Як керувати обертами безколекторних двигунів. У чому різниця між колекторними та безколекторними моторами

09.04.2019

Опубликовано 19.03.2013

Цією статтею я починаю цикл публікацій про безколекторні двигуни постійного струму. Доступною мовою опишу загальні відомості, пристрій, алгоритми керування безколекторним двигуном. Будуть розглянуті різні типидвигунів, наведено приклади підбору параметрів регуляторів. Опишу пристрій та алгоритм роботи регулятора, методику вибору силових ключів та основних параметрів регулятора. Логічним завершенням публікацій буде схема регулятора.

Безколекторні двигуни набули широкого поширення завдяки розвитку електроніки і, у тому числі, завдяки появі недорогих силових транзисторних ключів. Також важливу роль відіграла поява потужних неодимових магнітів.

Однак не варто вважати безколекторний двигун новинкою. Ідея біс колекторного двигуназ'явилася на зорі електрики. Але через неготовність технологій чекала свого часу до 1962 року, коли з'явився перший комерційний безколекторний двигун постійного струму. Тобто. вже понад півстоліття існують різні серійні реалізації цього електроприводу!

Трохи термінології

Безколекторні двигуни постійного струму називають також вентильними, в зарубіжній літературі BLDCM (BrushLes Direct Current Motor) або PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor).

Конструктивно безколекторний двигун складається з ротора з постійними магнітами та статора з обмотками. Звертаю Вашу увагу на те, що в колекторному двигуні навпаки обмотки знаходяться на роторі. Тому, далі у тексті ротор – магніти, статор – обмотки.

Для керування двигуном застосовується електронний регулятор. У зарубіжній літературі Speed Controller чи ESC (Electronic speed control).

Що таке безколекторний двигун?

Зазвичай люди, зіштовхуючись із чимось новим, шукають аналогії. Іноді доводиться чути фрази "ну це як синхронник", або ще гірше "він схожий на кроковик". Оскільки більшість безколекторних двигунів трифазні, це ще більше плутає, що призводить до неправильної думки про те, що регулятор "годує" двигун змінним 3x фазним струмом. Усе сказане вище відповідає дійсності лише частково. Справа в тому, що синхронними можна назвати всі двигуни, крім асинхронних. Усі двигуни постійного струму є синхронними із самосинхронізацією, але їх принцип дії відрізняється від синхронних двигунів змінного струму, у яких самосинхронізація відсутня Як кроковий безколекторний двигун також, напевно, зможе працювати. Але тут така справа: цегла вона теж може літати... правда, недалеко, бо для цього не призначено. Як кроковий двигун більше підійде вентильний реактивний двигун.

Спробуємо розібратися, що є безколекторним двигуном постійного струму (Brushles Direct Current Motor). У цій фразі вже криється відповідь – це двигун постійного струму без колектора. Функції колектора виконує електроніка.

Переваги і недоліки

З конструкції двигуна видаляється досить складний важкий і вогнетривкий вузол – колектор, що вимагає обслуговування. Конструкція двигуна значно спрощується. Двигун виходить легшим і компактнішим. Значно зменшуються втрати на комутацію, оскільки контакти колектора та щітки замінюються. електронними ключами. У результаті отримуємо електродвигун з найкращими показникамиККД та показником потужності на кілограм власної ваги, з найбільшим діапазоном зміни швидкості обертання. На практиці безколекторні двигунигріються менше, ніж їхні колекторні брати. Переносять велике навантаженняна момент. Застосування потужних неодимових магнітів зробили безколекторні двигуни ще компактнішими. Конструкція безколекторного двигуна дозволяє експлуатувати його у воді та агресивних середовищах (зрозуміло, тільки двигун, регулятор мочити буде дуже дорого). Безколекторні двигуни практично не створюють радіоперешкод.

Єдиним недоліком вважають складний дорогий електронний блоккерування (регулятор або ESC). Однак, якщо ви хочете керувати оборотами двигуна, без електроніки не обійтися. Якщо вам не треба керувати обертами безколекторного двигуна, без електронного блоку управління все одно не обійтись. Безколекторний двигун без електроніки просто залізниця. Немає можливості подати на нього напругу і досягти нормального обертання як у інших двигунів.

Що відбувається у регуляторі безколекторного двигуна?

Для того щоб зрозуміти, що відбувається в електроніці регулятора, що управляє безколекторним двигуном, повернемося трохи назад і спочатку розберемося, як працює колекторний двигун. Зі шкільного курсу фізики пам'ятаємо, як магнітне поле діє на рамку зі струмом. Рамка зі струмом обертається у магнітному полі. У цьому вона обертається постійно, а повертається до певного становища. Для того, щоб відбувалося безперервне обертання, потрібно перемикати напрямок струму в рамці в залежності від положення рамки. У нашому випадку рамка зі струмом – це обмотка двигуна, а перемиканням займається колектор – пристрій зі щітками та контактами. Пристрій найпростішого двигуна дивись на малюнку.

Те саме робить і електроніка, що управляє безколекторним двигуном – у потрібні моменти підключає постійну напругу на потрібні обмотки статора.

Датчики положення, двигуни без датчиків

Зі сказаного вище важливо усвідомити, що подавати напругу на обмотки двигуна потрібно в залежності від положення ротора. Тому електроніка має вміти визначати положення ротора двигуна. . Для цього застосовуються датчики положення. Вони можуть бути різного типу, оптичні, магнітні і т.д. Нині дуже поширені дискретні датчики з урахуванням ефекту Холла (наприклад SS41). У трифазному безколекторному двигуні використовується 3 датчики. Завдяки таким датчикам електронний блок управління завжди знає, в якому положенні знаходиться ротор і які обмотки подавати напругу в кожний момент часу. Пізніше буде розглянуто алгоритм керування трифазним безколекторним двигуном.

Існують безколекторні двигуни, які не мають датчиків. У таких двигунах положення ротора визначається шляхом вимірювання напруги на незадіяній в Наразічасу обмотування. Ці методи також будуть розглянуті пізніше. Слід звернути увагу на суттєвий момент: цей спосіб є актуальним тільки при обертанні двигуна. Коли двигун не обертається або обертається повільно, такий метод не працює.

У яких випадках застосовують безколекорні двигуни з датчиками, а в яких – без датчиків? У чому їхня відмінність?

Двигуни з датчиками положення кращі з технічної точки зору. Алгоритм керування такими двигунами значно простіше. Однак є і свої мінуси: потрібно забезпечити живлення датчиків та прокладання проводів від датчиків у двигуні до електроніки, що управляє; у разі виходу з ладу одного з датчиків двигун припиняє роботу, а заміна датчиків, як правило, вимагає розбирання двигуна.

У тих випадках, коли конструктивно неможливо розмістити датчики в корпусі двигуна використовують двигуни без датчиків. Конструктивно такі двигуни практично не відрізняються від двигунів із датчиками. А ось електронний блок має вміти керувати двигуном без датчиків. При цьому блок управління повинен відповідати характеристикам конкретної моделідвигуна.

Якщо двигун повинен стартувати із суттєвим навантаженням на валу двигуна (електротранспорт, підйомні механізми тощо) – застосовують двигуни з датчиками.
Якщо двигун стартує без навантаження на валу (вентиляція, повітряний гвинт, застосовується відцентрова муфта зчеплення тощо), можна застосовувати двигуни без датчиків. Запам'ятайте, що двигун без датчиків положення повинен стартувати без навантаження на валу. Якщо ця умова не дотримується, слід використовувати двигун із датчиками. Крім того, в момент старту двигуна без датчиків можливі обертальні коливання осі двигуна різні сторони. Якщо це критично для Вашої системи, використовуйте двигун із датчиками.

Три фази

Трифазні безколекторні двигуни придбали найбільшого поширення. Але можуть бути і одне, двох, трьох і більше фазними. Чим більше фаз, тим плавніше обертання магнітного поля, але й складніша система управління двигуном. 3-х фазна система найбільш оптимальна за співвідношенням ефективність/складність, тому й набула такого широкого поширення. Далі розглядатиметься лише трифазна схема, як найпоширеніша. Фактично фази – це обмотки двигуна. Тому якщо сказати "трьохобмотковий", думаю, це теж буде правильно. Три обмотки з'єднуються за схемою "зірка" або "трикутник". Трифазний безколекторний двигун має три дроти – висновки обмоток, див. рисунок.

Двигуни з датчиками мають додаткових 5 проводів (2-живлення датчиків положення, та 3 сигнали від датчиків).

У трифазній системі у кожний момент часу напруга подається на дві з трьох обмоток. Таким чином, є 6 варіантів подачі постійної напруги на обмотки двигуна, як показано нижче.

Безколекторний двигун постійного струму має на статорі трифазну обмотку і постійний магніт на роторі. Магнітне поле, що обертається, створюється обмоткою статора, при взаємодії з яким магнітний ротор приходить в рух. Для створення обертового магнітного поля на обмотку статора подається система трифазної напруги, яка може мати різну формута формується у різний спосіб. Формування напруги живлення (комутація обмоток) для безколекторного двигуна постійного струму проводитися спеціалізованими блоками електроніки - контролером двигуна.

Замовити безколекторний двигуну нашому каталозі

У найпростішому випадку попарно обмотки підключаються до джерела постійної напруги і в міру того як ротор повертається в напрямку вектора магнітного поля обмотки статора проводиться підключення напруги до іншої пари обмоток. Вектор магнітного поля статора при цьому займає інше положення та обертання ротора продовжується. Для визначення потрібного моментуПідключення наступних обмоток використовується датчик положення ротора, найчастіше використовуються датчики Холла.

Можливі варіанти та спеціальні випадки

Безколекторні двигуни, що випускаються зараз, можуть мати різну конструкцію.

По виконанню статорної обмоткиможна виділити двигуни з класичною обмоткою, намотаною на сталевий сердечник, і двигуни з порожнистою циліндричною обмоткою без сталевого сердечника. Класична обмотка має значно більшою індуктивністю, ніж порожниста циліндрична обмотка, і відповідно до більшої постійної часу. Через це з одного боку, порожниста циліндрична обмотка допускає більш динамічну зміну струму (а, отже, і моменту), з іншого боку при роботі від контролера двигуна, що використовує ШІМ-модуляцію невисокої частоти для згладжування пульсацій струму, потрібні дроселі, що фільтрують, більшого номіналу (а відповідно і більшого розміру). Крім того, класична обмотка, як правило, має помітно більший моментмагнітної фіксації, а також менший ККД, ніж порожниста циліндрична обмотка.

Ще одна відмінність, за якою поділяються різні моделідвигунів – це взаємне розташування ротора та статора – існують двигуни з внутрішнім ротором та двигуни з зовнішнім ротором. Двигуни з внутрішнім ротором, як правило, мають вищі швидкості та менший момент інерції ротора, ніж моделі із зовнішнім ротором. Завдяки цьому двигуни з внутрішнім ротором мають більш високу динаміку. Двигуни із зовнішнім ротором часто мають дещо більший номінальний момент при тому самому зовнішньому діаметрі двигуна.

Відмінності від інших типів двигунів

Відмінності від колекторних ДПТ. Розміщення обмотки на роторі дозволило відмовитися від щіток і колектора і тим самим позбутися рухомого електричного контактущо значно знижує надійність ДПТ з постійними магнітами З цієї ж причини швидкість у безколекторних двигунів, як правило, значно вища, ніж у ДПТ із постійними магнітами. З одного боку, це дозволяє збільшити питому потужність безколекторного двигуна, з іншого боку не для всіх застосувань така висока швидкістьє дійсно необхідною

Відмінності від синхронних двигунів із постійними магнітами. Синхронні двигуни з постійними магнітами на роторі дуже схожі на безколекторні ДПТ за конструкцією, проте є ряд відмінностей. По-перше термін синхронний двигун поєднує в собі багато різних видівдвигунів, частина з яких призначені для безпосередньої роботи від стандартної мережі змінного струму, інша частина (наприклад, синхронні серводвигуни) може працювати тільки від перетворювачів частоти (контролерів двигунів). Безколекторні двигуни, хоч і мають на статорі трифазну обмотку, не допускають безпосередню роботу від напруги, і обов'язково вимагають наявності відповідного контролера. Крім того, синхронні двигуни припускають живлення напругою синусоїдальної форми в той час як безколекторні двигуни допускають живлення змінною напругою ступінчастої форми (блочна комутація) і навіть припускають його використання в номінальних режимах роботи.

Коли потрібний безколекторний двигун?

Відповідь на це питання досить проста – у тих випадках, коли вона має перевагу перед іншими типами двигунів. Так, наприклад, практично неможливо обійтися без безколекторного двигуна у застосуваннях, де потрібні великі швидкостіобертання: понад 10000 об/хв. Виправдано застосування безколекторних двигунів також у тих випадках, коли потрібен високий термін служби двигуна. У тих випадках, коли потрібно застосовувати збірку з двигуна з редуктором, однозначно виправдано застосування низькошвидкісних безколекторних двигунів (з великим числом полюсів). Високошвидкісні безколекторні двигуни в цьому випадку матимуть швидкість вищу, ніж гранично допустима швидкістьредуктора, і з цієї причини не буде можливості використовувати їхню потужність повністю. Для застосування, де потрібне максимально просте керування двигуном (без використання контролера двигуна) природним вибором буде колекторний ДПТ.

З іншого боку, в умовах підвищеної температуриабо підвищеної радіації проявляється слабке місцебезколекторні двигуни – датчики Холла. Стандартні моделі датчиків Холла мають обмежену стійкість до радіації та діапазон робочих температур. Якщо в подібному застосуванні все ж таки є необхідність використовувати безколекторний двигун, то неминучими стають замовлення виконання із заміною датчиків Холла на більш стійкі до зазначених факторів, що збільшує ціну двигуна та терміни постачання.

Напевно задавалася питанням, чим відрізняється такий двигун від інших двигунів, наприклад від тих, що стоять в свердлильних верстатах. Двигуни, встановлені в не дуже потужних верстатах, зазвичай не іскрять, і працюють вони не так шумно, як той же дриль, що володіє меншою ніж верстат потужністю.

У чому ж справа? Справа в тому що двигун із щітками - це колекторний двигун, а двигун без щіток - безколекторний. Для вирішення різних завдань підійде свій тип двигуна десь краще підійдеколекторний, а десь можна встановити лише безколекторний.

Колекторний двигун

Двигун колекторний має, як правило, всього два дроти живлення, він простий в управлінні, достатньо регулювати постійну або змінну напругу живлення і обороти змінюватимуться відповідно. Керувати колекторним двигуном можна навіть за допомогою нехитрого димера. Головна перевага колекторного двигуна - високі обороти (десятки тисяч за хвилину) при високому моменті, що крутить.

Принцип роботи колекторного двигуна дуже простий. По суті, ротор його є набір мідних рамок в магнітопроводі, які по черзі комутуються до джерела живлення на колекторно-щітковому вузлі. Статор може бути як з постійних магнітів, так і з обмоткою, що живиться від того ж джерела, що і ротор, або від окремого джерела, а іноді статор і ротор включені в єдиний послідовний ланцюг (наприклад двигуни пральних машинок-автоматів).

На кожну з секцій обмотки ротора через колекторно-щітковий вузол, почергово, в процесі обертання ротора, подається. електричний струм, в результаті ротор перемагнічується, набуваючи чітко виражених північних і південних магнітних полюсів, завдяки яким і відбувається обертання ротора всередині статора (полюси ротора виштовхуються полюсами статора, потім ротор далі перемагнічується і знову виштовхується). Оскільки ротор щоразу комутується до джерела живлення черговою секцією, обертання не зупиняється, доки на колектор подається живлення.

Основний недолік колекторного двигуна

Оберти колекторного двигуна дуже зручно регулювати, але коли вони досить високі, щітки даються взнаки. Оскільки щітки постійно щільно прилягають до колектора, на високих оборотахвони швидко зношуються, згодом так чи інакше засмічуються, і зрештою починають іскрити.

Зношування щіток, і взагалі колекторно-щіткового вузла, веде до зниження ефективності колекторного двигуна. Таким чином, сам колекторно-щітковий вузол - це і є головний недолікколекторних двигунів. Сьогодні від колекторних двигунів намагаються відмовлятися на користь безщіткових крокових.

У безколекторного двигуна немає колектора, ні щіток. Найпростіший прикладбезколекторного двигуна - асинхронний трифазний двигун з ротором типу "білизна клітина". Ще один приклад безколекторного двигуна - більш сучасний. кроковий двигун із магнітним ротором. Обмотки статора безколекторного двигуна самі перемагнічуються так, щоб ротор постійно розгортався і таким чином безперервно обертався.

Найчастіше сучасні безколекторні двигуни оснащуються датчиком положення ротора, за сигналами якого працює регулятор швидкості обертання двигуна. Сигнал з датчика положення ротора передається на процесор більше 100 разів на секунду, в результаті виходить точне позиціонування ротора і високий момент, що крутить. Бувають, звичайно, безколекторні двигуни і без датчика положення ротора, яскравий приклад - той самий асинхронний трифазний мотор. Мотори без датчика положення коштують дешевше, ніж з датчиком.

Переваги безколекторних двигунів

Оскільки ресурс підшипників ротора вкрай великий, можна сказати, що в безколекторному двигуні практично відсутні деталі, що зношуються з часом, і він взагалі не вимагає обслуговування в процесі експлуатації. Тут зведено до мінімуму тертя, відсутня проблема перегріву колектора, загалом надійність та ефективність безколекторних двигунів дуже високі.

Немає іскристих щіток, датчик положення ротора допоможе зробити управління точним, - недоліків практично немає, одні переваги. Хіба що ціна якісних крокових двигуніввище ніж у колекторних (плюс драйвер), але це ніщо порівняно з регулярною заміноюпружин, щіток та колекторів у колекторних двигунів.

Двигуном постійного струму називають електричний двигунхарчування якого забезпечує постійний струм. При необхідності одержати високомоментний двигун із порівняно невеликими оборотами. Конструктивно Inrunners простіше через те, що нерухомий статор може бути корпусом. До нього можуть бути змонтовані кріпильні пристрої. У разі Outrunners обертається вся зовнішня частина. Кріплення двигуна здійснюється за нерухому вісь або деталі статора. У разі мотор-колеса кріплення здійснюється за нерухому вісь статора, дроти заводяться до статора через порожнисту вісь яких менше 0,5 мм.

Двигуном змінного струму називають електричний двигун, живлення якого забезпечує змінний струм. Існують такі типи двигунів змінного струму:

Також існує УКД (універсальний колекторний двигун) з функцією режиму роботи як на змінному, так і постійному струмі.

Ще один тип двигунів – це кроковий електродвигун із кінцевим числом положень ротора. Певне положення ротора фіксується за допомогою подачі живлення на необхідні відповідні обмотки. При знятті напруги живлення з однієї обмотки та її передачі на інші відбувається процес переходу до іншого положення.

Двигун змінного струму при живленні за допомогою промислової мережі зазвичай не дозволяє досягти частоти обертання більше трьох тисяч обертів за хвилину. З цієї причини при необхідності отримати більше високі частотивикористовується колекторний двигун, додатковими перевагами якого є легкість та компактність при збереженні необхідної потужності.

Іноді також застосовують спеціальний передавальний механізм під назвою мультиплікатор, який змінює кінематичні параметри пристрою до потрібних технічних показників. Колекторні вузли іноді займають до половини простору всього двигуна, тому електродвигуни змінного струму зменшують у розмірі і роблять легше у вазі через використання перетворювача частоти, а іноді завдяки наявності мережі з підвищеною частотою до 400 Гц.

Ресурс будь-якого асинхронного двигуназмінного струму помітно вище за колекторний. Визначається він станом ізоляції обмоток та підшипників. Синхронний двигун при використанні інвертора і датчика положення ротора вважається електронним аналогом класичного колекторного двигуна, що підтримує роботу за допомогою постійного струму.

Безколекторний електродвигун постійного струму. Загальні відомості та пристрій приладу

Безколекторний електродвигун постійного струму також називають трифазним вентильним двигуном. Він є синхронним пристроєм, принцип роботи якого ґрунтується на самосинхронізованому частотному регулюванні, завдяки чому відбувається управління вектором (відштовхуючись від положення ротора) магнітного поля статора.

Контролери електродвигунів такого типу часто живляться завдяки постійної напруги, через що і отримали свою назву. В англомовній технічній літературі вентильний електродвигун називають PMSM чи BLDC.

Безколекторний електродвигун був створений насамперед для оптимізації л спіднього електродвигуна постійного струмув цілому. До виконавчому механізмутакого пристрою (особливо до високооборотного мікроприводу з точним позиціонуванням) встановлювалися дуже високі вимоги.

Це, мабуть, і зумовило використання таких специфічних приладів постійного струму. трифазні двигунитакож звані БДПТ. За своєю конструкцією вони практично ідентичні синхронним двигунамзмінного струму, де обертання магнітного роторавідбувається у звичайному шихтованому статорі за наявності трифазних обмоток, а кількість обертів залежить напруги та навантажень статора. З певних координат ротора, відбувається перемикання різних обмоток статора.

Безколекторні двигуни постійного струму можуть існувати без окремих датчиків, однак, іноді вони присутні на роторі, наприклад, датчик Холла. Якщо пристрій працює без додаткового датчика, то обмотки статора виконують функцію фіксуючого елемента. Тоді струм виникає завдяки обертанню магніту, коли в обмотці статора наводить ротор ЕРС.

Якщо одна з обмоток буде вимкнена, то вимірюватиметься і надалі оброблятиметься той сигнал, який був наведений, однак такий принцип роботи неможливий без професора обробки сигналів. А ось для реверсу або гальмування такого електродвигуна бруківка схема не потрібна – достатньо буде подачі у зворотній послідовності керуючих імпульсів на обмотки статора.

У ВД (вентильному двигуні) індуктор як постійного магніту розташований на роторі, а якірна обмотка – на статорі. Виходячи із положення ротора, формується напруга живлення всіх обмотокелектродвигуна. При використанні в таких конструкціях колектора його функцію виконуватиме у вентильному двигуні напівпровідниковий комутатор.

Основна відмінність синхронного та вентильного двигунів полягає в самосинхронізації останнього за допомогою ДПР, що обумовлює пропорційну частоту обертання ротора та поля.

Найчастіше безколекторний електродвигунпостійного струму знаходить застосування у таких сферах:

Статор

Цей пристрій має класичну конструкцію і нагадує такий самий прилад асинхронної машини. До складу входить сердечник із мідної обмотки(покладеної по периметру в пази), що визначає кількість фаз, та корпус. Зазвичай синусної та косинусної фаз достатньо для обертання та самозапуску, проте часто вентильний двигун створюють трифазним і навіть чотирифазним.

Електродвигуни зі зворотною електрорушійною силоюза типом укладання витків на обмотці статора поділяються на два типи:

синусоїдальної форми;
трапецеїдальної форми.

У відповідних видах двигуна електричний фазний струм змінюється також за способом живлення синусоїдально або трапецієдально.

Ротор

Зазвичай ротор виготовляють із постійних магнітів з кількістю пар полюсів від двох до восьми, які, своєю чергою, чергуються від північного до південного або навпаки.

Найпоширенішими і найдешевшими для виготовлення ротора вважаються феритові магніти, але їх недоліком є низький рівеньмагнітної індукціїТому на заміну такого матеріалу зараз приходять прилади, створені зі сплавів різних рідкісноземельних елементів, оскільки можуть надати високий рівеньмагнітної індукції, що, своєю чергою, дозволяє зменшити розмір ротора.

ДПР

Датчик положення ротора забезпечує Зворотній зв'язок. За принципом роботи пристрій поділяється на такі підвиди:

індуктивний;
фотоелектричний;
датчик з ефект Холла.

Останній тип набув найбільшої популярності завдяки своїм практично абсолютним безінерційним властивостямі здатності позбавлятися за становищем ротора запізнення в каналах зворотного зв'язку.

Система управління

Система управління складається з силових ключів, іноді також тиристорів або силових транзисторів, що включають ізольований затвор, що ведуть до збору інвертора струму або інвертора напруги. Процес управління цими ключами реалізується найчастіше шляхом використання мікроконтролера, що вимагає управління двигуном величезної кількості обчислювальних операцій.

Принцип роботи

Робота двигуна полягає в тому, що контролер комутує певну кількість статора обмоток таким чином, що вектор магнітних полів ротора і статора ортогональні. За допомогою ШІМ (широтно-імпульсної модуляції) контролер здійснює управління струмом, що протікає через двигун.і регулює момент, що впливає на ротор. Напрямок цього моменту визначає позначка кута між векторами. Під час розрахунків використовуються електричні градуси.

Комутацію слід проводити таким чином, щоб Ф0 (потік збудження ротора) підтримувався відносно постійним потоку якоря. При взаємодії такого збудження і потоку якоря формується момент, що обертає М, що прагне розгорнути ротор і паралельно забезпечити збіг збудження і потоку якоря. Однак під час повороту ротора відбувається перемикання різних обмотокпід впливом датчика положення ротора, в результаті чого потік якоря розгортається до наступного кроку.

У такій ситуації результуючий вектор зсувається і стає нерухомим по відношенню до потоку ротора, що, своєю чергою, створює необхідний момент на валу електродвигуна.

Управління двигуном

Контролер безколекторного електродвигуна постійного струму здійснює регулювання моменту, що діє на ротор, змінюючи величину широтно-імпульсної модуляції. Комутація при цьому контролюється та здійснюється за допомогою електроніки, На відміну від звичайного щіткового двигуна постійного струму. Також поширеними є системи управління, які для робочого процесу реалізують алгоритми широтно-імпульсної модуляції та широтно-імпульсного регулювання.

Двигуни на векторному управлінні забезпечують найширший з усіх відомих діапазонів для регулювання власної швидкості. Регулювання цієї швидкості, як і підтримка потокозчеплення на необхідному рівнівідбувається завдяки перетворювачу частоти.

Особливістю регулювання електроприводу, заснованого на векторному управлінні є наявність контрольованих координат. Вони знаходяться в нерухомій системі та перетворюються на обертову, виділяючи пропорційне контрольованим параметрам вектора постійне значення, завдяки чому формується вплив, що управляє, а потім зворотний перехід.

Незважаючи на всі переваги такої системи, вона супроводжується недоліком у вигляді складності управління пристроєм для регулювання швидкості в широкому діапазоні.

Переваги і недоліки

У наш час у багатьох галузях промисловості такий тип двигуна має величезний попит, адже безколекторний електродвигун постійного струму об'єднав у собі чи не всі самі кращі якостібезконтактних та інших типів двигунів.

Безперечними перевагами вентильного двигунає:

Незважаючи на вагомі позитивні моменти, безколекторний електродвигун постійного струмутакож є кілька недоліків:

Виходячи з вищевикладеного та нерозвиненості сучасної електронікиу регіоні, багато хто все ще вважає доцільним використанняасинхронного двигуна з наявністю перетворювача частоти.

Трифазний безколекторний електродвигун постійного струму

Такий тип двигуна має чудові характеристики, особливо при здійсненні управління за допомогою датчиків положення. Якщо момент опору варіюється або зовсім невідомий, а також за необхідності досягнення вищого пускового моментувикористовується керування з датчиком. Якщо датчик не використовується (як правило, у вентиляторах), управління дозволяє обійтися без проводового зв'язку.

Особливості керування трифазним безколекторним двигуном без датчика за положенням: