Definīcija
Līdzstrāvas motors bez sukām sastāv no rotora pastāvīga magnēta formā un statora daudzfāžu armatūras tinumu formā. Tas atšķiras no parastā līdzstrāvas motora ar to, ka tajā nav suku, un komutācija tiek veikta, izmantojot elektriski, izmantojot elektronisko piedziņu, lai padotu statora tinumus.
Būtībā BLDC motoru var konstruēt divos veidos - novietojot rotoru ārpus serdes un tinumus serdenī, bet otru - tinumus ārpus kodola. Iepriekšējā izkārtojumā rotora magnēti darbojas kā izolators un samazina siltuma izkliedes ātrumu no motora un darbojas ar zemu strāvu. To parasti izmanto ventilatoros. Pēdējā izkārtojumā motors izkliedē vairāk siltuma, tādējādi palielinot tā griezes momentu. To lieto cieto disku diskdziņos.
BLDC
4 polu 2 fāžu motora darbība
Līdzstrāvas motoru bez sukām darbina elektroniskā piedziņa, kas, pagriežot rotoru, pārslēdz barošanas spriegumu starp statora tinumiem. Rotora pozīciju uzrauga devējs (optiskais vai magnētiskais), kas sniedz informāciju elektroniskajam kontrollerim, un, pamatojoties uz šo stāvokli, tiek noteikts statora tinums, kuram jāpieslēdz enerģija. Šī elektroniskā piedziņa sastāv no tranzistoriem (2 katrai fāzei), kurus darbina, izmantojot mikroprocesoru.
BLDC-DC
Pastāvīgo magnētu radītais magnētiskais lauks mijiedarbojas ar statora tinumu strāvas izraisīto lauku, radot mehānisku griezes momentu. Elektroniskā komutācijas ķēde vai piedziņa pārslēdz barošanas strāvu uz statoru tā, lai uzturētu nemainīgu leņķi no 0 līdz 90 grādiem starp mijiedarbojošajiem laukiem. Zāles sensori galvenokārt tiek uzstādīti uz statora vai uz rotora. Kad rotors iet caur zāles sensoru, pamatojoties uz ziemeļu vai dienvidu polu, tas rada augstu vai zemu signālu. Pamatojoties uz šo signālu kombināciju, tiek definēta tinuma tinums. Lai motors darbotos, magnētiskajam laukam, ko rada tinumi, vajadzētu mainīties stāvoklī, kad rotors pārvietojas, lai panāktu statora lauku.
Ķēde
4 polu, 2 fāžu bezkontaktu līdzstrāvas motorā tiek izmantots vienas zāles sensors, kas ir iestrādāts uz statora. Rotoram rotējot, zāles sensors uztver pozīciju un attīsta augstu vai zemu signālu atkarībā no magnēta pola (ziemeļu vai dienvidu). Zāles sensors ar rezistoru ir savienots ar tranzistoriem. Kad sensora izejā rodas augstsprieguma signāls, spirālei A savienotais tranzistors sāk vadīt, nodrošinot strāvas plūsmas ceļu un tādējādi aktivizējot spoli A. Kondensators sāk uzlādēt pilnu barošanas spriegumu. Kad zāles sensors nosaka rotora polaritātes izmaiņas, tā izejā rodas zemsprieguma signāls, un tā kā tranzistors 1 nesaņem barošanu, tas ir izslēgts. Ap kondensatoru attīstītais spriegums ir Vcc, kas ir barošanas spriegums 2ndtranzistors, un spole B tagad ir barota, kad strāva iet caur to.
BLDC motoriem ir fiksēti pastāvīgi magnēti, kas rotē, un fiksēta armatūra, novēršot problēmas, kā savienot strāvu ar kustīgo armatūru. Un, iespējams, vairāk polu uz rotora nekā statora vai pretestības motori. Pēdējie var būt bez pastāvīgiem magnētiem, tikai stabi, kurus inducē uz rotora, un pēc tam tos savelk noteiktā laikā ar statora tinumiem. Elektroniskais kontrolieris aizstāj birstes līdzstrāvas motora suku / komutatoru mezglu, kas nepārtraukti pārslēdz fāzi uz tinumiem, lai motors pagrieztos. Kontrolieris veic salīdzinošu laika sadalījumu, izmantojot suku / komutatoru sistēmas vietā cietvielu ķēdi.
BLDC motors
7 bezkontaktu līdzstrāvas motoru priekšrocības
- Labāks ātrums pret griezes momenta īpašībām
- Augsta dinamiskā reakcija
- Augsta efektivitāte
- Ilgs ekspluatācijas laiks elektrisko un berzes zudumu trūkuma dēļ
- Trokšņaina darbība
- Lielāki ātruma diapazoni
Pielietojums:
Kopš prezentācijas DC-Brushless DC motora izmaksas ir samazinājušās materiālu un dizaina progresēšanas dēļ. Šis izmaksu samazinājums kopā ar daudzajiem kontaktpunktiem, kas tam ir virs Brush DC motora, padara DC Brushless DC motoru par populāru komponentu daudzās atšķirīgās lietojumprogrammās. Lietojumprogrammas, kas izmanto BLDC motoru, tomēr nav ierobežotas ar:
- Elektronika
- Transports
- Apkure un ventilācija
- Rūpnieciskās tehnoloģijas
- Modeļu inženierija
Darba princips
BLDC motoru darbības principi ir tādi paši kā matētajam līdzstrāvas motoram, t.i., iekšējās vārpstas stāvokļa atgriezeniskā saite. Ar matētu līdzstrāvas motoru atgriezeniskā saite tiek īstenota, izmantojot mehānisko komutatoru un otas. BLDC motorā tas tiek panākts, izmantojot vairākus atgriezeniskās saites sensorus. BLDC motoros mēs pārsvarā izmantojam Hall efekta sensoru, ikreiz, kad rotora magnētiskie stabi iet gar halles sensoru, tie ģenerē HIGH vai LOW līmeņa signālu, ko var izmantot vārpstas stāvokļa noteikšanai. Ja magnētiskā lauka virziens tiek mainīts pretēji, attīstītais spriegums arī mainīsies.
BLDC motora vadība
Vadības bloku ievieš mikroelektronika, ir vairākas augsto tehnoloģiju izvēles iespējas. To var īstenot, izmantojot mikrokontrolieri, īpašu mikrokontrolieri, vadu vadītu mikroelektronisku ierīci, PLC vai līdzīgu citu ierīci.
Analogais kontrolieris joprojām izmanto, taču nevar apstrādāt atgriezeniskās saites ziņojumus un attiecīgi kontrolēt. Ar šāda veida vadības ķēdēm ir iespējams ieviest augstas veiktspējas vadības algoritmus, piemēram, vektoru vadību, lauka orientētu vadību, ātrgaitas vadību, kas visi ir saistīti ar motora elektromagnētisko stāvokli. Turklāt tradicionāli tiek ieviesta arī ārējās cilpas vadība dažādām dinamikas prasībām, piemēram, bīdāmām motora vadības ierīcēm, adaptīvai vadībai, jutīgai vadībai ... utt.
Bez visiem šiem mēs atrodam augstas veiktspējas PIC (Power Integrated Circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuits) utt. kas var ievērojami vienkāršot gan vadības, gan jaudas elektroniskās vienības uzbūvi. Piemēram, šodien mums ir pilnīgs PWM (impulsa platuma modulācijas) regulators vienā IC, kas dažās sistēmās var aizstāt visu vadības bloku. Saliktais draivera IC var nodrošināt pilnīgu risinājumu visu sešu strāvas slēdžu darbināšanai trīsfāzu pārveidotājā. Ir daudzas līdzīgas integrētās shēmas, kuras katru dienu pievieno arvien vairāk. Dienas beigās sistēmas montāžā, iespējams, būs iekļauta tikai vadības programmatūras daļa ar visu aparatūru pareizajā formā un formā.
PWM (Pulse Width Modulation) vilni var izmantot, lai kontrolētu motora ātrumu. Šeit tiek dots vidējais spriegums vai mainās vidējā strāva, kas plūst caur motoru, atkarībā no impulsu ieslēgšanas un izslēgšanas laika, kas kontrolē motora ātrumu, t.i. viļņa darbības cikls kontrolē tā ātrumu. Mainot darba ciklu (ON laiku), mēs varam mainīt ātrumu. Mainot izejas porti, tas efektīvi mainīs motora virzienu.
Ātruma kontrole
BLDC motora ātruma kontrole ir būtiska, lai motors darbotos vēlamajā ātrumā. Bezkontakta līdzstrāvas motora ātrumu var kontrolēt, kontrolējot ieejas līdzstrāvas spriegumu. Jo lielāks spriegums, jo lielāks ir ātrums. Kad motors darbojas normālā režīmā vai darbojas zem nominālā ātruma, caur PWM modeli tiek mainīts armatūras ieejas spriegums. Ja motoru darbina virs nominālā apgriezienu skaita, plūsma tiek vājināta, virzot izejas strāvu.
Ātruma vadība var būt slēgta vai atvērta cikla ātruma kontrole.
Atvērtā cilpas ātruma kontrole - tas nozīmē vienkārši kontrolēt līdzstrāvas spriegumu, kas tiek pielikts motora spailēm, sasmalcinot līdzstrāvas spriegumu. Tomēr tā rezultātā notiek kāda veida strāvas ierobežošana.
Slēgta cikla ātruma kontrole - Tas ietver ieejas barošanas sprieguma kontroli, izmantojot ātruma atgriezenisko saiti no motora. Tādējādi barošanas spriegums tiek kontrolēts atkarībā no kļūdas signāla.
Slēgtā cikla ātruma vadība sastāv no trim pamatkomponentiem.
- PWM ķēde nepieciešamo PWM impulsu ģenerēšanai. Tas var būt vai nu mikrokontrolleris, vai taimera IC.
- Sensora ierīce faktiskā motora ātruma uztveršanai. Tas var būt zāles efekta sensors, infrasarkanais sensors vai optiskais kodētājs.
- Motora piedziņa, lai kontrolētu motora darbību.
Šī barošanas sprieguma maiņas metode, pamatojoties uz kļūdas signālu, var būt vai nu ar pid vadības tehniku, vai arī izmantojot neskaidru loģiku.
Pielietojums bezkontakta līdzstrāvas motora ātruma kontrolei
BLDC līdzstrāvas motora vadība
Motora darbību kontrolē, izmantojot optronu un MOSFET, kur ieejas līdzstrāvas jauda tiek kontrolēta, izmantojot PWM tehniku no mikrokontrollera. Kad motors griežas, pie tā vārpstas esošais infrasarkanais vads tiek izgaismots ar baltu gaismu, jo uz tā vārpstas ir redzams balts plankums, un tas atstaro infrasarkano gaismu. Fotodiods uztver šo infrasarkano gaismu un izmaina tā pretestību, tādējādi izraisot barošanas sprieguma izmaiņas savienotajam tranzistoram, un mikrokontrollerim tiek dots impulss, lai ģenerētu rotāciju skaitu minūtē. Šis ātrums tiek parādīts LCD.
Nepieciešamais ātrums tiek ievadīts tastatūrā, kas savienota ar mikrokontrolleru. Atšķirība starp uztverto ātrumu un vēlamo ātrumu ir kļūdas signāls, un mikrokontrolleris ģenerē PWM signālu atbilstoši kļūdas signālam, pamatojoties uz izplūdušo loģiku, lai nodrošinātu līdzstrāvas ievadi motoram.
Tādējādi, izmantojot slēgtas cilpas vadību, var kontrolēt līdzstrāvas bezkontakta motora ātrumu un likt tam griezties ar jebkuru vēlamo ātrumu.
Fotoattēlu kredīts:
