Definicija

Brezkrtačni enosmerni motor je sestavljen iz rotorja v obliki trajnega magneta in statorja v obliki večfaznih navitij armature. Od običajnega enosmernega motorja se razlikuje po tem, da ne vsebuje ščetk, komutacija pa se izvede z elektriko, z uporabo elektronskega pogona za napajanje statorskih navitij.

V bistvu je mogoče BLDC motor izdelati na dva načina - z namestitvijo rotorja zunaj jedra in navitij v jedru, drugega pa z namestitvijo navitij zunaj jedra. V prejšnji ureditvi rotorski magneti delujejo kot izolator in zmanjšujejo hitrost odvajanja toplote iz motorja in delujejo pri nizkem toku. Običajno se uporablja v ventilatorjih. V slednji ureditvi motor odvaja več toplote, kar povzroči povečanje navora. Uporablja se v pogonih trdega diska.

BLDC

4-polno 2-fazno delovanje motorja

Brezkrtačni enosmerni motor poganja elektronski pogon, ki med vrtenjem rotorja preklopi napajalno napetost med navitji statorja. Položaj rotorja nadzira pretvornik (optični ali magnetni), ki elektronskemu krmilniku posreduje informacije in na podlagi tega položaja se določi navitje statorja, ki se napaja. Ta elektronski pogon je sestavljen iz tranzistorjev (2 za vsako fazo), ki jih upravlja mikroprocesor.

BLDC-DC

Magnetno polje, ki ga tvorijo trajni magneti, deluje s poljem, ki ga povzroča tok v navitjih statorja, kar ustvarja mehanski navor. Elektronsko stikalno vezje ali pogon preklopi napajalni tok na stator tako, da vzdržuje konstanten kot od 0 do 90 stopinj med interakcijskimi polji. Hallovi senzorji so večinoma nameščeni na statorju ali na rotorju. Ko rotor prehaja skozi dvoranski senzor na podlagi severnega ali južnega pola, generira visok ali nizek signal. Na podlagi kombinacije teh signalov je opredeljeno navitje, ki se napaja. Da bi motor še naprej deloval, se mora magnetno polje, ki ga tvorijo navitja, premakniti v položaj, ko se rotor premika, da ujame statorjevo polje.

Krog

V 4-polnem, dvofaznem brezkrtačnem enosmernem motorju se uporablja enojni senzor Hall, ki je vgrajen na statorju. Ko se rotor vrti, senzor Hall zazna položaj in razvije visok ali nizek signal, odvisno od pola magneta (sever ali jug). Hallov senzor je prek upora povezan s tranzistorji. Ko se na izhodu senzorja pojavi visokonapetostni signal, začne tranzistor, priključen na tuljavo A, začeti prevoditi, zagotavlja pot do toka toka in s tem energijo tuljave A. Kondenzator se začne polniti do polne napajalne napetosti. Ko dvoranski senzor zazna spremembo polaritete rotorja, na svojem izhodu razvije nizkonapetostni signal in ker tranzistor 1 ne dobi nobenega napajanja, je v izklopnem stanju. Napetost, razvita okoli kondenzatorja, je Vcc, kar je napajalna napetost na 2^ndtranzistor in tuljava B je zdaj pod napetostjo, ko tok teče skozinjo.

BLDC motorji imajo fiksne trajne magnete, ki se vrtijo in fiksno armaturo, kar odpravlja težave pri priključitvi toka na gibljivo armaturo. In morda več polov na rotorju kot stator ali odporni motorji. Slednji so lahko brez trajnih magnetov, le palice, ki se inducirajo na rotorju, nato pa se poravnajo s časovnimi statorskimi navitji. Elektronski krmilnik nadomešča sklop krtač / komutatorja brušenega enosmernega motorja, ki nenehno preklaplja fazo na navitja, da se motor vrti. Krmilnik izvaja primerjalno časovno porazdelitev moči z uporabo polprevodniškega vezja namesto sistema krtače / komutatorja.

BLDC motor

7 Prednosti brezkrtačnih enosmernih motorjev

Boljša hitrost v primerjavi z navorom
Visok dinamični odziv
Visoka učinkovitost
Dolga življenjska doba zaradi pomanjkanja električnih izgub in izgub zaradi trenja
Brezšumno delovanje
Večja območja hitrosti

Aplikacije:

Stroški brezkrtačnega enosmernega motorja so od njegove predstavitve upadli zaradi napredka v materialih in oblikovanju. Zaradi tega znižanja stroškov, skupaj s številnimi kontaktnimi točkami, ki jih ima na krtačni enosmerni motor, je brezkrtačni enosmerni motor priljubljena komponenta v številnih posebnih aplikacijah. Aplikacije, ki uporabljajo motor BLDC, vključujejo, vendar niso omejene na:

Potrošniška elektronika
Prevoz
Ogrevanje in prezračevanje
Industrijski inženiring
Modelno inženirstvo

Načelo dela

Načela delovanja BLDC motorjev so enaki kot pri brušenem enosmernem motorju, tj. povratne informacije o položaju notranje gredi. V primeru brušenega enosmernega motorja se povratne informacije izvajajo z mehanskim komutatorjem in ščetkami. Znotraj BLDC motorja je to doseženo z uporabo več povratnih senzorjev. Pri BLDC motorjih večinoma uporabljamo senzor Hall-efekta, kadar magnetni poli rotorja preidejo v bližini Hall-ovega senzorja, ustvarijo VISOKI ali NIZKI signal, s katerim lahko določimo položaj gredi. Če je smer magnetnega polja obrnjena, se bo tudi razvita napetost obrnila.

Nadzor BLDC motorja

Krmilna enota, ki jo izvaja mikroelektronik, ima več visokotehnoloških možnosti. To se lahko izvede z mikrokrmilnikom, namenskim mikrokrmilnikom, trdno ožičeno mikroelektronsko enoto, PLC-jem ali podobno drugo enoto.

Krmilnik Analog še vedno uporablja, vendar ne more obdelati povratnih sporočil in ustrezno krmiliti. S to vrsto krmilnih vezij je mogoče izvajati visokozmogljive nadzorne algoritme, kot so vektorsko krmiljenje, usmerjeno krmiljenje, visokohitrostno krmiljenje, ki so vsi povezani z elektromagnetnim stanjem motorja. Poleg tega se nadzor zunanje zanke za različne zahteve glede dinamike, kot so krmiljenje drsnih motorjev, prilagodljivo krmiljenje, predvidevanje krmiljenja itd.

Poleg vseh teh najdemo visoko zmogljive PIC (integrirano vezje z močjo), ASIC (integrirana vezja, specifična za aplikacije) ... itd. kar lahko močno poenostavi konstrukcijo krmilne enote in močnostne elektronske enote. Na primer, danes imamo v enem samem integriranem regulatorju PWM (Pulse Width Modulation) regulator, ki lahko nadomesti celotno krmilno enoto v nekaterih sistemih. Sestavljeni gonilnik IC lahko nudi popolno rešitev vožnje vseh šestih stikal v trifaznem pretvorniku. Obstajajo številna podobna integrirana vezja, ki jih je iz dneva v dan vse več. Na koncu bo sestava sistema verjetno vključevala le del nadzorne programske opreme z vso strojno opremo, ki je v pravilni obliki in obliki.

PWM (Pulse Width Modulation) val se lahko uporablja za nadzor hitrosti motorja. Tu je podana povprečna napetost ali pa se bo povprečni tok, ki teče skozi motor, spremenil glede na čas vklopa in izklopa impulzov, ki nadzorujejo hitrost motorja, tj. Delovni cikel vala nadzoruje njegovo hitrost. Ko spremenimo delovni cikel (čas vklopa), lahko spremenimo hitrost. Z izmenjavo izhodnih vrat bo učinkovito spremenil smer motorja.

Nadzor hitrosti

Nadzor hitrosti BLDC motorja je bistvenega pomena za to, da motor deluje z želeno hitrostjo. Hitrost enosmernega motorja brez krtačk lahko nadzirate z nadzorom vhodne enosmerne napetosti. Višja kot je napetost, večja je hitrost. Ko motor deluje v običajnem načinu ali deluje pod nazivno hitrostjo, se vhodna napetost armature spremeni po modelu PWM. Ko motor deluje nad nazivno hitrostjo, tok oslabi s pospeševanjem izhodnega toka.

Regulacija hitrosti je lahko regulacija hitrosti z zaprto ali odprto zanko.

Nadzor hitrosti odprte zanke - vključuje preprosto krmiljenje enosmerne napetosti, ki se nanaša na sponke motorja, s sekanjem enosmerne napetosti. Vendar to povzroči določeno obliko trenutne omejitve.

Nadzor hitrosti zaprte zanke - Vključuje nadzor vhodne napajalne napetosti prek povratne informacije o hitrosti iz motorja. Tako se napajalna napetost nadzoruje glede na signal napake.

“kako nastane izmenični tok ”

Regulacija hitrosti v zaprti zanki je sestavljena iz treh osnovnih komponent.

Vezje PWM za generiranje potrebnih impulzov PWM. Lahko je mikrokrmilnik ali časovnik IC.
Zaznavna naprava za zaznavanje dejanske hitrosti motorja. Lahko je senzor Hall-ovega učinka, infrardeči senzor ali optični kodirnik.
Motorni pogon za nadzor delovanja motorja.

Ta tehnika spreminjanja napajalne napetosti na podlagi signala napake je lahko s pomočjo tehnike krmiljenja pida ali z uporabo mehke logike.

Uporaba za nadzor hitrosti brezkrtačnega enosmernega motorja

BLDC krmiljenje enosmernega motorja

Delovanje motorja se nadzoruje z uporabo optičnega sklopnika in razporeditve MOSFET, kjer se vhodna enosmerna moč krmili s pomočjo PWM tehnike iz mikrokrmilnika. Ko se motor vrti, se infrardeča led, ki je prisotna na njegovi gredi, zaradi prisotnosti bele lise na njeni gredi osvetli z belo svetlobo in odseva infrardečo svetlobo. Fotodioda sprejme to infrardečo svetlobo in se spremeni v njenem uporu, kar povzroči spremembo napajalne napetosti priključenega tranzistorja, mikrokrmilnik pa dobi impulz, da ustvari število obratov na minuto. Ta hitrost je prikazana na LCD-prikazovalniku.

Zahtevana hitrost se vnese v tipkovnico, povezano z mikrokrmilnikom. Razlika med zaznano hitrostjo in želeno hitrostjo je signal napake in mikrokrmilnik generira signal PWM v skladu s signalom napake, ki temelji na mehki logiki, da daje enosmerno moč motorju.

Tako lahko z nadzorom v zaprti zanki nadzorujemo hitrost brezkrtačnega enosmernega motorja in vrtimo s poljubno želeno hitrostjo.

Foto: