A nagy hatékonyságú motorok elvének és alkalmazásának megértése: 1 of 3
a motor átalakítja a szállított elektromos energiát mechanikai energiává. Különböző típusú motorok közös használatúak. Ezek közül a kefe nélküli egyenáramú motorok (BLDC) nagy hatékonysággal és kiváló irányíthatósággal rendelkeznek, és számos alkalmazásban széles körben használják őket. A BLDC motor energiatakarékos előnyökkel rendelkezik más motortípusokhoz képest.,
Motorok Tápellátás Gépek
Amikor a mérnökök szembesülnek azzal a kihívással, tervezése, villamos berendezések hogy végre mechanikai feladatok, akkor lehet gondolkodni, hogy az elektromos jeleket kap át energiává. Tehát a hajtóművek és a motorok azok közé az eszközök közé tartoznak, amelyek az elektromos jeleket mozgásba alakítják. A motorok elektromos energiát cserélnek mechanikai energiára.
a motor legegyszerűbb típusa a csiszolt egyenáramú motor. Az ilyen típusú motorban az elektromos áramot olyan tekercseken vezetik át, amelyek rögzített mágneses mezőn belül vannak elrendezve., Az áram mágneses mezőket generál a tekercsekben; ez a tekercsegység forgását okozza, mivel minden tekercset eltávolítanak a hasonló pólustól, és a rögzített mező ellentétes pólusa felé húzódnak. A forgás fenntartása érdekében folyamatosan vissza kell fordítani az áramot—úgy, hogy a tekercs polaritásai folyamatosan megforduljanak, így a tekercsek továbbra is “üldözik” a rögzített pólusokat. A tekercsek teljesítményét rögzített vezetőképes kefék biztosítják, amelyek érintkeznek egy forgó kommutátorral; a kommutátor forgása okozza az áram megfordítását a tekercseken keresztül., A kommutátor és a kefék a legfontosabb alkatrészek, amelyek megkülönböztetik a csiszolt egyenáramú motort a többi motortípustól. Az 1. ábra a csiszolt motor általános elvét szemlélteti.
1.ábra: a csiszolt egyenáramú Motor működése.
A rögzített kefék elektromos energiát szolgáltatnak a forgó kommutátorhoz. Ahogy a kommutátor forog, folyamatosan megfordítja az áram irányát a tekercsekbe, megfordítva a tekercs polaritását úgy, hogy a tekercsek fenntartsák a jobb oldali forgást., A kommutátor forog, mert a rotorhoz van rögzítve, amelyen a tekercsek fel vannak szerelve.
közös motortípusok
a motorok teljesítménytípusa (váltakozó áramú vagy egyenáramú) és forgástermelési módszere (2.ábra) szerint különböznek egymástól. Az alábbiakban röviden áttekintjük az egyes típusok jellemzőit és felhasználási módjait.
2.ábra: különböző típusú motorok
egyszerű kialakítású, egyszerű vezérlésű egyenáramú motorok széles körben használják a lemeztálcák nyitására és bezárására., Az autókban gyakran használják az elektromos meghajtású oldalsó ablakok visszahúzására, kiterjesztésére és elhelyezésére. Ezeknek a motoroknak az alacsony költsége sok felhasználásra alkalmas. Hátránya azonban, hogy a kefék és a kommutátorok folyamatos érintkezésük miatt viszonylag gyorsan kopnak, ami gyakori cserét és időszakos karbantartást igényel.
a léptetőmotort impulzusok hajtják; minden egyes impulzussal egy adott szögben (lépésben) forog., Mivel a forgást pontosan a kapott impulzusok száma vezérli, ezeket a motorokat széles körben használják pozícióbeállítások végrehajtására. Gyakran használják például a Faxgépek és nyomtatók papíradagolásának vezérlésére—mivel ezek az eszközök rögzített lépésekben táplálják a papírt, amelyek könnyen korrelálhatnak az impulzusszámmal. A szüneteltetés is könnyen szabályozható, mivel a motor forgása azonnal leáll, amikor az impulzusjel megszakad.
szinkron motorokkal a forgás szinkronban van a tápáram frekvenciájával., Ezeket a motorokat gyakran használt meghajtó a forgó tálca a mikrohullámú sütők; csökkentés fogaskerekek a motor egység lehet használni ahhoz, hogy a megfelelő forgási sebesség hő étel. Az indukciós motoroknál is a forgási sebesség frekvenciával változik; de a mozgás nem szinkron. A múltban ezeket a motorokat gyakran használták elektromos ventilátorokban és mosógépekben.
vannak különböző típusú motor közös használatra. Ebben a munkamenetben megvizsgáljuk a kefe nélküli egyenáramú motorok előnyeit és alkalmazásait.
miért fordulnak a BLDC motorok?,
ahogy a neve is sugallja, a kefe nélküli egyenáramú motorok nem használnak keféket. Csiszolt motorokkal a kefék áramot vezetnek a kommutátoron keresztül a rotor tekercsébe. Tehát hogyan halad át egy kefe nélküli motor az áramot a rotor tekercsekhez? Nem-mert a tekercsek nem találhatók a rotoron. Ehelyett a rotor állandó mágnes; a tekercsek nem forognak, hanem inkább az állórészen vannak rögzítve. Mivel a tekercsek nem mozognak, nincs szükség kefékre és kommutátorra. (Lásd Az Ábrát. 3.,)
a csiszolt motorral a forgást a forgórész tekercsei által generált mágneses mezők szabályozásával érik el, míg az álló mágnesek által generált mágneses mező rögzített marad. A forgási sebesség megváltoztatásához változtassa meg a tekercsek feszültségét. BLDC motorral az állandó mágnes forog; a forgást a környező álló tekercsek által generált mágneses mezők irányának megváltoztatásával érik el. A forgás szabályozásához állítsa be az áram nagyságát és irányát ezekbe a tekercsekbe.,
3.ábra: BLDC Motor.
mivel a rotor állandó mágnes, nincs szüksége áramra, így nincs szükség kefékre és kommutátorra. A rögzített tekercsek áramát kívülről vezérlik.
A BLDC motorok előnyei
egy BLDC motor, amelynek három tekercse van az állórészen, hat elektromos vezeték (mindegyik tekercshez kettő) terjed ki ezekből a tekercsekből., A legtöbb megvalósítás három ilyen vezetékek lesz csatlakoztatva belsőleg, a három fennmaradó vezetékek kiterjesztése a motor test (ellentétben a két vezeték nyúlik a csiszolt motor korábban leírt). A BLDC motorház bekötése bonyolultabb, mint az energiacella pozitív és negatív csatlakozóinak egyszerű csatlakoztatása; közelebbről megvizsgáljuk, hogy ezek a motorok hogyan működnek a sorozat második ülésén. Az alábbiakban a BLDC motorok előnyeit vizsgáljuk.,
az egyik nagy előny a hatékonyság, mivel ezek a motorok folyamatosan szabályozhatók maximális forgási erő (nyomaték) mellett. A csiszolt motorok ezzel szemben csak a forgás bizonyos pontjain érik el a maximális nyomatékot. Ahhoz, hogy egy csiszolt motor ugyanazt a nyomatékot szállítsa, mint egy kefe nélküli modell, nagyobb mágneseket kell használnia. Ez az oka annak, hogy még a kis BLDC motorok is jelentős teljesítményt nyújtanak.
a második nagy előny—az elsőhöz kapcsolódóan—az irányíthatóság. A BLDC motorok visszacsatolási mechanizmusokkal vezérelhetők, hogy pontosan a kívánt nyomatékot és forgási sebességet érjék el., A precíziós vezérlés viszont csökkenti az energiafogyasztást és a hőtermelést, és—ha a motorok akkumulátorral működnek—meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát.
a BLDC motorok nagy tartósságot és alacsony elektromos zajszintet is kínálnak, köszönhetően a kefék hiányának. Csiszolt motorokkal a kefék és a kommutátor a folyamatos mozgó érintkezés következtében elhasználódnak, és ott is szikrákat bocsátanak ki, ahol az érintkezést végzik. Az elektromos zaj különösen az erős szikrák eredménye, amelyek általában azokon a területeken fordulnak elő, ahol a kefék áthaladnak a kommutátor résein., Ezért a BLDC motorokat gyakran előnyösebbnek tekintik olyan alkalmazásokban, ahol fontos az elektromos zaj elkerülése.
ideális alkalmazások BLDC motorokhoz
láttuk, hogy a BLDC motorok nagy hatékonysággal és irányíthatósággal rendelkeznek, és hosszú élettartamuk van. Akkor mire jók? Hatékonyságuk és élettartamuk miatt széles körben használják azokat a készülékeket, amelyek folyamatosan futnak., Régóta használják mosógépekben, légkondicionálókban és más fogyasztói elektronikákban; újabban a rajongókban jelennek meg, ahol nagy hatékonyságuk hozzájárult az energiafogyasztás jelentős csökkenéséhez.
vákuumgépek vezetésére is használják őket. Az egyik esetben a vezérlési program változása a forgási sebesség nagy ugrását eredményezte—ez egy példa a motorok által kínált szuperlatív irányíthatóságra.,
a BLDC motorokat a merevlemez-meghajtók centrifugálására is használják, ahol tartósságuk hosszú távon megbízhatóan működik, míg teljesítményük hozzájárul az energiacsökkentéshez egy olyan területen, ahol ez egyre fontosabbá válik.
A jövőben szélesebb körű használat felé
számíthatunk arra, hogy a BLDC motorokat a jövőben szélesebb körben használják. Például valószínűleg széles körben használják őket szervizrobotok vezetésére—olyan kis robotok, amelyek a gyártáson kívüli területeken nyújtanak szolgáltatásokat., Azt gondolhatnánk, hogy a léptetőmotorok jobban megfelelnek az ilyen típusú alkalmazásoknak, ahol impulzusokat lehet használni a helymeghatározás pontos szabályozására. De a BLDC motorok jobban megfelelnek az erő szabályozásának. Egy léptetőmotorral pedig egy olyan szerkezet, mint a robotkar pozíciójának megtartása viszonylag nagy és folyamatos áramot igényelne. BLDC motorral csak a külső erővel arányos áramra lenne szükség—amely lehetővé teszi a nagyobb teljesítmény-hatékony vezérlést. A BLDC motorok a golfkocsikban és a mobilitási szekerekben is helyettesíthetik az egyszerű csiszolt egyenáramú motorokat., A jobb hatékonyság mellett a BLDC motorok pontosabb vezérlést is biztosíthatnak-ami viszont tovább növelheti az akkumulátor élettartamát.
a BLDC motorok ideálisak a drónok számára is. A precíziós vezérlésre való képességük különösen alkalmas a többrotoros drónok számára, ahol a drone hozzáállását az egyes rotorok forgási sebességének pontos szabályozásával vezérlik.
ebben a munkamenetben láttuk, hogy a BLDC motorok kiváló hatékonyságot, irányíthatóságot és hosszú élettartamot kínálnak. De a gondos és megfelelő vezérlés elengedhetetlen ahhoz, hogy teljes mértékben kihasználhassuk ezeket a motorokat., A következő ülésen megnézzük, hogyan működnek ezek a motorok.
Modullista
- mik azok a kefe nélküli egyenáramú motorok
- BLDC motorok
- Renesas megoldások a BLDC Motorvezérléshez