Fırçasız DC motor: çalışma prensibi, cihaz, çeşitleri

Tanım

Bir DC motora, sargılarındaki akımı özel bir anahtarlama yapan fırçasız motor denir. anahtarlama cihazı - buna "sürücü" veya "inverter" denir ve bu sargılar her zaman stator. Anahtar 6 transistörden oluşur ve rotorun konumuna bağlı olarak bir veya başka bir sargıya akım sağlar.

Yerli literatürde bu tür motorlara "vana" denir (çünkü yarı iletken anahtarlara "vana" denir) ve bu tür elektrik makinelerinin karşı EMF formuna göre iki tipe ayrılması vardır. Yabancı literatürde, böyle bir fark kalır, bunlardan biri Rus "BLDC" sine benzer şekilde adlandırılır (fırçasız doğru akım sürücüsü veya motor), kelimenin tam anlamıyla sargılarında "fırçasız bir DC motor" gibi ses çıkaran, bir yamuk EMF. Sinüzoidal EMF'li valf elektrik motorlarına PMSM (Kalıcı mıknatıslı senkron makine) adı verilir, bu da "sürekli mıknatıs uyarmalı senkron elektrik motoru" olarak tercüme edilir.

Cihaz ve çalışma prensibi

KDPT'deki toplayıcı, armatür sargılarındaki akımı değiştirmek için bir düğüm görevi görür. Fırçasız bir DC motorda (BDCT), bu rol lamelli fırçalar tarafından değil, yarı iletken anahtarlı bir komütatör - transistörler tarafından gerçekleştirilir. Transistörler, stator sargılarını değiştirerek, rotor mıknatıslarının alanıyla etkileşime giren dönen bir manyetik alan yaratır. Manyetik alan içindeki bir iletkenden akım geçtiğinde, amper kuvveti, bu kuvvetin etkisinden dolayı elektrikli makinelerin şaftında bir tork üretilir. Bu neye dayanıyor Çalışma prensibi herhangi bir elektrik motoru

Şimdi çözelim nasıl çalışır fırçasız motor BDPT statorunda genellikle 3 sargı vardır, AC motorlara benzer şekilde genellikle üç fazlı olarak adlandırılırlar. Bu kısmen doğrudur: fırçasız motorlar bir doğru akım kaynağından (genellikle pillerden) çalışır, ancak kontrolör sargılardaki akımı birer birer açar. Ancak, alternatif akımın sargılardan geçtiğini söylemek tamamen doğru değildir. Besleme gerilimi sargısının son şekli, dikdörtgen transistör kontrol darbeleriyle oluşturulur.

Üç fazlı fırçasız motor olabilir üç telli veya dört telli, dördüncü tel orta noktadan bir musluk olduğunda (sargılar birbirine bağlıysa yıldız deseni).

Sarma veya konuşma basit kelimelerle, bakır tel bobinleri stator çekirdeğinin dişlerine oturur. Sürücünün tasarımına ve amacına bağlı olarak statorda farklı sayıda diş olabilir. Aşağıdaki şekilde gösterilen rotor dişleri boyunca faz sargılarının dağılımının farklı varyantları vardır.

Bir fazdaki dişlerin her birinin sargıları, tedarik edilen güç kaynağına bağlı olarak seri veya paralel olarak bağlanabilir. öngörülen sürücünün gücü ve torku için görevlerin tasarımcısı ve faz sargılarının kendileri bir yıldıza göre birbirine bağlanır veya üçgen gibi asenkron veya senkron üç fazlı AC motorlar.

Stator içine rotor konum sensörleri takılabilir. Hall sensörleri sıklıkla kullanılır, rotor mıknatıslarının manyetik alanından etkilendiklerinde kontrolöre sinyal verirler. Bu, kontrolörün rotorun hangi konumda olduğunu "bilmesi" ve ilgili sargılara güç sağlaması için gereklidir. Bu, işin verimliliğini ve istikrarını artırmak için gereklidir ve eğer kısaca, - motordan olası tüm gücü sıkmak için. Genellikle 3 sensör takılıdır. Ancak sensörlerin varlığı, fırçasız bir elektrik motorunun tasarımını zorlaştırır, güç ve veri hatları için ek kabloların bunlara bağlanması gerekir.

BDPT'de tahrik için rotor üzerine monte edilen kalıcı mıknatıslar kullanılır ve stator bir armatürdür. Kollektör makinelerinde bunun tersinin geçerli olduğunu (rotor bir armatürdür) ve CD'de uyarma için hem kalıcı mıknatıslar hem de elektromıknatısların (sargılar) kullanıldığını hatırlayın.

Mıknatıslar alternatif kutuplarla kurulur ve buna göre sayıları kutup çiftlerinin sayısını belirler. Ancak bu, ne kadar çok mıknatıs varsa, o kadar çok kutup çifti olduğu anlamına gelmez. Birkaç mıknatıs bir kutup oluşturabilir. Asenkron motor (ve diğerleri) durumunda olduğu gibi kutup sayısı, dakikadaki devir sayısına bağlıdır. Yani farklı sayıda kutup çiftine sahip fırçasız motorlar aynı ayarlarda aynı kontrolörden farklı hızlarda dönecektir.

BDPT Türleri

Şimdi çözelim nelerdir fırçasız motorlar kalıcı mıknatıslar. Geri EMF, tasarım ve ayrıca rotor konum sensörlerinin varlığı ile sınıflandırılırlar. Yani iki ana tip rotor döndüğünde sargılarda indüklenen geri EMF formu ile karakterize edilir:

• BLDC - içlerinde yamuk karşı EMF;
• PMSM - sinüzoidal arka EMF.

İdeal olarak, farklı güç kaynakları (kontrolörler) gerektirirler, ancak pratikte değiştirilebilirler. Ancak bir PMSM motorla kare veya yamuk çıkış voltajına sahip bir kontrolör kullanırsanız, dönüş sırasında vuruntuya benzer karakteristik sesler duyarsınız.

Ve tasarım gereği, fırçasız DC motorlar:

• İç rotorlu. Bu, stator bir mahfaza olduğunda ve içinde bulunan şaft döndüğünde, bir elektrik motorunun daha tanıdık bir temsilidir. Genellikle İngilizce "Inrunner" kelimesi olarak adlandırılırlar. Bu seçenek genellikle yüksek hızlı elektrik motorları için kullanılır.
• Dış rotorlu. Burada motorun dış kısmı, üzerine sabitlenmiş bir mil ile döner, İngilizce konuşulan kaynaklarda buna "outrunner" denir. Bu cihaz şeması, yüksek bir tork gerektiğinde kullanılır.

Seçmek yapı hangisi ne için gerekli belirli bir uygulamada fırçasız bir motor.

Modern endüstri, rotor konum sensörlü veya sensörsüz fırçasız motorlar üretir. Gerçek şu ki, BDPT'yi kontrol etmenin birçok yolu vardır, çünkü bazıları konum sensörlerine ihtiyaç duyar, diğerleri ise EMF ile konumları belirler. sargılar, üçüncüsü sadece gerekli fazlara güç sağlar ve elektrik motoru böyle bir güç kaynağı ile bağımsız olarak senkronize olur ve çalışmaya girer. modu.

Ana özellikler fırçasız DC motorlar:

1. Çalışma modu - uzun vadeli veya kısa vadeli.
2. Maksimum çalışma voltajı.
3. Maksimum çalışma akımı.
4. Maksimum güç.
5. Maksimum devirler, genellikle devirleri değil, KV - devir / v'yi, yani uygulanan 1 volt voltaj başına devir sayısını gösterir (milde yük yok). Maksimum hızı elde etmek için bu sayıyı maksimum voltajla çarpın.
6. Sargının direnci (ne kadar az olursa, verimlilik o kadar yüksek olur), genellikle Ohm'un yüzlerce ve binde biridir.
7. Faz ilerleme açısı (zamanlama), sargıdaki akımın maksimum değerine ulaştığı zamandır, bunun nedeni endüktans ve komütasyon yasalarıdır (endüktanstaki akım anında değişemez.

fırçasız motor nasıl bağlanır

Yukarıda belirtildiği gibi, fırçasız bir motoru çalıştırmak için özel bir kontrolör gereklidir. Aliexpress'te hem motor hem de kontrolör setini ayrı ayrı bulabilirsiniz. Kontrolör ayrıca ESC Motor veya Elektrikli Hız Kontrol Cihazı olarak da adlandırılır. Yüke verilen akımın gücüne göre seçilirler.

Genellikle elektrik motorunu kontrolöre bağlamak basit ve hatta anlaşılırdır. Aptallar için. Bilmeniz gereken asıl şey, dönüş yönünü değiştirmek için herhangi iki fazın bağlantısını değiştirmeniz gerektiğidir, aslında tıpkı üç fazlı asenkron veya senkron elektrik motorlarında olduğu gibi.

Ağ ayrıca hem karmaşık hem de aşağıdakiler için bir dizi teknik çözüm ve şemaya sahiptir. çaydanlıklarhangisini aşağıda görebilirsiniz.

Bu videoda yazar, BC motor ve "Arduina" arasında nasıl arkadaş olunacağını anlatıyor.

Ve bu videoda farklı düzenleyicilere bağlanmanın farklı yollarını ve bunu kendi başınıza nasıl yapabileceğinizi öğreneceksiniz. Yazar bunu bir HDD'den bir motor örneği ve birkaç güçlü kopya - inrunner ve outrunner ile göstermektedir.

Bu arada, tekrarlama için videodaki şemayı da ekliyoruz:

Fırçasız motorların kullanıldığı yerler

Bu tür elektrik motorlarının uygulama kapsamı, programın çok ilerisindedir. Her ikisi de küçük mekanizmaları sürmek için kullanılır: CD sürücülerinde, DVD sürücülerinde, sabit disklerde ve güçlü cihazlarda: bir pil ve bir ana güç aleti (siparişin güç kaynağı ile) 12V), radyo kontrollü modeller (örneğin, quadcopters), çalışma gövdesini sürmek için CNC makineleri (genellikle nominal voltajlı motorlar) 24V veya 48V).

BDPT'ler elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır, elektrikli scooter, bisiklet, motosiklet ve arabaların neredeyse tüm modern motorlu tekerlekleri fırçasız motorlardır. Bu arada, taşıma için elektrik motorlarının nominal voltajı geniş bir aralıktadır, örneğin, bir bisiklet için bir motor tekerleği genellikle aşağıdakilerden çalışır: 36V veya 48V, nadir istisnalar ve daha fazlası dışında ve otomobillerde, örneğin Toyota Prius'ta, yaklaşık 120V ve Nissan Leaf'te - şebekeden şarj olurken 400'e ulaşır 220V (bu, yerleşik bir dönüştürücü ile uygulanır).

Aslında uygulama alanı fırçasız elektrik motorları çok kapsamlıdır, manifold tertibatının olmaması, tehlikeli yerlerde kullanılmasına izin verir, ayrıca yüksek nemli yerlerde, fırçadaki kusurlardan dolayı kısa devre, kıvılcım veya yangın korkusu olmadan düğüm. Yüksek verimlilikleri ve iyi ağırlıkları ve boyutları nedeniyle uzay endüstrisinde uygulama bulmuşlardır.

Avantajlar ve dezavantajlar

Fırçasız DC motorlar, diğer elektrikli makine türleri gibi belirli özelliklere sahiptir. avantajlar ve dezavantajlar.

Avantajlar BDPT aşağıdaki gibidir:

• Güçlü kalıcı mıknatısların (örneğin neodimyum) uyarılması nedeniyle, tork ve güç açısından üstündürler ve asenkron motorlardan daha küçük boyutlara sahiptirler. Scooter'lardan arabalara kadar çoğu elektrikli araç üreticisinin kullandığı şeyler.
• Düzenli bakım gerektiren köpüklü fırça toplayıcı tertibatı yoktur.
• Aynı CD'nin aksine yüksek kaliteli bir kontrolör kullanırken, besleme ağına müdahale etmezler, bu da özellikle radyo kontrollü cihazlarda ve içinde gelişmiş elektronik ekipman bulunan araçlarda önemlidir ağlar.
• Verimlilik 80'den fazla, daha sık olarak %90.
• Bazı durumlarda 100.000 rpm'ye kadar yüksek dönüş hızı.

Ancak önemli bir dezavantaj da var: Kontrolörsüz fırçasız bir motor, bakır sargılı bir demir parçasından ibaret. Hiçbir şekilde çalışamayacak. Denetleyiciler ucuz değildir ve çoğu zaman çevrimiçi mağazalardan veya aliexpress'ten sipariş edilmeleri gerekir. Bu nedenle ev yapımı model ve cihazlarda BC motorları kullanmak her zaman mümkün olmamaktadır.

Artık fırçasız bir DC motorun ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve nerede uygulandığını biliyorsunuz. Umarız makalemiz tüm sorunları çözmenize yardımcı olmuştur!

İlgili malzemeler:

• rotor ve stator nedir
• Evde en basit elektrik motoru nasıl monte edilir
• Doğru akım ve alternatif akım arasındaki fark

Beğenmek(0)sevmiyorum(0)