Elektromotory bezkartáčové: princip činnosti, řízení bezkartáčových elektromotorů. Bezkartáčový motor s vlastními rukama

Bezkartáčové elektromotory se používají v lékařských zařízeních, v modelování letadel, v provozovnách potrubních ropovodů a v mnoha jiných průmyslových odvětvích. Ale mají své vlastní nedostatky, rysy a výhody, které někdy hrají klíčovou roli při konstrukci různých zařízení. Nicméně to může být, takové elektromotory zaujímají poměrně malou mezeru ve srovnání s asynchronními AC stroji.

Vlastnosti elektromotorů

Jedním z důvodů, proč návrháři mají zájem o střídavé elektromotory, je potřeba vysokorychlostních motorů s malými rozměry. A tyto motory mají velmi přesné umístění. V návrhu je pohyblivý rotor a stacionární stator. Na rotoru je jeden permanentní magnet nebo několik, uspořádaných v určitém pořadí. Stator obsahuje také cívky, které vytvářejí magnetické pole.

Je třeba poznamenat ještě jednu funkci - elektromotory bezkartáčové mohou mít kotvu umístěnou uvnitř i venku. V důsledku toho mohou mít dva typy konstrukcí jistou aplikaci v různých sférách. Když je kotva umístěna uvnitř, je možné dosáhnout velmi vysoké rychlosti otáčení, takže tyto motory fungují velmi dobře při konstrukci chladicích systémů. V případě, že je instalován pohon s externím uspořádáním rotoru, lze dosáhnout velmi přesného polohování a také vysokou odolností proti přetížení. Velmi často se tyto motory používají v robotice, lékařských zařízeních, v strojích s frekvenčním programovým řízením.

Jak fungují motory

Pro pohon rotoru bezkartáčového stejnosměrného motoru je nutno použít speciální mikroprocesor. Nemůže být spuštěn stejným způsobem jako synchronní nebo asynchronní stroj. S pomocí mikrokontroléru se ukazuje, že zahrnuje vinutí motoru tak, že směr vektorů magnetických polí na statoru a kotvě je ortogonální.

Jinými slovy, s pomocí řidiče je možné regulovat točivý moment, který působí na rotor bezkartáčového motoru. Pro přesunutí kotvy je nutné provést správné spínání vinutí statoru. Bohužel není možné zajistit plynulou regulaci otáčení. Ale můžete velmi rychle zvýšit rychlost rotoru motoru.

Rozdíly mezi kolektory a střídavými motory

Hlavním rozdílem je, že na rotoru na motorech bez střídavých motorů neexistuje žádné navíjení. U kolektorových elektromotorů jsou na rotoru vinutí. Na pevné části motoru jsou namontovány permanentní magnety. Navíc je na rotoru instalován sběrač, ke kterému jsou připojeny grafitové kartáče. S jejich pomocí se napětí navíjí na rotor. Princip bezkartáčového elektromotoru je také velmi odlišný.

Jak funguje sběratelský stroj

Pro spuštění kolektorového motoru bude nutné použít napětí na vinutí pole, které je umístěno přímo na armatuře. V tomto případě je vytvořeno trvalé magnetické pole, které interaguje s magnety na statoru, čímž se kotva a kolektor na něm upevněný otáčejí. Toto napájí další vinutí a opakuje cyklus.

Rychlost rotoru závisí přímo na intenzitě magnetického pole a poslední charakteristika závisí přímo na hodnotě napětí. Proto, aby se zvýšila nebo snížila rychlost otáčení, je nutné změnit napájecí napětí.

Pro realizaci zpětného chodu stačí změnit polaritu připojení motoru. Pro takovou kontrolu není nutné používat speciální mikrokontroléry, je možné měnit rychlost otáčení běžným proměnným odporem.

Vlastnosti bezkartáčových strojů

Ovládání bezkomutátorového elektromotoru je však bez použití speciálních regulátorů nemožné. Vycházíme z toho, že motory tohoto typu nemohou být použity jako generátory. Pro efektivitu řízení můžete sledovat polohu rotoru pomocí několika Hallových snímačů. Díky takovýmto jednoduchým zařízením je možné podstatně zlepšit vlastnosti, ale náklady na elektromotor se několikrát zvýší.

Provozování střídavých motorů

Samostatná výroba mikrokontrolérů nemá smysl, mnohem lepší volbou je nákup hotových, i když čínských. Při výběru je však třeba dodržovat následující doporučení:

1. Dodržujte maximální přípustný proud. Tento parametr je nezbytný pro různé typy pohonů. Tato vlastnost je často označována výrobci přímo v názvu modelu. Je velmi vzácné specifikovat hodnoty typické pro špičkové režimy, ve kterých mikrokontrolér nemůže fungovat po dlouhou dobu.
2. Pro trvalý provoz je třeba vzít v úvahu maximální hodnotu napájecího napětí.
3. Nezapomeňte zvážit odpor všech vnitřních obvodů mikrokontroléru.
4. Je třeba vzít v úvahu maximální počet otáček, který je charakteristický pro provoz tohoto mikrokontroléru. Všimněte si, že nebude možné zvýšit maximální rychlost, protože omezení je provedeno na úrovni softwaru.
5. Levné modely mikroprocesorových zařízení mají frekvenci generovaných impulzů v rozmezí 7 ... 8 kHz. Drahé kopie lze přeprogramovat a tento parametr se zvýší o 2-4 krát.

Zkuste vybrat mikrokontroléry ve všech parametrech, protože ovlivňují výkon, který může motor vyvíjet.

Jak se vedení řídí

Elektronická řídicí jednotka umožňuje spínání vinutí pohonu. Pro určení spínací doby řidič sleduje polohu rotoru podle snímače Hall instalovaného na pohonu.

V případě, že taková zařízení neexistují, je nutné přečíst zpětné napětí. Generuje se v statorových cívkách, které nejsou v tuto chvíli připojeny. Řadič je hardwarově-softwarový komplex, který umožňuje sledovat všechny změny a specifikovat pořadí spínání co nejpřesněji.

Třífázové bezkomutátorové elektromotory

Mnoho bezkartáčových elektromotorů pro modely letadel je napájeno stejnosměrným proudem. Existují ale také třífázové vzorky, ve kterých jsou instalovány měniče. Umožňují vytvářet třífázové impulsy z konstantního napětí.

Práce jsou následující:

1. Cívka "A" přijímá impulsy s kladnou hodnotou. Na cívce "B" - se zápornou hodnotou. V důsledku toho se kotva začne pohybovat. Senzory fixují posun a vysílají signál na regulátor pro další spínání.
2. Cívka "A" je odpojena a na vinuti "C" je aplikován pozitivní hodnota impulsu. Přepínání vinutí "B" se nemění.
3. Na cívce "C" přichází pozitivní hybnost a negativní jde na "A".
4. Potom spustí dvojice "A" a "B". Pozitivní hodnoty negativních impulsů se na ně vztahují.
5. Poté pozitivní impuls znovu přejde do cívky "B" a negativní na "C".
6. V poslední fázi je spuštěna cívka "A", která obdrží pozitivní impuls a negativní jde na C.

A po tom se celý cyklus opakuje.

Výhody použití

Je obtížné vyrobit bezkartáčový elektromotor s vlastními rukama, ale je téměř nemožné implementovat řízení mikrokontroléru. Proto je nejlépe použít hotové průmyslové vzory. Ale ujistěte se, že zvážíte výhody, které pohon přijímá při použití bezkartáčových elektromotorů:

1. Mnohem větší zdroj než kolektorové stroje.
2. Vysoká účinnost.
3. Výkon je vyšší než výkon kolektorových motorů.
4. Rychlost otáčení je mnohem rychlejší.
5. Během provozu se nevytvářejí jiskry, proto je lze používat v podmínkách s vysokým nebezpečím požáru.
6. Velmi jednoduchá obsluha pohonu.
7. Při práci nemusíte používat další součásti k chlazení.

Mezi nedostatky lze určit velmi vysoké náklady, pokud vezmete v úvahu cenu správce. Dokonce i krátkodobé zapnutí testování výkonu takového elektromotoru nefunguje. Kromě toho je oprava těchto motorů mnohem obtížnější z důvodu jejich konstrukčních prvků.