Shtëpi Kërpudha Programi arsimor dhe dizajni "motoret pa furça". Motorë DC pa furça. Pajisja me motor pa furça, bëjeni vetë motorin pa furça

Kërpudha

Programi arsimor dhe dizajni "motoret pa furça". Motorë DC pa furça. Pajisja me motor pa furça, bëjeni vetë motorin pa furça

Një nga arsyet pse projektuesit janë të interesuar për motorët elektrikë pa furça është nevoja për motorë me shpejtësi të lartë me dimensione të vogla. Për më tepër, këta motorë kanë pozicionim shumë të saktë. Dizajni ka një rotor të lëvizshëm dhe një stator fiks. Në rotor ka një magnet të përhershëm ose disa, të rregulluar në një sekuencë të caktuar. Në stator ka mbështjellje që krijojnë një fushë magnetike.

Duhet të theksohet një veçori tjetër - motorët elektrikë pa furça mund të kenë një spirancë të vendosur brenda dhe jashtë. Prandaj, të dy llojet e ndërtimit mund të kenë aplikime specifike në fusha të ndryshme. Kur armatura është e vendosur brenda, është e mundur të arrihet një shpejtësi shumë e lartë rrotulluese, kështu që motorë të tillë funksionojnë shumë mirë në projektimin e sistemeve të ftohjes. Nëse instalohet një ngasje e jashtme e rotorit, mund të arrihet një pozicionim shumë i saktë, si dhe rezistencë e lartë e mbingarkesës. Shumë shpesh, motorë të tillë përdoren në robotikë, pajisje mjekësore, në vegla makinerish me kontroll të programit të frekuencës.

Si funksionojnë motorët

Për të vënë në lëvizje rotorin e një motori DC pa furça, është e nevojshme të përdorni një mikrokontrollues special. Nuk mund të niset në të njëjtën mënyrë si një makinë sinkrone ose asinkrone. Me ndihmën e një mikrokontrollues, rezulton të ndizni mbështjelljet e motorit në mënyrë që drejtimi i vektorëve të fushës magnetike në stator dhe armaturë të jetë ortogonal.

Me fjalë të tjera, me ndihmën e një drejtuesi, rezulton të rregullohet se cili vepron në rotorin e një motori pa furça. Për të lëvizur armaturën, është e nevojshme të kryhet kalimi i saktë në mbështjelljet e statorit. Fatkeqësisht, nuk është e mundur të sigurohet kontroll i qetë i rrotullimit. Por ju mund të rrisni shumë shpejt rotorin e motorit elektrik.

Dallimet midis motorëve të krehur dhe pa furçë

Dallimi kryesor është se motorët pa furça për modelet nuk kanë një dredha-dredha në rotor. Në rastin e motorëve elektrikë kolektorë, ka mbështjellje në rotoret e tyre. Por magnetet e përhershëm janë instaluar në pjesën e palëvizshme të motorit. Përveç kësaj, në rotor është instaluar një koleksionist i një dizajni të veçantë, me të cilin janë lidhur furçat e grafitit. Me ndihmën e tyre, voltazhi aplikohet në mbështjelljen e rotorit. Parimi i funksionimit të një motori elektrik pa furça është gjithashtu dukshëm i ndryshëm.

Si funksionon një makinë grumbulluese?

Për të nisur motorin e kolektorit, do t'ju duhet të aplikoni tension në mbështjelljen e fushës, e cila ndodhet direkt në armaturë. Në këtë rast, formohet një fushë magnetike konstante, e cila ndërvepron me magnetët në stator, si rezultat i së cilës armatura dhe kolektori i fiksuar në të rrotullohen. Në këtë rast, energjia furnizohet në dredha-dredha tjetër, cikli përsëritet.

Shpejtësia e rrotullimit të rotorit varet drejtpërdrejt nga sa intensive është fusha magnetike, dhe karakteristika e fundit varet drejtpërdrejt nga madhësia e tensionit. Prandaj, për të rritur ose ulur shpejtësinë, është e nevojshme të ndryshoni tensionin e furnizimit.

Për të zbatuar të kundërtën, duhet vetëm të ndryshoni polaritetin e lidhjes së motorit. Për një kontroll të tillë, nuk keni nevojë të përdorni mikrokontrollues të veçantë; mund të ndryshoni shpejtësinë e rrotullimit duke përdorur një rezistencë konvencionale të ndryshueshme.

Karakteristikat e makinave pa furça

Por kontrolli i një motori elektrik pa furça është i pamundur pa përdorimin e kontrollorëve të veçantë. Bazuar në këtë, mund të konkludojmë se motorët e këtij lloji nuk mund të përdoren si gjenerator. Për kontroll efikas, pozicioni i rotorit mund të monitorohet duke përdorur sensorë të shumtë Hall. Me ndihmën e pajisjeve të tilla të thjeshta, është e mundur të përmirësohet ndjeshëm performanca, por kostoja e motorit elektrik do të rritet disa herë.

Nisja e motorëve pa furça

Nuk ka kuptim të bëni vetë mikrokontrollues, një opsion shumë më i mirë do të ishte blerja e një të gatshme, megjithëse kineze. Por kur zgjidhni, duhet t'i përmbaheni rekomandimeve të mëposhtme:

Vëzhgoni rrymën maksimale të lejuar. Ky parametër do të jetë i dobishëm për lloje të ndryshme të funksionimit të diskut. Karakteristika shpesh tregohet nga prodhuesit drejtpërdrejt në emrin e modelit. Shumë rrallë, tregohen vlera që janë tipike për mënyrat e pikut në të cilat mikrokontrolluesi nuk mund të funksionojë për një kohë të gjatë.
Për funksionimin e vazhdueshëm, duhet të merret parasysh edhe tensioni maksimal i furnizimit.
Sigurohuni që të merrni parasysh rezistencën e të gjitha qarqeve të brendshme të mikrokontrolluesit.
Sigurohuni që të merrni parasysh numrin maksimal të rrotullimeve që është tipik për funksionimin e këtij mikrokontrolluesi. Ju lutemi vini re se nuk do të jetë në gjendje të rrisë shpejtësinë maksimale, pasi kufizimi bëhet në nivelin e softuerit.
Modelet e lira të pajisjeve mikrokontrolluese kanë impulse në intervalin 7...8 kHz. Kopjet e shtrenjta mund të riprogramohen dhe ky parametër rritet me 2-4 herë.

Mundohuni të zgjidhni mikrokontrolluesit në të gjitha aspektet, pasi ato ndikojnë në fuqinë që mund të zhvillojë një motor elektrik.

Si menaxhohet

Njësia e kontrollit elektronik lejon ndërrimin e mbështjelljes së makinës. Për të përcaktuar momentin e ndërrimit duke përdorur drejtuesin, pozicioni i rotorit monitorohet nga sensori Hall i instaluar në makinë.

Në rast se nuk ka pajisje të tilla, është e nevojshme të lexoni tensionin e kundërt. Gjenerohet në mbështjelljet e statorit që nuk janë të lidhura për momentin. Kontrolluesi është një kompleks harduer-softuerësh, ai ju lejon të gjurmoni të gjitha ndryshimet dhe të vendosni rendin e ndërrimit sa më saktë që të jetë e mundur.

Motorë trefazorë pa furça

Shumë motorë elektrikë pa furçë për modelet e avionëve mundësohen nga rryma direkte. Por ka edhe raste trefazore në të cilat janë instaluar konvertuesit. Ato ju lejojnë të bëni impulse trefazore nga një tension konstant.

Puna është si më poshtë:

Bobina "A" merr impulse me një vlerë pozitive. Në spirale "B" - me një vlerë negative. Si rezultat i kësaj, spiranca do të fillojë të lëvizë. Sensorët rregullojnë zhvendosjen dhe një sinjal i dërgohet kontrolluesit për ndërrimin tjetër.
Spiralja "A" është e fikur, ndërsa një puls pozitiv i jepet mbështjelljes "C". Dredha-dredha e ndërrimit "B" nuk ndryshon.
Spiralja "C" merr një puls pozitiv, dhe një negativ shkon në "A".
Pastaj çifti "A" dhe "B" hyjnë në veprim. Atyre u jepen respektivisht vlerat pozitive dhe negative të pulseve.
Pastaj impulsi pozitiv përsëri hyn në spiralen "B", dhe ai negativ shkon në "C".
Në fazën e fundit, ndizet spiralja "A", e cila merr një puls pozitiv dhe një negativ shkon në C.

Dhe pastaj i gjithë cikli përsëritet.

Përfitimet e përdorimit

Është e vështirë të bësh një motor elektrik pa furça me duart e tua, dhe është pothuajse e pamundur të zbatosh kontrollin e mikrokontrolluesit. Prandaj, është mirë të përdorni modele industriale të gatshme. Por sigurohuni që të merrni parasysh avantazhet që merr disku kur përdorni motorë pa furça:

Burim dukshëm më i gjatë se makinat kolektore.
Niveli i lartë i efikasitetit.
Fuqia është më e lartë se ajo e motorëve kolektorë.
Shpejtësia e rrotullimit është shumë më e shpejtë.
Gjatë funksionimit nuk krijohen shkëndija, kështu që ato mund të përdoren në mjedise me rrezik të lartë zjarri.
Funksionim shumë i lehtë me makinë.
Nuk ka nevojë të përdorni komponentë shtesë për ftohje gjatë funksionimit.

Ndër mangësitë mund të veçohet një kosto shumë e lartë, nëse kemi parasysh edhe çmimin e kontrollorit. Edhe për një kohë të shkurtër, një motor elektrik i tillë nuk mund të ndizet për të kontrolluar performancën. Për më tepër, riparimi i motorëve të tillë është shumë më i vështirë për shkak të veçorive të tyre të projektimit.

Parimi i funksionimit të një motori DC pa furça (BKDP) ka qenë i njohur për një kohë shumë të gjatë, dhe motorët pa furça kanë qenë gjithmonë një alternativë interesante për zgjidhjet tradicionale. Përkundër kësaj, makina të tilla elektrike kanë gjetur aplikim të gjerë në teknologji vetëm në shekullin e 21-të. Faktori vendimtar në prezantimin e gjerë ishte ulja e shumëfishtë e kostos së elektronikës së kontrollit të makinës BDKP.

Probleme me motorin e kolektorit

Në një nivel themelor, puna e çdo motori elektrik është të shndërrojë energjinë elektrike në energji mekanike. Ekzistojnë dy fenomene fizike kryesore që qëndrojnë në themel të projektimit të makinave elektrike:

Motori është projektuar në atë mënyrë që fushat magnetike të krijuara në secilin nga magnetët të ndërveprojnë gjithmonë me njëra-tjetrën, duke i dhënë rrotullimit të rotorit. Një motor tradicional DC përbëhet nga katër pjesë kryesore:

stator (element i fiksuar me një unazë magnetësh);
spirancë (element rrotullues me mbështjellje);
furça karboni;
koleksionist.

Ky dizajn parashikon rrotullimin e armaturës dhe komutatorit në të njëjtin bosht në lidhje me furçat fikse. Rryma kalon nga burimi përmes furçave të ngarkuara me pranverë për kontakt të mirë me komutatorin, i cili shpërndan energjinë elektrike midis mbështjelljeve të armaturës. Fusha magnetike e induktuar në këtë të fundit ndërvepron me magnetët e statorit, gjë që bën që statori të rrotullohet.

Disavantazhi kryesor i motorit tradicional është se kontakti mekanik në furça nuk mund të arrihet pa fërkim. Me rritjen e shpejtësisë, problemi bëhet më i theksuar. Asambleja e kolektorit konsumohet me kalimin e kohës dhe, përveç kësaj, është e prirur për të ndezur dhe është në gjendje të jonizojë ajrin përreth. Kështu, përkundër thjeshtësisë dhe kostos së ulët të prodhimit, motorë të tillë elektrikë kanë disa disavantazhe të pakapërcyeshme:

veshja e furçave;
interferenca elektrike si rezultat i shkëndijës;
kufizime në shpejtësinë maksimale;
vështirësi me ftohjen e një elektromagneti rrotullues.

Shfaqja e teknologjisë së procesorit dhe transistorëve të energjisë lejoi projektuesit të braktisnin njësinë e ndërrimit mekanik dhe të ndryshonin rolin e rotorit dhe statorit në një motor elektrik DC.

Parimi i funksionimit të BDKP

Në një motor elektrik pa furça, ndryshe nga paraardhësi i tij, roli i një ndërprerës mekanik kryhet nga një konvertues elektronik. Kjo bën të mundur zbatimin e një qarku "brenda-jashtë" të BDKP - mbështjelljet e tij janë të vendosura në stator, gjë që eliminon nevojën për një kolektor.

Me fjalë të tjera, ndryshimi kryesor themelor midis një motori klasik dhe një BDCT është se në vend të magnetëve të palëvizshëm dhe mbështjelljeve rrotulluese, kjo e fundit përbëhet nga mbështjellje të palëvizshme dhe magnet rrotullues. Përkundër faktit se vetë ndërrimi ndodh në një mënyrë të ngjashme, zbatimi i tij fizik në disqet pa furça është shumë më kompleks.

Çështja kryesore është kontrolli i saktë i një motori pa furça, i cili nënkupton sekuencën dhe frekuencën e saktë të ndërrimit të seksioneve individuale të dredha-dredha. Ky problem është i zgjidhshëm në mënyrë konstruktive vetëm nëse është e mundur të përcaktohet vazhdimisht pozicioni aktual i rotorit.

Të dhënat e nevojshme për përpunim nga elektronika merren në dy mënyra:

zbulimi i pozicionit absolut të boshtit;
matja e tensionit të induktuar në mbështjelljet e statorit.

Për të zbatuar kontrollin në mënyrën e parë, më së shpeshti përdoren çifte optike ose sensorë Hall të fiksuar në stator, të cilët reagojnë ndaj fluksit magnetik të rotorit. Avantazhi kryesor i sistemeve të tilla për mbledhjen e informacionit për pozicionin e boshtit është performanca e tyre edhe në shpejtësi shumë të ulëta dhe në pushim.

Kontrolli pa sensorë për të vlerësuar tensionin në mbështjellje kërkon të paktën një rrotullim minimal të rotorit. Prandaj, në modele të tilla, sigurohet një mënyrë e ndezjes së motorit deri në shpejtësi, në të cilën mund të vlerësohet tensioni në mbështjellje, dhe gjendja e pushimit testohet duke analizuar efektin e fushës magnetike në pulset e rrymës së provës që kalojnë nëpër mbështjelljet.

Pavarësisht nga të gjitha këto vështirësi të projektimit, motorët pa furça po fitojnë gjithnjë e më shumë popullaritet për shkak të performancës së tyre dhe një sërë karakteristikash të paarritshme për koleksionistët. Një listë e shkurtër e avantazheve kryesore të BDKP ndaj atyre klasike duket si kjo:

nuk ka humbje të energjisë mekanike për shkak të fërkimit të furçës;
pa zhurmë krahasuese e punës;
lehtësia e përshpejtimit dhe ngadalësimit të rrotullimit për shkak të inercisë së ulët të rotorit;
saktësia e kontrollit të rrotullimit;
mundësia e organizimit të ftohjes për shkak të përçueshmërisë termike;
aftësia për të punuar me shpejtësi të lartë;
qëndrueshmëri dhe besueshmëri.

Aplikimi dhe perspektivat moderne

Ka shumë pajisje për të cilat rritja e kohës së funksionimit është kritike. Në pajisje të tilla, përdorimi i BDCT është gjithmonë i justifikuar, pavarësisht kostos së tyre relativisht të lartë. Këto mund të jenë pompa uji dhe karburanti, turbina ftohëse për kondicionerët dhe motorët, etj. Motorët pa furça përdoren në shumë modele të automjeteve elektrike. Aktualisht, motorët pa furça kanë marrë vëmendje serioze nga industria e automobilave.

BDKP janë ideale për disqet e vogla që funksionojnë në kushte të vështira ose me saktësi të lartë: ushqyes dhe shirit transportues, robotë industrialë, sisteme pozicionimi. Ka fusha në të cilat motorët pa furça dominojnë të pakontestueshme: disqet e ngurtë, pompat, tifozët e heshtur, pajisjet e vogla, disqet CD/DVD. Pesha e ulët dhe fuqia e lartë në dalje e kanë bërë BDCT gjithashtu bazën për prodhimin e mjeteve moderne të dorës pa tela.

Mund të thuhet se tani është duke u bërë përparim i rëndësishëm në fushën e lëvizjeve elektrike. Rënia e vazhdueshme e çmimit të elektronikës dixhitale ka krijuar një prirje drejt përdorimit të gjerë të motorëve pa furça për të zëvendësuar ata tradicionalë.

Ky artikull detajon procesin e mbështjelljes së një motori elektrik pa furça në shtëpi. Në pamje të parë, ky proces mund të duket kohë dhe i gjatë, por nëse e shikoni, një kthim prapa i motorit nuk do të zgjasë më shumë se një orë.
Motori u fut nën erë

Materiale:
- Tel (0,3 mm)
- Llak
- Tkurrje nga nxehtësia (2 mm dhe 5 mm)

Instrumentet:
- Gërshërë
- Preres telash
- Makine per ngjitjen e metalit
- Saldim dhe acid
- Letër zmerile (skedar me gjilpërë)
- Më e lehtë

Hapi 1. Përgatitja e motorit dhe telit.

Ne heqim rondele e bllokimit nga boshti i motorit dhe nxjerrim statorin.

Ne mbështjellim mbështjelljen e vjetër nga statori. Unë rekomandoj numërimin e numrit të kthesave në një dhëmb. Ju mund ta zbuloni diametrin e telit të vjetër duke mbështjellë 10 kthesa në një laps, matni gjerësinë e kësaj dredha-dredha me një sundimtar dhe ndani me 10.

Ne inspektojmë me kujdes dhëmbët e statorit për gërvishtje të smaltit mbrojtës. Nëse është e nevojshme, mbulojini me llak (mund edhe manikyrin e thonjve).

Me një stilolaps me majë ose shënues për disqe, ne numërojmë dhëmbët e statorit në mënyrë që të mos ngatërrojmë dhe mbështjellim telin në dhëmbin e gabuar.

Në këtë rast, një tel me një diametër prej 0.3 mm do të mbështillet në dy fije prej 16 kthesash për dhëmb. Kjo është afërsisht 50 cm tela e dyfishuar për dhëmb + 20 cm për plumbat.

Meqenëse një tel është mbështjellë në 4 dhëmbë me dy priza, dhe ka vetëm 12 dhëmbë, na duhen tre tela të dyfishtë rreth 2.5 metra të gjatë. Është më mirë ta lini të jetë me një diferencë sesa të mos mjaftojnë disa kthesa për dhëmbin e fundit.

Hapi 2. Mbështjellja e dhëmbëve të statorit.

Dredha-dredha do të ndahet në tre faza, sipas numrit të telave. Për të mos u ngatërruar në përfundimet e telave, mund t'i shënoni me copa shiriti elektrik ose patch me mbishkrime.

Unë qëllimisht nuk bashkoj fotografi individuale të secilit dhëmb të mbështjellë - skemat e ngjyrave do të tregojnë dhe tregojnë shumë më tepër.

Teli numër 1:

Skema e dredha-dredha

Lëreni rreth 10 cm tela për të krijuar plumbin (S1).
Ne mbështjellim telin e parë (në diagram - portokalli) në dhëmb №2 në drejtim të akrepave të orës shigjeta. Sa më të dendura dhe më të buta të jenë kthesat, aq më shumë kthesa do të përshtaten në dhëmbët e statorit.
Pasi të jenë mbështjellë 16 kthesa, e vendosim telin në dhëmb №1 dhe ne era në të kundërt të akrepave të orës shigjetat janë gjithashtu 16 kthesa.

№7 dhe era 16 kthesa në drejtim të akrepave të orës shigjeta.
№8 dhe era 16 kthesa në të kundërt të akrepave të orës shigjeta.
Lëmë 10 cm tela për të krijuar daljen (E1), pjesa tjetër mund të pritet.
Gjithçka, teli i parë është plagosur.

Teli numër 2:

Skema e dredha-dredha

Lëreni rreth 10 cm tela për të krijuar plumbin (S2).
Ne mbështjellim 16 kthesa të telit të dytë (në diagram - jeshile) në dhëmb №6 në drejtim të akrepave të orës shigjeta.
E vendosim telin tek dhëmbi №5 dhe era 16 kthesa në të kundërt të akrepave të orës shigjeta.
Më pas, e shtrijmë telin në dhëmb №11 dhe era 16 kthesa në drejtim të akrepave të orës shigjeta.
Më pas e vendosim telin tek dhëmbi №12 dhe era 16 kthesa në të kundërt të akrepave të orës shigjeta.
Lëmë 10 cm tela për të krijuar daljen (E2), presim pjesën tjetër.
Teli i dytë është i plagosur.

Teli numër 3:

Skema e dredha-dredha

Lëreni rreth 10 cm tela për të krijuar plumbin (S3).
Ne mbështjellim 16 kthesa të telit të dytë (në diagram - blu) në dhëmb №10 në drejtim të akrepave të orës shigjeta.
E vendosim telin tek dhëmbi №9 dhe era 16 kthesa në të kundërt të akrepave të orës shigjeta.
Më pas, e shtrijmë telin në dhëmb №3 dhe era 16 kthesa në drejtim të akrepave të orës shigjeta.
Më pas e vendosim telin tek dhëmbi №4 dhe era 16 kthesa në të kundërt të akrepave të orës shigjeta.
Lëmë 10 cm tela për të krijuar daljen (E3), presim pjesën tjetër.
Teli i tretë është i plagosur.

Hapi 3. Lidhja e prizave të dredha-dredha.

Diagrami i lidhjes

Terminali S1 dhe E2 (dhëmbët №2 dhe №12 ) përdredhni në bazën e dhëmbëve, duke bërë një bisht 5-7 cm të gjatë.
Në mënyrë të ngjashme, ne shtrembërojmë përfundimet S2 dhe E3 (dhëmbët №6 dhe №4 ), si dhe konkluzionet S3 dhe E1 (dhëmbët №10 dhe №8 )

Ne shtrijmë një tkurrje të hollë të nxehtësisë përgjatë gjithë gjatësisë dhe deri në bazën e përfundimeve. Pastaj ngroheni butësisht me një çakmak.

Ne mbledhim tre përfundimet që rezultojnë së bashku dhe shtrëngojmë me tkurrje të nxehtësisë me një diametër më të madh, duke e tërhequr atë gjithashtu në bazën.

Pajisjet shtëpiake dhe mjekësore, aeromodelimi, ngasjet e mbylljes së tubave për tubacionet e gazit dhe naftës - kjo nuk është një listë e plotë e aplikacioneve për motorët DC pa furça (BD). Le të shohim pajisjen dhe parimin e funksionimit të këtyre disqeve elektromekanike në mënyrë që të kuptojmë më mirë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Informacione të përgjithshme, pajisje, fushëveprimi

Një nga arsyet e interesit për DB është nevoja e shtuar për mikromotorë me shpejtësi të lartë me pozicionim të saktë. Struktura e brendshme e disqeve të tillë është paraqitur në Figurën 2.

Oriz. 2. Pajisja e motorit pa furça

Siç mund ta shihni, dizajni është një rotor (armaturë) dhe një stator, i pari ka një magnet të përhershëm (ose disa magnet të rregulluar në një rend të caktuar), dhe i dyti është i pajisur me mbështjellje (B) për të krijuar një fushë magnetike.

Vlen të përmendet se këta mekanizma elektromagnetikë mund të jenë ose me spirancë të brendshme (ky lloj ndërtimi mund të shihet në figurën 2) ose të jashtëm (shih Figurën 3).

Oriz. 3. Dizajn me një spirancë të jashtme (jashtëm)

Prandaj, secila prej modeleve ka një fushë specifike. Pajisjet me armaturë të brendshme kanë një shpejtësi të madhe rrotullimi, prandaj përdoren në sistemet e ftohjes, si termocentrale për dron, etj. Drejtuesit e rotorit të jashtëm përdoren aty ku kërkohet pozicionimi i saktë dhe toleranca e rrotullimit (robotikë, pajisje mjekësore, makina CNC, etj.).

Parimi i funksionimit

Ndryshe nga disqet e tjera, për shembull, një makinë induksioni AC, kërkohet një kontrollues i veçantë për funksionimin e DB, i cili ndez mbështjelljet në atë mënyrë që vektorët e fushave magnetike të armaturës dhe statorit të jenë ortogonale me secilin tjera. Kjo është, në fakt, pajisja drejtuese rregullon çift rrotullues që vepron në armaturën DB. Ky proces tregohet qartë në Figurën 4.

Siç mund ta shihni, për çdo lëvizje të armaturës, është e nevojshme të kryhet një ndërrim i caktuar në mbështjelljen e statorit të një motori pa furça. Ky parim i funksionimit nuk lejon kontroll të qetë të rrotullimit, por bën të mundur fitimin e shpejtë të vrullit.

Dallimet midis motorëve të krehur dhe pa furçë

Makina e tipit kolektor ndryshon nga BD si në tiparet e projektimit (shih Fig. 5.) ashtu edhe në parimin e funksionimit.

Oriz. 5. A - motor kolektori, B - pa furça

Le të hedhim një vështrim në ndryshimet e dizajnit. Figura 5 tregon se rotori (1 në figurën 5) i një motori të tipit kolektor, ndryshe nga ai pa furça, ka mbështjellje që kanë një skemë të thjeshtë dredha-dredha dhe magnete të përhershme (zakonisht dy) janë instaluar në stator (2 në Fig. 5). Përveç kësaj, në bosht është instaluar një kolektor, në të cilin janë lidhur furça që furnizojnë tensionin në mbështjelljet e armaturës.

Përshkruani shkurtimisht parimin e funksionimit të makinave kolektore. Kur voltazhi aplikohet në njërën nga mbështjelljet, ai ngacmohet dhe formohet një fushë magnetike. Ai ndërvepron me magnet të përhershëm, kjo bën që armatura dhe kolektori i vendosur mbi të të rrotullohen. Si rezultat, energjia furnizohet me dredha-dredha tjetër dhe cikli përsëritet.

Frekuenca e rrotullimit të një armature të këtij dizajni varet drejtpërdrejt nga intensiteti i fushës magnetike, e cila, nga ana tjetër, është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin. Kjo është, për të rritur ose ulur shpejtësinë, mjafton të rritet ose të ulet niveli i fuqisë. Dhe për ta kthyer atë, është e nevojshme të ndërroni polaritetin. Kjo metodë kontrolli nuk kërkon një kontrollues të veçantë, pasi kontrolluesi i udhëtimit mund të bëhet bazuar në një rezistencë të ndryshueshme, dhe një ndërprerës konvencional do të funksionojë si një inverter.

Ne kemi shqyrtuar tiparet e projektimit të motorëve pa furça në seksionin e mëparshëm. Siç e mbani mend, lidhja e tyre kërkon një kontrollues të veçantë, pa të cilin ata thjesht nuk do të funksionojnë. Për të njëjtën arsye, këta motorë nuk mund të përdoren si gjenerator.

Vlen gjithashtu të theksohet se në disa disqe të këtij lloji, për kontroll më efikas, pozicionet e rotorit monitorohen duke përdorur sensorë Hall. Kjo përmirëson ndjeshëm karakteristikat e motorëve pa furça, por çon në një rritje të kostos së një dizajni tashmë të shtrenjtë.

Si të filloni një motor pa furça?

Për të funksionuar këtë lloj disku, nevojitet një kontrollues i veçantë (shih Figurën 6). Pa të, nisja është e pamundur.

Oriz. 6. Kontrollorët motorik pa furçë për modelim

Nuk ka kuptim të montoni vetë një pajisje të tillë, do të jetë më e lirë dhe më e besueshme për të blerë një të gatshme. Ju mund ta zgjidhni atë sipas karakteristikave të mëposhtme të natyrshme në drejtuesit e kanaleve PWM:

Rryma maksimale e lejuar, kjo karakteristikë jepet për funksionimin normal të pajisjes. Shumë shpesh, prodhuesit tregojnë këtë parametër në emrin e modelit (për shembull, Phoenix-18). Në disa raste, jepet një vlerë për modalitetin e pikut, të cilin kontrolluesi mund ta ruajë për disa sekonda.
Tensioni nominal maksimal për funksionimin e vazhdueshëm.
Rezistenca e qarqeve të brendshme të kontrolluesit.
Numri i lejuar i rrotullimeve, i treguar në rpm. Mbi këtë vlerë, kontrolluesi nuk do të lejojë rritjen e rrotullimit (kufizimi zbatohet në nivelin e softuerit). Ju lutemi vini re se shpejtësia jepet gjithmonë për disqet me 2 pole. Nëse ka më shumë çifte polesh, ndani vlerën me numrin e tyre. Për shembull, tregohet numri 60000 rpm, prandaj, për një motor me 6 magnet, shpejtësia e rrotullimit do të jetë 60000/3=20000 prm.
Frekuenca e pulseve të gjeneruara, për shumicën e kontrolluesve, ky parametër varion nga 7 në 8 kHz, modelet më të shtrenjta ju lejojnë të riprogramoni parametrin, duke e rritur atë në 16 ose 32 kHz.

Vini re se tre karakteristikat e para përcaktojnë kapacitetin e bazës së të dhënave.

Kontroll i motorit pa furça

Siç u përmend më lart, ndërrimi i mbështjelljes së makinës kontrollohet në mënyrë elektronike. Për të përcaktuar se kur duhet të ndërrohet, drejtuesi monitoron pozicionin e armaturës duke përdorur sensorë Hall. Nëse disku nuk është i pajisur me detektorë të tillë, atëherë merret parasysh EMF e pasme që ndodh në mbështjelljet e palidhura të statorit. Kontrolluesi, i cili, në fakt, është një kompleks harduer-software, monitoron këto ndryshime dhe vendos rendin e ndërrimit.

Motor DC trefazor pa furça

Shumica e bazave të të dhënave kryhen në një dizajn trefazor. Për të kontrolluar një makinë të tillë, kontrolluesi ka një konvertues pulsi DC në trefazor (shih Fig. 7).

Figura 7. Diagramet e tensionit DB

Për të shpjeguar se si funksionon një motor i tillë pa furça, duhet marrë parasysh Figurën 4 së bashku me Figurën 7, ku tregohen me radhë të gjitha fazat e funksionimit të makinës. Le t'i shkruajmë ato:

Një impuls pozitiv zbatohet në mbështjelljet "A", ndërsa një impuls negativ zbatohet në "B", si rezultat, armatura do të lëvizë. Sensorët do të regjistrojnë lëvizjen e tij dhe do të japin një sinjal për ndërrimin e radhës.
Spiralja "A" fiket dhe një impuls pozitiv shkon në "C" ("B" mbetet i pandryshuar), më pas i jepet një sinjal grupit të ardhshëm të pulseve.
Në "C" - pozitive, "A" - negative.
Një palë vepra "B" dhe "A", të cilat marrin impulse pozitive dhe negative.
Një impuls pozitiv ri-aplikohet në "B", dhe një puls negativ në "C".
Bobinat "A" janë ndezur (+ furnizohet) dhe një impuls negativ përsëritet në "C". Pastaj cikli përsëritet.

Në thjeshtësinë e dukshme të menaxhimit ka shumë vështirësi. Është e nevojshme jo vetëm për të gjurmuar pozicionin e armaturës për të prodhuar serinë e ardhshme të pulseve, por edhe për të kontrolluar shpejtësinë e rrotullimit duke rregulluar rrymën në mbështjellje. Përveç kësaj, ju duhet të zgjidhni parametrat më optimale për përshpejtimin dhe ngadalësimin. Vlen gjithashtu të përmendet se kontrolluesi duhet të jetë i pajisur me një bllok që ju lejon të kontrolloni funksionimin e tij. Shfaqja e një pajisjeje të tillë shumëfunksionale mund të shihet në Figurën 8.

Oriz. 8. Kontrollues motori pa furça me shumë funksione

Avantazhet dhe disavantazhet

Një motor elektrik pa furça ka shumë përparësi, përkatësisht:

Jeta e shërbimit është shumë më e gjatë se ajo e homologëve të kolektorëve konvencionalë.
Efikasitet i lartë.
Vendosje e shpejtë në shpejtësinë maksimale të rrotullimit.
Është më i fuqishëm se CD.
Mungesa e shkëndijave gjatë operimit lejon që makina të përdoret në kushte të rrezikshme nga zjarri.
Nuk kërkohet ftohje shtesë.
Operacion i thjeshtë.

Tani le të shohim të këqijat. Një pengesë e rëndësishme që kufizon përdorimin e bazave të të dhënave është kostoja e tyre relativisht e lartë (duke marrë parasysh çmimin e drejtuesit). Ndër shqetësimet është pamundësia e përdorimit të bazës së të dhënave pa shofer, qoftë edhe për aktivizim afatshkurtër, për shembull, për të kontrolluar performancën. Riparimi i problemit, veçanërisht nëse kërkohet rimbështjellja.

Motorët përdoren në shumë fusha të teknologjisë. Në mënyrë që rotori i motorit të rrotullohet, kërkohet një fushë magnetike rrotulluese. Në motorët konvencionalë DC, ky rrotullim bëhet mekanikisht me anë të furçave që rrëshqasin mbi komutator. Kjo shkakton ndezje, dhe, përveç kësaj, për shkak të fërkimit dhe konsumit të furçave, motorë të tillë kërkojnë mirëmbajtje të vazhdueshme.

Falë zhvillimit të teknologjisë, u bë e mundur të gjenerohej një fushë magnetike rrotulluese në mënyrë elektronike, e cila u mishërua në motorët DC pa furça (BLDC).

Pajisja dhe parimi i funksionimit

Elementet kryesore të BDPT janë:

rotor në të cilën janë fiksuar magnete të përhershëm;
stator në të cilën janë instaluar mbështjelljet;
kontrollues elektronik.

Sipas dizajnit, një motor i tillë mund të jetë i dy llojeve:

me një rregullim të brendshëm të një rotori (fushës)

me rregullim të rotorit të jashtëm (jashtëm)

Në rastin e parë, rotori rrotullohet brenda statorit, dhe në rastin e dytë, rotori rrotullohet rreth statorit.

motori i brendshëm përdoret kur është e nevojshme të përftohen shpejtësi të larta rrotullimi. Ky motor ka një dizajn standard më të thjeshtë i cili lejon përdorimin e një statori fiks për montimin e motorit.

motori tejkalues I përshtatshëm për çift rrotullues të lartë në RPM të ulët. Në këtë rast, motori montohet duke përdorur një bosht fiks.

motori i brendshëm RPM i lartë, çift rrotullues i ulët. motori tejkalues- shpejtësi e ulët, çift rrotullues i lartë.

Numri i poleve në BLDT mund të jetë i ndryshëm. Nga numri i poleve, mund të gjykohen disa nga karakteristikat e motorit. Për shembull, një motor me një rotor që ka 2 pole ka një numër më të madh rrotullimesh dhe një çift rrotullues të vogël. Motorët me më shumë pole kanë më shumë çift rrotullues, por më pak RPM. Duke ndryshuar numrin e poleve të rotorit, mund të ndryshoni numrin e rrotullimeve të motorit. Kështu, duke ndryshuar modelin e motorit, prodhuesi mund të zgjedhë parametrat e nevojshëm të motorit për sa i përket çift rrotullimit dhe shpejtësisë.

Drejtoria e BDPT-së

Kontrolluesi i shpejtësisë, pamja

Përdoret për të kontrolluar një motor pa furça kontrollues special - kontrollues i shpejtësisë së boshtit të motorit rrymë e vazhdueshme. Detyra e tij është të gjenerojë dhe furnizojë në kohën e duhur mbështjelljen e duhur të tensionit të kërkuar. Kontrolluesi për pajisjet e fuqizuara nga 220 V më së shpeshti përdor një qark inverter, në të cilin rryma me një frekuencë prej 50 Hz konvertohet së pari në rrymë direkte, dhe më pas në sinjale të modulimit të gjerësisë së pulsit (PWM). Për të furnizuar tensionin në mbështjelljet e statorit, përdoren çelsat elektronikë të fuqishëm në transistorë bipolarë ose elementë të tjerë të fuqisë.

Rregullimi i fuqisë dhe numri i rrotullimeve të motorit kryhet duke ndryshuar ciklin e punës së pulseve dhe, rrjedhimisht, vlerën efektive të tensionit të furnizuar në mbështjelljet e statorit të motorit.

Diagrami skematik i kontrolluesit të shpejtësisë. K1-K6 - çelësat D1-D3 - sensorë të pozicionit të rotorit (sensorë Hall)

Një çështje e rëndësishme është lidhja në kohë e çelësave elektronikë me secilën dredha-dredha. Për të siguruar këtë kontrolluesi duhet të përcaktojë pozicionin e rotorit dhe shpejtësinë e tij. Për të marrë një informacion të tillë, mund të përdoren sensorë optikë ose magnetikë (për shembull, sensorë të sallës), si dhe fusha magnetike të kundërta.

Përdorim më i zakonshëm sensorë të sallës, e cila reagojnë ndaj pranisë së një fushe magnetike. Sensorët vendosen në stator në mënyrë të tillë që të ndikohen nga fusha magnetike e rotorit. Në disa raste, sensorë janë instaluar në pajisje që ju lejojnë të ndryshoni pozicionin e sensorëve dhe, në përputhje me rrethanat, të rregulloni kohën.

Kontrollorët e shpejtësisë së rotorit janë shumë të ndjeshëm ndaj sasisë së rrymës që kalon nëpër të. Nëse zgjidhni një bateri të rikarikueshme me një rrymë më të lartë, rregullatori do të digjet! Zgjidhni kombinimin e duhur të karakteristikave!

Avantazhet dhe disavantazhet

Krahasuar me motorët konvencionalë, motorët BLDC kanë përparësitë e mëposhtme:

efikasitet të lartë;
performancë të lartë;
mundësia e ndryshimit të shpejtësisë;
nuk ka furça me gaz;
zhurma të vogla, si në diapazonin audio ashtu edhe në frekuencë të lartë;
besueshmëria;
aftësia për të përballuar mbingarkesat e çift rrotullues;
i shkëlqyer raporti i madhësisë ndaj fuqisë.

Motori pa furça është shumë efikas. Mund të arrijë 93-95%.

Besueshmëria e lartë e pjesës mekanike të DB shpjegohet me faktin se përdor kushineta topash dhe nuk ka furça. Demagnetizimi i magnetëve të përhershëm është mjaft i ngadaltë, veçanërisht nëse ato janë bërë duke përdorur elementë të rrallë të tokës. Kur përdoret në një kontrollues të mbrojtjes aktuale, jeta e kësaj nyje është mjaft e lartë. Në fakt jeta e shërbimit të BLDC mund të përcaktohet nga jeta e shërbimit të kushinetave të topit.

Disavantazhet e BDP janë kompleksiteti i sistemit të kontrollit dhe kostoja e lartë.

Aplikacion

Fushat e BDTP janë si më poshtë:

krijimi i modeleve;
ilaçin;
automobilistike;
Industria e naftës dhe gazit;
Pajisjet;
pajisje ushtarake.

Përdorimi DB për modelet e avionëve jep një avantazh të rëndësishëm për sa i përket fuqisë dhe dimensioneve. Një krahasim i një motori konvencional të krehur Speed-400 dhe një BDTP të së njëjtës klasë Astro Flight 020 tregon se motori i tipit të parë ka një efikasitet prej 40-60%. Efikasiteti i motorit të dytë në të njëjtat kushte mund të arrijë 95%. Kështu, përdorimi i DB bën të mundur pothuajse dyfishimin e fuqisë së pjesës së fuqisë së modelit ose kohës së fluturimit të tij.

Për shkak të zhurmës së ulët dhe mungesës së ngrohjes gjatë funksionimit, BLDC-të përdoren gjerësisht në mjekësi, veçanërisht në stomatologji.

Në automobila, motorë të tillë përdoren në ashensorë xhami, fshirëse elektrike, rondele fenerësh dhe kontrolle elektrike të ashensorit të sediljeve.

Nuk ka shkëndija nga komutatori dhe furça lejon përdorimin e bazës së të dhënave si elemente të pajisjeve mbyllëse në industrinë e naftës dhe gazit.

Si shembull i përdorimit të një DB në pajisjet shtëpiake, mund të vërejmë një makinë larëse me një ngasje të drejtpërdrejtë kazan nga LG. Kjo kompani përdor një BDTP të tipit Outrunner. Ka 12 magnet në rotorin e motorit, dhe 36 induktorë në stator, të cilët janë mbështjellë me një tel me diametër 1 mm në bërthamat e çelikut që përçojnë magnetikisht. Bobinat lidhen në seri me 12 mbështjellje për fazë. Rezistenca e secilës fazë është 12 ohms. Sensori Hall përdoret si sensor i pozicionit të rotorit. Rotori i motorit është ngjitur në vaskën e makinës larëse.

Kudo ky motor përdoret në hard disqet për kompjuterë, gjë që i bën ato kompakte, në disqet CD dhe DVD dhe sistemet e ftohjes për pajisjet mikroelektronike dhe jo vetëm.

Së bashku me DU-të me fuqi të vogël dhe të mesme, BLDC-të e mëdha po përdoren gjithnjë e më shumë në industritë e rënda, detare dhe ushtarake.

Baza e të dhënave me fuqi të lartë të krijuar për Marinën e SHBA. Për shembull, Powertec ka zhvilluar një CBTP 220 kW 2000 rpm. Çift rrotullimi i motorit arrin 1080 Nm.

Përveç këtyre zonave, DB-të përdoren në projektimin e veglave të makinerive, presave, linjave të përpunimit të plastikës, si dhe në energjinë e erës dhe përdorimin e energjisë së valëve të baticës.

Karakteristikat

Karakteristikat kryesore të motorit:

fuqi e vlerësuar;
fuqi maksimale;
rryma maksimale;
tensioni maksimal i funksionimit;
shpejtesi maksimale(ose faktori Kv);
rezistenca e mbështjelljes;
këndi i avancuar;
mënyra e punës;
karakteristikat e përgjithshme të peshës motorri.

Treguesi kryesor i motorit është fuqia e tij e vlerësuar, domethënë fuqia e gjeneruar nga motori për një kohë të gjatë të funksionimit të tij.

Fuqia maksimale- kjo është fuqia që motori mund të japë për një periudhë të shkurtër kohore pa u shembur. Për shembull, për motorin pa furça Astro Flight 020 i përmendur më lart, është 250 vat.

Rryma maksimale. Për Astro Flight 020 është 25 A.

Tensioni maksimal i funksionimit- tensioni që mund të përballojnë mbështjelljet e motorit. Astro Flight 020 është vendosur të funksionojë në 6V deri në 12V.

Shpejtësia maksimale e motorit. Ndonjëherë pasaporta tregon koeficientin Kv - numrin e rrotullimeve të motorit për volt. Për Astro Flight 020 Kv= 2567 rpm. Në këtë rast, numri maksimal i rrotullimeve mund të përcaktohet duke shumëzuar këtë faktor me tensionin maksimal të funksionimit.

Zakonisht rezistenca e mbështjelljes për motorët është të dhjetat ose të mijtët e ohmit. Për Astro Flight 020 R= 0.07 ohm. Kjo rezistencë ndikon në efikasitetin e BPDT.

këndi i plumbit paraqet avancimin e tensioneve të kalimit në mbështjellje. Ajo shoqërohet me natyrën induktive të rezistencës së mbështjelljes.

Mënyra e funksionimit mund të jetë afatgjatë ose afatshkurtër. Në funksionimin afatgjatë, motori mund të funksionojë për një kohë të gjatë. Në të njëjtën kohë, nxehtësia e krijuar prej tij shpërndahet plotësisht dhe nuk mbinxehet. Në këtë mënyrë, motorët funksionojnë, për shembull, në ventilatorë, transportues ose shkallë lëvizëse. Modaliteti momental përdoret për pajisje të tilla si ashensori, makinë rroje elektrike. Në këto raste, motori punon për një kohë të shkurtër dhe më pas ftohet për një kohë të gjatë.

Në pasaportën për motorin jepen dimensionet dhe pesha e tij. Përveç kësaj, për shembull, për motorët e destinuar për modelet e avionëve, jepen dimensionet e uljes dhe diametri i boshtit. Në veçanti, specifikimet e mëposhtme janë dhënë për motorin Astro Flight 020:

gjatësia është 1,75”;
diametri është 0,98”;
diametri i boshtit është 1/8”;
pesha është 2.5 ons.

Gjetjet:

Në modelim, në produkte të ndryshme teknike, në industri dhe në teknologjinë e mbrojtjes, përdoren BLDC, në të cilat një fushë magnetike rrotulluese gjenerohet nga një qark elektronik.
Sipas dizajnit të tyre, BLDC-të mund të jenë me rregullim të rotorit të brendshëm (të brendshëm) dhe të jashtëm (të jashtëm).
Krahasuar me motorët e tjerë, BLDC-të kanë një sërë avantazhesh, kryesore prej të cilave janë mungesa e furçave dhe shkëndijave, efikasiteti i lartë dhe besueshmëria e lartë.