Модерни ДЦ мотори без четкица
Захваљујући значајном напретку у полупроводничкој електроници и технологији за стварање моћних неодимијумских магнета, данас се широко користе ДЦ мотори без четкица. Користе се у машинама за прање веша, усисивачима, вентилаторима, дроновима итд.
И иако је идеја о принципу рада мотора без четкица изражена још почетком 19. века, чекала је на крилима до почетка ере полупроводника, када су технологије постале спремне за практичну примену. овај занимљив и ефикасан концепт, који је омогућио моторима једносмерне струје без четкица да ходају једнако широко као и данас. …
У енглеској верзији се зову мотори овог типа БЛДЦ мотор — ДЦ мотори без четкица — ДЦ мотор без четкица. Ротор мотора садржи трајни магнети, а радни намотаји се налазе на статору, односно БЛДЦ моторни уређај је потпуно супротан ономе што је код класичног брушеног мотора. БЛДЦ мотором управља електронски контролер тзв ЕСЦ — електронски регулатор брзине — електронски темпомат.
Електронски регулатор и висока ефикасност
Електронски регулатор омогућава да се електрична енергија која се доводи до мотора без четкица несметано мења. За разлику од једноставнијих верзија отпорничких регулатора брзине, који једноставно ограничавају снагу тако што се отпорно оптерећење серијски повезује са мотором, који вишак снаге претвара у топлоту, електронска контрола брзине обезбеђује знатно већу ефикасност без трошења испоручене електричне енергије за непотребно грејање. ..
ДЦ мотор без четкица се може класификовати као самосинхронизовани синхрони мотор, где је варнички чвор који захтева редовно одржавање потпуно искључен — колекционар… Функцију колектора преузима електроника, због чега се цео дизајн производа увелико поједностављује и постаје компактнији.
Четке су заправо замењене електронским прекидачима, чији су губици много мањи него што би били код механичког пребацивања. Снажни неодимијумски магнети на ротору омогућавају већи обртни момент на осовини. И такав мотор се загрева мање од свог претходника колектора.
Као резултат тога, ефикасност мотора је најбоља, а снага по килограму тежине је већа, плус прилично широк опсег регулације брзине ротора и скоро потпуно одсуство генерисаних радио сметњи. Структурно, мотори овог типа се лако прилагођавају раду у води иу агресивном окружењу.
Електронска контролна јединица је веома важан и скуп део једносмерног мотора без четкица, али од њега се не може изоставити.Од овог уређаја мотор добија снагу, чији параметри истовремено утичу и на брзину и на снагу коју ће мотор моћи да развије под оптерећењем.
Чак и ако брзину ротације није потребно подешавати, и даље је потребна електронска контролна јединица, јер она не само да носи контролну функцију, већ има и компоненту за напајање. Можемо рећи да је ЕСЦ аналог фреквенцијски регулатор за асинхроне моторе на наизменичну струјуспецијално дизајниран за напајање и контролу ДЦ мотора без четкица.
БЛДЦ контрола мотора
Да бисмо разумели како се контролише БЛДЦ мотор, хајде да се прво сетимо како функционише комутаторски мотор. У својој сржи принцип ротације оквира струјом у магнетном пољу.
Сваки пут када се оквир са струјом окрене и пронађе равнотежни положај, комутатор (четкице притиснуте на колектор) мења смер струје кроз оквир и оквир се наставља. Овај процес се понавља како се оквир помера од стуба до стуба. Само у мотору колектора има много таквих оквира и неколико пари магнетних полова, због чега колектор четкица садржи не два контакта, већ много.
ЕЦМ ради исто. Он обрће поларитет магнетног поља чим се ротор мора окренути из равнотежног положаја. Само се управљачки напон не доводи до ротора, већ до намотаја статора, а то се врши помоћу полупроводничких прекидача у право време (фазе ротора).
Очигледно је да струја до намотаја статора мотора без четкица мора бити доведена у тачно време, односно када је ротор у одређеном познатом положају. Да бисте то урадили, користите једну од следећих метода.Први се заснива на сензору положаја ротора, други је мерењем ЕМФ једног од намотаја који тренутно не прима снагу.
Сензори су различити, магнетни и оптички, најпопуларнији су магнетни сензори Халл ефекат… Други метод (заснован на ЕМФ мерењу), иако ефикасан, не дозвољава прецизну контролу при малим брзинама и при покретању. Халл сензори, с друге стране, пружају прецизнију контролу у свим режимима. У трофазним БЛДЦ моторима постоје три таква сензора.
Мотори без сензора положаја ротора су применљиви у случајевима када мотор стартује без оптерећења вратила (вентилатор, пропелер, итд.). Ако се стартовање врши под оптерећењем, потребан је мотор са сензорима положаја ротора. Обе опције имају своје предности и мане.
Решење са сензором претвара се у практичнију контролу, али ако бар један од сензора поквари, мотор ће морати да се раставља, осим тога, сензори захтевају одвојене жице. У верзији без сензора нису потребне посебне жице, али током покретања ротор ће се љуљати напред-назад. Ако је то неприхватљиво, потребно је уградити сензоре у систем.
Ротор и статор, број фаза
Ротор БЛДЦ мотора може бити спољашњи или унутрашњи, а статор унутрашњи или спољашњи. Статор је направљен од магнетно проводног материјала, при чему је број зубаца потпуно подељен са бројем фаза. Ротор може бити направљен, не обавезно од магнетно проводљивог материјала, али обавезно са магнетима који су чврсто причвршћени за њега.
Што су магнети јачи, то је већи расположиви обртни момент. Број зубаца статора не би требало да буде једнак броју магнета ротора.Минимални број зубаца једнак је броју контролних фаза.
Већина модерних ДЦ мотора без четкица су трофазни, једноставно због једноставности дизајна и контроле. Као и код асинхроних мотора наизменичне струје, намотаји три фазе су овде повезани са статором помоћу "делта" или "звезда".
Такви мотори без сензора положаја ротора имају 3 жице за напајање, а мотори са сензорима имају 8 жица: две додатне жице за напајање сензора и три за сигналне излазе сензора.
Мотори са спољним ротором мале брзине су направљени са великим бројем полова (а самим тим и зубаца) по фази да би се добила ротација са угаоном фреквенцијом знатно мањом од фреквенције контролне струје. Али чак и код трофазних мотора велике брзине, обично се не користи број зубаца мањи од 9.