מנוע DC ללא מברשות: עקרון הפעולה, התקן, סוגים

הַגדָרָה

מנוע DC נקרא מנוע ללא מברשות, הזרם בפיתולים של אשר מחליף מיוחד התקן מיתוג - זה נקרא "דרייבר" או "מהפך" והפיתולים האלה תמיד ממוקמים על גַלגַל מְכַוֵן. המתג מורכב מ-6 טרנזיסטורים, והם מספקים זרם לפיתול כזה או אחר, בהתאם למיקום הרוטור.

בספרות המקומית, מנועים כאלה נקראים "שסתום" (מכיוון שמתגים מוליכים למחצה נקראים "שסתומים"), ויש חלוקה של מכונות חשמליות כאלה לשני סוגים לפי צורת הנגד-EMF. בספרות זרה, הבדל כזה נשאר, אחד מהם נקרא בדומה ל"BLDC" הרוסי (כונן זרם ישר ללא מברשות או מנוע), שממש נשמע כמו "מנוע DC ללא מברשות" בפיתולים שלהם, טרפז EMF. מנועים חשמליים של שסתומים עם EMF סינוסואידיים נקראים PMSM (מכונה סינכרונית מגנט קבוע), המתורגם כ"מנוע חשמלי סינכרוני עם עירור מגנט קבוע".

מכשיר ו עקרון הפעולה

הקולט ב-KDPT משמש כצומת להחלפת הזרם בפיתולי האבזור. במנוע DC נטול מברשות (BDCT), תפקיד זה ממלא לא על ידי מברשות עם למלות, אלא על ידי מתג, זהו מתג מוליכים למחצה - טרנזיסטורים. טרנזיסטורים מחליפים את פיתולי הסטטור, ויוצרים שדה מגנטי מסתובב המקיים אינטראקציה עם השדה של מגנטי הרוטור. וכאשר זרם זורם דרך מוליך שנמצא בשדה מגנטי, הוא פועל על כוח אמפר, עקב פעולת הכוח הזה, מומנט נוצר על הפיר של מכונות חשמליות. על זה מתבסס עקרון הפעולה כל מנוע חשמלי.

עכשיו בואו נבין את זה איך זה עובד מנוע ללא מברשות. בדרך כלל יש 3 פיתולים על הסטטור BDPT, באנלוגיה עם מנועי AC, הם נקראים לעתים קרובות תלת פאזי. זה נכון בחלקו: מנועים ללא מברשות פועלים ממקור זרם ישר (לעיתים קרובות מסוללות), אבל הבקר מדליק את הזרם בפיתולים בזה אחר זה. עם זאת, זה לא לגמרי נכון לומר שזרם חילופין זורם דרך הפיתולים. הצורה הסופית של מתפתל מתח האספקה ​​נוצרת על ידי פולסי בקרת טרנזיסטור מלבניים.

מנוע תלת פאזי ללא מברשות יכול להיות שלושה חוטים אוֹ ארבעה חוטים, כאשר החוט הרביעי הוא ברז מנקודת האמצע (אם הפיתולים מחוברים לאורך דפוס כוכבים).

מתפתל או, מדברים במילים פשוטות, סלילי חוטי הנחושת מתאימים לשיניים של ליבת הסטטור. בהתאם לעיצוב ולמטרת הכונן, עשוי להיות מספר שונה של שיניים על הסטטור. ישנן גרסאות שונות של התפלגות פיתולי הפאזה לאורך שיני הרוטור, המומחשת באיור הבא.

ניתן לחבר את הפיתולים של כל אחת מהשיניים בתוך שלב אחד בסדרה או במקביל, בהתאם לסוג המסופק מעצב המשימות עבור הכוח והמומנט של הכונן המוקרן, ופיתולי הפאזה עצמם מחוברים זה לזה לפי כוכב או כמו משולש אסינכרוני אוֹ סינכרוני מנועי AC תלת פאזיים.

ניתן להתקין חיישני מיקום הרוטור בסטטור. חיישני הול משמשים לעתים קרובות, הם נותנים אות לבקר כאשר הם מושפעים מהשדה המגנטי של מגנטי הרוטור. זה הכרחי על מנת שהבקר "יודע" באיזה מצב נמצא הרוטור ויספק כוח לפיתולים המתאימים. זה הכרחי כדי להגביר את היעילות והיציבות של העבודה, ואם בקצרה, - לסחוט את כל הכוח האפשרי מהמנוע. בדרך כלל מותקנים 3 חיישנים. אבל נוכחותם של חיישנים מסבכת את העיצוב של מנוע חשמלי ללא מברשות, יש לחבר אליהם חוטים נוספים לקווי חשמל ונתונים.

ב-BDPT, מגנטים קבועים שמותקנים על הרוטור משמשים לעירור, והסטטור הוא אבזור. נזכיר שבמכונות אספנים, ההפך הוא הנכון (הרוטור הוא אבזור), ולגירוי בתקליטור משתמשים גם במגנטים קבועים וגם באלקטרומגנטים (פיתולים).

המגנטים מותקנים עם קטבים מתחלפים, ובהתאם מספרם קובע את מספר זוגות הקטבים. אבל זה לא אומר שכמה שיותר מגנטים יש כמה זוגות של קטבים. מספר מגנטים יכולים ליצור קוטב אחד. מספר הקטבים, כמו במקרה של מנוע אסינכרוני (ואחרים), תלוי במספר הסיבובים לדקה. כלומר, מנועים ללא מברשות עם מספר שונה של זוגות מוטים יסתובבו במהירויות שונות מאותו בקר באותן הגדרות.

סוגי BDPT

עכשיו בואו נבין את זה מה הם מנועים ללא מברשות מגנטים קבועים. הם מסווגים לפי צורת ה-EMF האחורית, עיצוב, כמו גם לפי נוכחותם של חיישני מיקום הרוטור. אז, השניים העיקריים סוּג מאופיינת בצורת EMF אחורי, המושרה בפיתולים כאשר הרוטור מסתובב:

• BLDC - טרפז נגד EMF בהם;
• PMSM - EMF סינוסואיד גב.

באופן אידיאלי, הם דורשים ספקי כוח שונים (בקרים), אך בפועל הם ניתנים להחלפה. אבל אם אתה משתמש בבקר מתח פלט מלבני או טרפזי עם מנוע PMSM, תשמע צלילים אופייניים הדומים לדפיקה במהלך סיבוב.

ובתכנון, מנועי DC ללא מברשות הם:

• עם רוטור פנימי. זהו ייצוג מוכר יותר של מנוע חשמלי, כאשר הסטטור הוא בית, והציר הממוקם בו מסתובב. לעתים קרובות הם נקראים המילה האנגלית "Inrunner". אפשרות זו משמשת בדרך כלל עבור מנועים חשמליים במהירות גבוהה.
• עם רוטור חיצוני. כאן החלק החיצוני של המנוע מסתובב עם מוט קבוע עליו, במקורות דוברי אנגלית זה נקרא "outrunner". ערכת התקן זו משמשת כאשר יש צורך במומנט גבוה.

בחר בְּנִיָה מה שלא יהיה בשביל מה זה נחוץ מנוע ללא מברשות ביישום ספציפי.

התעשייה המודרנית מייצרת מנועים ללא מברשות עם או בלי חיישני מיקום הרוטור. העובדה היא שישנן דרכים רבות לשלוט ב-BDPT, עבור חלקם יש צורך בחיישני מיקום, אחרים קובעים את המיקומים על ידי EMF ב פיתולים, השלישיים פשוט מספקים חשמל לשלבים הנדרשים והמנוע החשמלי מסתנכרן באופן עצמאי עם ספק כוח כזה ונכנס לעבודה מצב.

הראשי מפרטים מנועי DC ללא מברשות:

1. מצב הפעלה - לטווח ארוך או קצר.
2. מתח הפעלה מקסימלי.
3. זרם הפעלה מקסימלי.
4. כוח מקסימלי.
5. סיבובים מקסימליים, לעתים קרובות מציינים לא מהפכות, אלא KV - rev / v, כלומר, מספר המהפכות לכל 1 וולט של מתח מופעל (ללא עומס על הפיר). כדי לקבל את המהירות המקסימלית, הכפל את המספר הזה במתח המרבי.
6. ההתנגדות של הפיתול (ככל שהיא קטנה יותר, היעילות גבוהה יותר) היא בדרך כלל מאיות ואלפיות אוהם.
7. זווית התקדמות הפאזה (תזמון) היא הזמן שאחריו הזרם בפיתול מגיע למקסימום, זה נובע מההשראות שלו וחוקי הקומוטציה (הזרם באינדוקציה לא יכול להשתנות באופן מיידי.

כיצד לחבר מנוע ללא מברשות

כפי שהוזכר לעיל, יש צורך בבקר מיוחד להפעלת מנוע ללא מברשות. ב-aliexpress, אתה יכול למצוא את שני הקבוצות של המנוע והבקר, ובנפרד. הבקר נקרא גם ESC Motor או Electric Speed ​​​​Controller. הם נבחרים בהתאם לעוצמת הזרם המסופק לעומס.

בדרך כלל, חיבור המנוע החשמלי לבקר הוא פשוט ואפילו מובן עבור Dummies. הדבר העיקרי שאתה צריך לדעת הוא שכדי לשנות את כיוון הסיבוב, אתה צריך לשנות את החיבור של כל שני פאזות, למעשה, בדיוק כמו במנועים חשמליים תלת פאזיים אסינכרוניים או סינכרוניים.

לרשת יש גם מספר פתרונות ותכניות טכניות, מורכבות ועבור קומקומיםשתוכל לראות למטה.

בסרטון זה, המחבר מספר כיצד להתיידד בין מנוע ה-BC ל"ארדואינה".

ובסרטון זה תלמדו על הדרכים השונות להתחבר לרגולטורים שונים וכיצד תוכלו לעשות זאת בעצמכם. המחבר מדגים זאת באמצעות דוגמה של מנוע מ-HDD, וכמה עותקים חזקים - inrunner ו-outrunner.

אגב, אנו מצרפים גם את הדיאגרמה מהסרטון לחזרה:

איפה משתמשים במנועים ללא מברשות

היקף היישום של מנועים חשמליים כאלה הוא רחב לפני לוח הזמנים. הם משמשים הן להנעת מנגנונים קטנים: בכונני CD, כונני DVD, דיסקים קשיחים, ובמכשירים רבי עוצמה: סוללה וכלי חשמלי (עם אספקת חשמל לפי ההזמנה 12V), דגמים נשלטי רדיו (לדוגמה, quadcopters), מכונות CNC להנעת הגוף הפועל (בדרך כלל מנועים עם מתח נקוב 24V או 48V).

BDPTs נמצאים בשימוש נרחב בכלי רכב חשמליים, כמעט כל גלגלי המנוע המודרניים של קורקינטים חשמליים, אופניים, אופנועים ומכוניות הם מנועים ללא מברשות. אגב, המתח הנומינלי של מנועים חשמליים לתחבורה נמצא בטווח רחב, למשל, גלגל מנוע לאופניים פועל לעתים קרובות מ- 36V או מ 48V, למעט חריגים נדירים ועוד, ובמכוניות, למשל, בטויוטה פריוס, כ-120V, ובניסאן ליף, הוא מגיע ל-400, בזמן שהוא נטען מהרשת. 220V (זה מיושם עם ממיר מובנה).

בעצם אזור היישום מנועים חשמליים ללא מברשות הם נרחבים מאוד, היעדר יחידת סעפת מאפשר להשתמש בו במקומות מסוכנים, וכן במקומות עם לחות גבוהה, ללא חשש מקצרים, ניצוצות או אש עקב פגמים במברשת צוֹמֶת. בשל היעילות הגבוהה והמשקל והממדים הטובים שלהם, הם מצאו יישום בתעשיית החלל.

יתרונות וחסרונות

למנועי DC חסרי מברשת, כמו סוגים אחרים של מכונות חשמליות, יש מסוימות יתרונות וחסרונות.

יתרונות ה-BDPT הם כדלקמן:

• עקב עירור על ידי מגנטים קבועים רבי עוצמה (ניאודימיום, למשל), הם עולים במומנט ובכוח ובעלי ממדים קטנים יותר ממנועי אינדוקציה. מה שרוב יצרני הרכבים החשמליים משתמשים בהם, מקטנועים ועד מכוניות.
• אין מכלול מברשת / אספן נוצץ הדורש תחזוקה שוטפת.
• כאשר משתמשים בבקר איכותי, בניגוד לאותו תקליטור, הם אינם נותנים הפרעות לרשת האספקה, אשר חשוב במיוחד במכשירים נשלטי רדיו ובכלי רכב עם ציוד אלקטרוני מתקדם בלוח רשתות.
• יעילות יותר מ-80, לעתים קרובות יותר 90%.
• מהירות סיבוב גבוהה, בחלק מהמקרים עד 100,000 סל"ד.

אבל יש גם חיסרון משמעותי: מנוע ללא מברשות ללא בקר הוא רק חתיכת ברזל עם פיתול נחושת. הוא לא יוכל לעבוד בשום אופן. הבקרים אינם זולים ולרוב יש להזמין אותם מחנויות מקוונות או מ-aliexpress. בגלל זה, לא תמיד ניתן להשתמש במנועי BC בדגמים ומכשירים תוצרת בית.

עכשיו אתה יודע מה זה מנוע DC ללא מברשות, איך הוא עובד והיכן הוא מוחל. אנו מקווים שהמאמר שלנו עזר לך לפתור את כל הבעיות!

חומרים קשורים:

• מה זה רוטור וסטטור
• איך להרכיב את המנוע החשמלי הפשוט ביותר בבית
• ההבדל בין זרם ישר לזרם חילופין

כמו(0)אני לא אוהב(0)