Motoarele electrice fără perii sunt utilizate în echipamentele medicale, modelarea aeronavelor, dispozitivele de închidere a conductelor de petrol, precum și în multe alte industrii. Dar au dezavantajele, caracteristicile și avantajele lor, care uneori joacă un rol cheie în proiectarea diferitelor dispozitive. Oricum ar fi, astfel de motoare electrice ocupă o nișă relativ mică în comparație cu mașinile cu curent alternativ asincron.
Caracteristici ale motoarelor electrice
Unul dintre motivele pentru care designerii sunt interesați de motoarele fără perii este nevoia de motoare de mare viteză cu dimensiuni mici. Mai mult, aceste motoare au o poziționare foarte precisă. Designul are un rotor mobil și un stator fix. Pe rotor există un magnet permanent sau mai mulți, aranjați într-o anumită secvență. Pe stator sunt bobine care creeazăcâmp magnetic.
Încă o caracteristică trebuie remarcată - motoarele fără perii pot avea o ancoră situată atât în interior, cât și în exterior. Prin urmare, cele două tipuri de construcție pot avea aplicații specifice în zone diferite. Când armătura este amplasată în interior, se dovedește că atinge o viteză de rotație foarte mare, astfel încât astfel de motoare funcționează foarte bine în proiectarea sistemelor de răcire. Dacă este instalată un rotor extern, se poate obține o poziționare foarte precisă, precum și o rezistență ridicată la suprasarcină. Foarte des, astfel de motoare sunt folosite în robotică, echipamente medicale, în mașini-unelte cu control al programului de frecvență.
Cum funcționează motoarele
Pentru a conduce rotorul unui motor DC fără perii, trebuie să utilizați un microcontroler special. Nu poate fi pornit în același mod ca o mașină sincronă sau asincronă. Cu ajutorul unui microcontroler, se dovedește a porni înfășurările motorului, astfel încât direcția vectorilor câmpului magnetic de pe stator și armătură să fie ortogonală.
Cu alte cuvinte, cu ajutorul unui driver, se poate regla cuplul care actioneaza asupra rotorului unui motor fara perii. Pentru a muta armătura, este necesar să se efectueze comutarea corectă în înfășurările statorului. Din nefericire, nu este posibil să se ofere un control fluid al rotației. Cu toate acestea, poate fi crescut foarte repede.viteza rotorului motorului.
Diferențe între motoarele cu perii și cele fără perii
Principala diferență este că motoarele fără perii pentru modele nu au înfășurare pe rotor. În cazul motoarelor electrice colectoare, există înfășurări pe rotoarele acestora. Dar magneții permanenți sunt instalați pe partea staționară a motorului. În plus, pe rotor este instalat un colector cu un design special, la care sunt conectate perii de grafit. Cu ajutorul lor, tensiunea este aplicată înfășurării rotorului. Principiul de funcționare al unui motor fără perii este, de asemenea, semnificativ diferit.
Cum funcționează mașina de colectare
Pentru a porni motorul colectorului, va trebui să aplicați tensiune în înfășurarea câmpului, care se află direct pe armătură. În acest caz, se formează un câmp magnetic constant, care interacționează cu magneții de pe stator, drept urmare armătura și colectorul fixat pe acesta se rotesc. În acest caz, alimentarea este furnizată următoarei înfășurări, ciclul se repetă.
Viteza de rotație a rotorului depinde direct de cât de intens este câmpul magnetic, iar ultima caracteristică depinde direct de mărimea tensiunii. Prin urmare, pentru a crește sau a micșora viteza, este necesară modificarea tensiunii de alimentare.
Pentru a implementa inversul, trebuie doar să schimbați polaritatea conexiunii motorului. Pentru un astfel de control, nu este necesar să folosiți microcontrolere speciale,puteți modifica viteza de rotație folosind un rezistor variabil convențional.
Caracteristici ale mașinilor fără perii
Dar controlul unui motor fără perii este imposibil fără utilizarea unor controlere speciale. Pe baza acestui fapt, putem concluziona că motoarele de acest tip nu pot fi folosite ca generator. Pentru un control eficient, poziția rotorului poate fi monitorizată folosind mai mulți senzori Hall. Cu ajutorul unor astfel de dispozitive simple, este posibilă îmbunătățirea semnificativă a performanței, dar costul motorului electric va crește de câteva ori.
Pornirea motoarelor fără perii
Nu are sens să faci microcontrolere pe cont propriu, o opțiune mult mai bună ar fi să cumperi gata făcute, deși chinezești. Dar trebuie să respectați următoarele recomandări atunci când alegeți:
- Amintiți-vă de curentul maxim permis. Acest parametru va fi util pentru diferite tipuri de funcționare a unității. Caracteristica este adesea indicată de producători direct în numele modelului. Foarte rar, sunt indicate valori care sunt tipice pentru modurile de vârf, în care microcontrolerul nu poate funcționa o perioadă lungă de timp.
- Pentru funcționarea continuă, trebuie luată în considerare și tensiunea maximă de alimentare.
- Asigurați-vă că țineți cont de rezistența tuturor circuitelor interne de microcontroler.
- Asigurați-vă că țineți cont de numărul maxim de rotații care este tipic pentru funcționarea acestui microcontroler. Vă rugăm să rețineți că el nu esteva putea crește viteza maximă, deoarece limitarea se face la nivel de software.
- Modelele ieftine de dispozitive cu microcontroler au o frecvență a impulsurilor generate în intervalul 7…8 kHz. Copiile scumpe pot fi reprogramate, iar acest parametru crește de 2-4 ori.
Încercați să selectați microcontrolere în toate privințele, deoarece acestea afectează puterea pe care o poate dezvolta motorul electric.
Cum este gestionat
Unitatea de control electronică permite comutarea înfășurărilor de antrenare. Pentru a determina momentul comutării utilizând driver-ul, poziția rotorului este monitorizată de senzorul Hall instalat pe drive.
În cazul în care nu există astfel de dispozitive, este necesar să citiți tensiunea inversă. Este generat în bobinele statorice care nu sunt conectate în acest moment. Controlerul este un complex hardware-software, vă permite să urmăriți toate modificările și să setați ordinea de comutare cât mai precis posibil.
Motoare trifazate fără perii
O mulțime de motoare electrice fără perii pentru modele de avioane sunt alimentate de curent continuu. Dar există și cazuri trifazate în care sunt instalate convertoare. Acestea vă permit să faceți impulsuri trifazate de la o tensiune constantă.
Munca este după cum urmează:
- Bobina „A” primește impulsuri de lavaloare pozitivă. Pe bobina „B” - cu o valoare negativă. Ca urmare a acestui fapt, ancora va începe să se miște. Senzorii fixează deplasarea și este trimis un semnal către controler pentru următoarea comutare.
- Bobina „A” este oprită, în timp ce un impuls pozitiv este trimis către înfășurarea „C”. Înfășurarea de comutare „B” nu se modifică.
- Pulsul pozitiv este aplicat bobinei „C”, iar impulsul negativ este trimis la „A”.
- Apoi intră în joc perechea „A” și „B”. Valorile pozitive și, respectiv, negative ale impulsurilor le sunt furnizate.
- Apoi pulsul pozitiv merge din nou la bobina „B”, iar cel negativ la „C”.
- La ultima etapă, bobina „A” este pornită, care primește un impuls pozitiv, iar unul negativ merge la C.
Și după aceea întregul ciclu se repetă.
Beneficiile utilizării
Este dificil să faci un motor electric fără perii cu propriile mâini și este aproape imposibil să implementezi controlul microcontrolerului. Prin urmare, cel mai bine este să utilizați modele industriale gata făcute. Dar asigurați-vă că luați în considerare beneficiile pe care le obține unitatea atunci când utilizați motoare fără perii:
- Resurse semnificativ mai lungă decât mașinile de colectare.
- Nivel ridicat de eficiență.
- Mai puternic decât motoarele cu perii.
- Viteza de rotație crește mult mai rapid.
- Fără scântei în timpul funcționării, astfel încât acestea pot fi utilizate în medii cu risc ridicat de incendiu.
- Foarte ușoară operare cu mașina.
- Nu este nevoie să folosiți componente de răcire suplimentare în timpul funcționării.
Printre deficiențe, se poate evidenția un cost foarte mare, dacă luăm în considerare și prețul controlerului. Chiar și pentru o perioadă scurtă de timp pentru a porni un astfel de motor electric pentru a verifica performanța nu va funcționa. În plus, repararea unor astfel de motoare este mult mai dificilă datorită caracteristicilor lor de proiectare.
