka prítomnosti siete so zvýšenou frekvenciou až 400 Hz.

Akýkoľvek zdroj asynchrónny motor striedavý prúd je výrazne vyšší ako kolektorový prúd. Je to určené stav izolácie vinutí a ložísk. Synchrónny motor sa pri použití meniča a snímača polohy rotora považuje za elektronický analóg klasického kartáčovaného motora, ktorý podporuje prevádzku jednosmerným prúdom.

Bezkefkový jednosmerný motor. Všeobecné informácie a dizajn zariadenia

Bezkartáčový jednosmerný motor sa tiež nazýva trojfázový bezkomutátorový jednosmerný motor. Ide o synchrónne zariadenie, ktorého princíp činnosti je založený na samosynchronizovanej regulácii frekvencie, vďaka čomu dochádza k vektorovému riadeniu (na základe polohy rotora) magnetické pole stator.

Regulátory motora tohto typu sú často napájané konštantné napätie, podľa čoho dostali svoje meno. V anglickej technickej literatúre sa ventilový motor nazýva PMSM alebo BLDC.

Bezkomutátorový elektromotor bol vytvorený predovšetkým na optimalizáciu výkonu akýkoľvek jednosmerný motor všeobecne. TO aktuátor Takéto zariadenie (najmä vysokorýchlostný mikropohon s presným polohovaním) malo veľmi vysoké požiadavky.

To možno viedlo k použitiu takýchto špecifických zariadení na jednosmerný prúd, bezkartáčových trojfázové motory, tiež nazývaný BLDC. Dizajnovo sú takmer totožné synchrónne motory striedavý prúd, kde k otáčaniu magnetického rotora dochádza v bežnom vrstvenom statore za prítomnosti trojfázových vinutí a počet otáčok závisí od napätia a zaťaženia statora. Na základe určitých súradníc rotora sa prepínajú rôzne statorové vinutia.

Bezkomutátorové jednosmerné motory môžu existovať bez akýchkoľvek samostatných snímačov, niekedy sú však prítomné na rotore, ako napríklad Hallov snímač. Ak zariadenie funguje bez prídavného snímača, potom statorové vinutia slúžia ako upevňovací prvok. Potom prúd vzniká v dôsledku otáčania magnetu, keď rotor indukuje EMF vo vinutí statora.

Ak je jedno z vinutí vypnuté, indukovaný signál sa zmeria a ďalej spracuje, avšak tento princíp fungovania nie je možný bez profesora na spracovanie signálu. Ale na spätný chod alebo brzdenie takéhoto elektromotora nie je potrebný mostíkový obvod - bude stačiť dodávať riadiace impulzy v opačnom poradí do vinutí statora.

Vo VD (spínaný motor) je induktor vo forme permanentného magnetu umiestnený na rotore a vinutie kotvy je na statore. Na základe polohy rotora, generuje sa napájacie napätie všetkých vinutí elektrický motor. Keď sa v takýchto konštrukciách použije kolektor, jeho funkciu bude vykonávať polovodičový spínač v motore spínača.

Hlavným rozdielom medzi synchrónnymi a ventilovými motormi je ich samosynchronizácia pomocou DPR, ktorá určuje proporcionálnu rýchlosť otáčania rotora a poľa.

Bezkartáčové jednosmerné motory sa najčastejšie používajú v nasledujúcich oblastiach:

stator

Toto zariadenie má klasický dizajn a pripomína rovnaké zariadenie asynchrónny stroj. Zahŕňa medené jadro vinutia(uložené po obvode v drážkach), ktoré určuje počet fáz, a puzdro. Sínusová a kosínusová fáza zvyčajne postačuje na otáčanie a samospustenie, avšak motor ventilu je často vytvorený ako trojfázový alebo dokonca štvorfázový.

Elektromotory so spätným chodom elektromotorická sila Podľa typu uloženia závitov na vinutí statora sú rozdelené do dvoch typov:

• sínusový tvar;
• lichobežníkový tvar.

V zodpovedajúcich typoch motorov sa elektrický fázový prúd tiež mení podľa spôsobu napájania, sínusovo alebo lichobežníkovo.

Rotor

Rotor je zvyčajne vyrobený z permanentných magnetov s množstvom párov pólov od dvoch do ôsmich, ktoré sa striedajú zo severu na juh alebo naopak.

Feritové magnety sa považujú za najbežnejšie a najlacnejšie na výrobu rotora, ale ich nevýhodou je nízka úroveň magnetickej indukcie, preto sa takéto materiály v súčasnosti nahrádzajú zariadeniami vyrobenými zo zliatin rôznych prvkov vzácnych zemín, pretože môžu poskytnúť vysoký stupeň magnetická indukcia, ktorá zase umožňuje zmenšiť veľkosť rotora.

DPR

Poskytuje snímač polohy rotora spätná väzba. Na základe princípu činnosti je zariadenie rozdelené do nasledujúcich podtypov:

• indukčné;
• fotoelektrické;
• Hallov senzor.

Posledný typ si získal najväčšiu obľubu vďaka svojmu takmer absolútne vlastnosti bez zotrvačnosti a schopnosť zbaviť sa oneskorení v spätnoväzbových kanáloch na základe polohy rotora.

Riadiaci systém

Riadiaci systém pozostáva z výkonových spínačov, niekedy aj z tyristorov alebo výkonových tranzistorov, vrátane izolovaného hradla, vedúceho k zostave prúdového alebo napäťového meniča. Najčastejšie sa implementuje proces správy týchto kľúčov pomocou mikrokontroléra, čo si vyžaduje obrovské množstvo výpočtových operácií na ovládanie motora.

Princíp činnosti

Činnosť motora spočíva v tom, že regulátor spína určitý počet statorových vinutí tak, že vektor magnetických polí rotora a statora je ortogonálny. Použitie PWM (modulácia šírky impulzu) Regulátor riadi prúd pretekajúci motorom a reguluje krútiaci moment pôsobiaci na rotor. Smer tohto pôsobiaceho momentu je určený značkou uhla medzi vektormi. Pri výpočtoch sa používajú elektrické stupne.

Spínanie by sa malo robiť tak, aby sa F0 (budiaci tok rotora) udržiaval konštantný vzhľadom na tok kotvy. Spolupôsobením takéhoto budenia a toku kotvy vzniká krútiaci moment M, ktorý má tendenciu otáčať rotor a paralelne zabezpečiť zhodu budenia a toku kotvy. Keď sa však rotor otáča, dochádza k prepínaniu rôzne vinutia pod vplyvom snímača polohy rotora, v dôsledku čoho sa tok kotvy otáča smerom k ďalšiemu kroku.

V takejto situácii sa výsledný vektor posunie a stane sa stacionárnym vzhľadom na tok rotora, čo zase vytvorí potrebný krútiaci moment na hriadeli elektromotora.

Ovládanie motora

Ovládač bezkartáčový elektromotor jednosmerný prúd reguluje krútiaci moment pôsobiaci na rotor, čím sa mení hodnota modulácie šírky impulzov. Spínanie je riadené a vykonávané elektronicky na rozdiel od bežného brúseného jednosmerného motora. Bežné sú aj riadiace systémy, ktoré implementujú moduláciu šírky impulzu a algoritmy riadenia šírky impulzu pre pracovný tok.

Vektorovo riadené motory poskytujú najširší známy rozsah riadenia vlastnú rýchlosť. Regulácia tejto rýchlosti, ako aj udržiavanie spojenia toku pri požadovaná úroveň, dochádza vďaka frekvenčnému meniču.

Charakteristickým znakom regulácie elektrického pohonu na základe vektorového riadenia je prítomnosť riadených súradníc. Sú v stacionárnom systéme a premeniť na rotačné, zvýraznenie konštantnej hodnoty úmernej riadeným parametrom vektora, vďaka čomu sa vytvorí riadiaca akcia a potom spätný prechod.

Napriek všetkým výhodám takéhoto systému je sprevádzaný aj nevýhodou v podobe obtiažnosti ovládania zariadenia na reguláciu rýchlosti v širokom rozsahu.

Výhody a nevýhody

V súčasnosti je v mnohých odvetviach tento typ motora veľmi žiadaný, pretože bezkomutátorový jednosmerný elektromotor v sebe spája takmer všetky naj najlepšie vlastnosti bezkontaktné a iné typy motorov.

Nesporné výhody ventilového motora sú:

Napriek významným pozitívnym aspektom, bezkomutátorový jednosmerný motor Existuje aj niekoľko nevýhod:

Na základe vyššie uvedeného a nedostatočného rozvoja moderná elektronika v regióne mnohí stále veria vhodné použitie klasický asynchrónny motor s frekvenčným meničom.

Trojfázový bezkomutátorový jednosmerný motor

Tento typ motora má vynikajúce vlastnosti, najmä ak je riadený snímačmi polohy. Ak sa moment odporu mení alebo je úplne neznámy a tiež ak je potrebné dosiahnuť vyšší rozbehový krútiaci moment používa sa senzorové ovládanie. Ak sa snímač nepoužíva (zvyčajne vo ventilátoroch), ovládanie umožňuje zaobísť sa bez káblovej komunikácie.

Vlastnosti ovládania trojfázového bezkomutátorového motora bez snímača polohy:

Funkcie ovládania trojfázový bezkomutátorový motor s polohovým snímačom na príklade Hallovho snímača:

Záver

Bezkomutátorový jednosmerný motor má mnoho výhod a stane sa hodná voľba na použitie odborníkmi aj bežnými ľuďmi.

Bezkartáčové motory

Bezuhlíkové elektromotory prišli do modelovania relatívne nedávno, v posledných 5-7 rokoch. Na rozdiel od kartáčovaných motorov sú napájané trojfázovým striedavým prúdom. Bezuhlíkové motory pracujú efektívne v širšom rozsahu otáčok a majú vyššiu účinnosť. Konštrukcia motora je jednoduchšia, nemá kefovú zostavu a nie je potrebná údržbu. Dá sa povedať, že bezkomutátorové motory sa prakticky neopotrebujú. Náklady na bezkomutátorové motory sú o niečo vyššie ako náklady na kefové motory. Je to spôsobené tým, že všetky bezkomutátorové motory sú vybavené ložiskami a spravidla sú vyrobené kvalitnejšie. Cenový rozdiel medzi dobrým brúseným motorom a bezkomutátorovým motorom podobnej triedy však nie je taký veľký.

Podľa návrhu sú bezkomutátorové motory rozdelené do dvoch skupín: inrunner (vyslovuje sa „inrunner“) a outrunner (vyslovuje sa „outrunner“). Motory prvej skupiny majú vinutia umiestnené na vnútornom povrchu krytu a vo vnútri sa otáča magnetický rotor. Motory druhej skupiny - „outrunners“, majú vo vnútri motora stacionárne vinutia, okolo ktorých sa otáča puzdro s permanentnými magnetmi umiestnenými na jeho vnútornej stene. Počet magnetových pólov používaných v bezkomutátorových motoroch sa môže líšiť. Podľa počtu pólov môžete posúdiť krútiaci moment a otáčky motora. Motory s dvojpólovými rotormi majú najvyššiu rýchlosť otáčania s najnižším krútiacim momentom. Podľa návrhu môžu byť tieto motory iba „inrunners“. Takéto motory sa často predávajú s planétové prevodovky, pretože ich rýchlosť je príliš vysoká na priame otáčanie vrtule. Niekedy sa takéto motory používajú bez prevodovky - napríklad sú inštalované na pretekárskych modeloch lietadiel. Motory s viacerými pólmi majú nižšiu rýchlosť otáčania, ale väčší krútiaci moment. Takéto motory umožňujú použitie vrtúľ s veľkým priemerom, bez potreby použitia prevodoviek. Vo všeobecnosti vrtule s veľkým priemerom a malým stúpaním poskytujú pri relatívne nízkej rýchlosti otáčania väčší ťah, ale dodávajú modelu nízku rýchlosť, zatiaľ čo vrtule s malým priemerom a veľkým stúpaním znižujú vysoká rýchlosť poskytujú vysokú rýchlosť s relatívne malým ťahom. Viacpólové motory sú teda ideálne pre modely, ktoré vyžadujú vysoký pomer ťahu a hmotnosti, a dvojpólové motory bez prevodovky sú vhodné pre vysokorýchlostné modely. Ak chcete presnejšie vybrať motor a vrtuľu pre konkrétny model, môžete použiť špeciálny program MotoCalc.

Keďže bezkomutátorové motory sú napájané striedavým prúdom, na prevádzku potrebujú špeciálny ovládač (regulátor), ktorý premieňa jednosmerný prúd z batérií na striedavý. Regulátory pre bezkomutátorové motory sú programovateľné zariadenie, ktoré vám umožní všetko životne ovládať dôležité parametre motora. Umožňujú nielen meniť rýchlosť a smer chodu motora, ale aj zabezpečiť podľa potreby plynulé, resp. náhly štart, obmedzenie maximálneho prúdu, funkcia „brzdy“ a množstvo ďalších jemných nastavení motora podľa potrieb modelára. Na programovanie ovládača sa používajú zariadenia na pripojenie k počítaču alebo v teréne pomocou vysielača a špeciálnej prepojky.

Existuje veľa výrobcov bezkomutátorových motorov a regulátorov pre nich. Bezuhlíkové motory sa tiež veľmi líšia v dizajne a veľkosti. navyše samovýroba Bezkomutátorové motory založené na častiach z CD mechaník a iných priemyselných bezkomutátorových motorov sa v posledných rokoch stali celkom bežnými. Možno práve z tohto dôvodu dnes bezkomutátorové motory nemajú ani takú približnú všeobecná klasifikácia ako ich zberateľskí kolegovia. Stručne to zhrnieme. Dnes sa komutátorové motory používajú najmä na lacných hobby modeloch, príp športové modely vstupný level. Tieto motory sú lacné, ľahko ovládateľné a naďalej sú najobľúbenejším typom modelu elektrického motora. Nahrádzajú ich bezkomutátorové motory. Jediným limitujúcim faktorom zatiaľ zostáva ich cena. Spolu s regulátorom stojí bezkomutátorový motor o 30-70% viac. Ceny elektroniky a motorov však klesajú a postupné vytláčanie kefovaných elektromotorov z modelingu je len otázkou času.

AVR492: Bezuhlíkové ovládanie jednosmerného motora s AT90PWM3

Charakteristické rysy:

• Všeobecné informácie o BLDC
• Používa regulátor výkonového stupňa
• Implementácia hardvéru
• Vzorový kód

Úvod

Táto aplikačná poznámka popisuje, ako implementovať riadenie bezkomutátorového jednosmerného motora (BLDC) pomocou snímačov polohy založených na mikrokontroléri AT90PWM3 AVR.

Vysokovýkonné jadro mikrokontroléra AVR, ktoré obsahuje regulátor výkonového stupňa, umožňuje implementáciu riadiaceho zariadenia pre vysokorýchlostný bezkomutátorový jednosmerný motor.

IN tento dokument je uvedený krátky popis princípu činnosti bezkomutátorového jednosmerného motora a podrobne je diskutované ovládanie BLDC motora v dotykovom režime a tiež je uvedený popis schematický diagram referenčný dizajn ATAVRMC100, na ktorom sú založené tieto aplikačné poznámky.

Diskutuje sa aj o softvérovej implementácii so softvérovo implementovanou regulačnou slučkou založenou na PID regulátore. Na riadenie spínacieho procesu sa predpokladá, že sa používajú iba snímače polohy založené na Hallovom jave.

Princíp fungovania

Oblasti použitia BLDC motorov neustále narastajú, s čím súvisí množstvo ich výhod:

1. Neexistuje žiadna montáž rozdeľovača, čo zjednodušuje alebo dokonca eliminuje údržbu.
2. Generácia viac nízky level akustický a elektrický šum v porovnaní s univerzálnymi kartáčovanými jednosmernými motormi.
3. Schopnosť pracovať v nebezpečnom prostredí (s horľavými produktmi).
4. Dobrý pomer hmotnostných vlastností a výkonu...

Motory tohto typu sa vyznačujú nízkou zotrvačnosťou rotora, pretože vinutia sú umiestnené na statore. Spínanie je riadené elektronicky. Komutačné momenty sa určujú buď z informácií zo snímačov polohy alebo meraním spätného emf generovaného vinutiami.

Pri riadení pomocou snímačov sa BLDC vo všeobecnosti skladá z troch hlavných častí: stator, rotor a Hallove snímače.

Stator klasického trojfázového BLDC motora obsahuje tri vinutia. V mnohých motoroch sú vinutia rozdelené do niekoľkých sekcií, čo znižuje zvlnenie krútiaceho momentu.

Obrázok 1 znázorňuje elektrický ekvivalentný obvod statora. Skladá sa z troch vinutí, z ktorých každé obsahuje tri prvky zapojené do série: indukčnosť, odpor a spätné emf.

Obrázok 1. Elektrická schéma výmena statora (tri fázy, tri vinutia)

BLDC rotor pozostáva z párneho počtu permanentných magnetov. Počet magnetických pólov v rotore tiež ovplyvňuje veľkosť kroku otáčania a zvlnenie krútiaceho momentu. Ako veľká kvantita pólov, čím menšia je veľkosť kroku otáčania a tým menšia pulzácia krútiaceho momentu. Môže byť použité permanentné magnety s 1..5 párom palíc. V niektorých prípadoch sa počet pólových párov zvýši na 8 (obrázok 2).

Obrázok 2. Stator a rotor trojfázového BLDC s tromi vinutiami

Vinutia sú inštalované stacionárne a magnet sa otáča. Rotor BLDC je v porovnaní s bežným rotorom ľahší. univerzálny motor jednosmerný prúd, v ktorom sú vinutia umiestnené na rotore.

Hallov senzor

Na posúdenie polohy rotora sú v kryte motora zabudované tri Hallove snímače. Snímače sú inštalované pod uhlom 120° voči sebe. Pomocou týchto snímačov je možné vykonať 6 rôznych prepnutí.

Prepínanie fáz závisí od stavu Hallových snímačov.

Prívod napájacích napätí do vinutí sa mení po zmene stavov výstupov Hallových snímačov. o správne prevedenie Pri synchronizovanej komutácii zostáva krútiaci moment približne konštantný a vysoký.

Obrázok 3. Signály Hallovho snímača počas otáčania

Prepínanie fáz

Pre účely zjednodušeného popisu činnosti trojfázového BLDC budeme uvažovať iba o jeho verzii s tromi vinutiami. Ako je uvedené vyššie, fázové prepínanie závisí od výstupných hodnôt Hallových senzorov. Pri správnom privedení napätia na vinutia motora sa vytvorí magnetické pole a spustí sa rotácia. Najčastejšie a jednoduchým spôsobom Ovládanie spínania používané na ovládanie BLDC je obvod zapnutia a vypnutia, kde je vinutie buď vodivé alebo nie. Naraz môžu byť napájané iba dve vinutia a tretie zostáva odpojené. Pripojenie vinutí k napájacím zberniciam spôsobuje únik elektrický prúd. Táto metóda nazývané lichobežníkové spínanie alebo blokové spínanie.

Na ovládanie BLDC sa používa napájacia kaskáda pozostávajúca z 3 polovičných mostíkov. Schéma výkonového stupňa je znázornená na obrázku 4.

Obrázok 4. Výkonový stupeň

Na základe načítaných hodnôt Hallových senzorov sa určí, ktoré kľúče by mali byť zatvorené.