înțelegerea principiului și aplicării motoarelor de înaltă eficiență: 1 din 3
un motor transformă energia electrică furnizată în energie mecanică. Diferite tipuri de motoare sunt în uz comun. Printre acestea, motoarele DC fără perii (BLDC) prezintă o eficiență ridicată și o controlabilitate excelentă și sunt utilizate pe scară largă în multe aplicații. Motorul BLDC are avantaje de economisire a energiei în raport cu alte tipuri de motoare.,când inginerii se confruntă cu provocarea de a proiecta echipamente electrice pentru a îndeplini sarcini mecanice, s-ar putea gândi la modul în care semnalele electrice se transformă în energie. Astfel, actuatoarele și motoarele se numără printre dispozitivele care transformă semnalele electrice în mișcare. Motoarele schimbă energia electrică în energie mecanică.cel mai simplu tip de motor este motorul DC periat. În acest tip de motor, curentul electric este trecut prin bobine care sunt aranjate într-un câmp magnetic fix., Curentul generează câmpuri magnetice în bobine; acest lucru face ca ansamblul bobinei să se rotească, deoarece fiecare bobină este împinsă departe de Polul similar și trasă spre Polul diferit al câmpului fix. Pentru a menține rotația, este necesar să inversați continuu curentul-astfel încât polaritățile bobinelor să se rotească continuu, determinând bobinele să continue să „alunge” polii fixați spre deosebire. Puterea bobinelor este furnizată prin perii conductive fixe care intră în contact cu un comutator rotativ; rotația comutatorului determină inversarea curentului prin bobine., Comutatorul și periile sunt componentele cheie care disting motorul DC periat de alte tipuri de motoare. Figura 1 ilustrează principiul general al motorului periat.
Figura 1: funcționarea motorului de curent continuu periat.periile fixe furnizează energie electrică comutatorului rotativ. Pe măsură ce comutatorul Se rotește, acesta răstoarnă continuu direcția curentului în bobine, inversând polaritățile bobinei, astfel încât bobinele să mențină rotația spre dreapta., Comutatorul Se rotește deoarece este atașat la rotorul pe care sunt montate bobinele.
tipuri comune de motoare
motoarele diferă în funcție de tipul lor de putere (AC sau DC) și de metoda lor de generare a rotației (Figura 2). Mai jos, analizăm pe scurt caracteristicile și utilizările fiecărui tip.
Figura 2: diferite tipuri de motoare
motoarele DC periate, cu design simplu și control ușor, sunt utilizate pe scară largă pentru deschiderea și închiderea tăvilor de disc., În mașini, acestea sunt adesea folosite pentru retragerea, extinderea și poziționarea geamurilor laterale alimentate electric. Costul redus al acestor motoare le face potrivite pentru multe utilizări. Un dezavantaj este însă că periile și comutatoarele tind să se poarte relativ repede ca urmare a contactului lor continuu, necesitând înlocuirea frecventă și întreținerea periodică.un motor pas cu pas este acționat de impulsuri, se rotește printr-un unghi specific (pas) cu fiecare impuls., Deoarece rotația este controlată cu precizie de numărul de impulsuri primite, aceste motoare sunt utilizate pe scară largă pentru a implementa ajustări poziționale. Acestea sunt adesea folosite, de exemplu, pentru a controla alimentarea hârtiei în faxuri și imprimante—deoarece aceste dispozitive alimentează hârtia în pași fixați, care sunt ușor corelați cu numărul de impulsuri. Întreruperea poate fi, de asemenea, ușor controlată, deoarece rotația motorului se oprește instantaneu atunci când semnalul pulsului este întrerupt.
cu motoare sincrone, rotația este sincronă cu frecvența curentului de alimentare., Aceste motoare sunt adesea folosite pentru a conduce tăvile rotative în cuptoarele cu microunde; reductoarele din unitatea motorului pot fi utilizate pentru a obține viteze de rotație adecvate pentru încălzirea alimentelor. De asemenea, în cazul motoarelor cu inducție, viteza de rotație variază în funcție de frecvență; dar mișcarea nu este sincronă. În trecut, aceste motoare erau adesea folosite în ventilatoare electrice și mașini de spălat.există diferite tipuri de motoare în uz comun. În această sesiune, analizăm avantajele și aplicațiile motoarelor DC fără perii.
De ce se rotesc motoarele BLDC?,
după cum sugerează și numele lor, motoarele DC fără perii nu folosesc perii. Cu motoare periate, periile furnizează curent prin comutator în bobinele de pe rotor. Deci, cum trece un motor fără perii curentul la bobinele rotorului? Nu—deoarece bobinele nu sunt amplasate pe rotor. În schimb, rotorul este un magnet permanent; bobinele nu se rotesc, ci sunt fixate în loc pe stator. Deoarece bobinele nu se mișcă, nu este nevoie de perii și de un comutator. (Vezi Figura. 3.,cu motorul periat, rotația se realizează prin controlul câmpurilor magnetice generate de bobinele de pe rotor, în timp ce câmpul magnetic generat de magneții staționari rămâne fix. Pentru a schimba viteza de rotație, schimbați tensiunea pentru bobine. Cu un motor BLDC, magnetul permanent este cel care se rotește; rotația se realizează prin schimbarea direcției câmpurilor magnetice generate de bobinele staționare din jur. Pentru a controla rotația, ajustați magnitudinea și direcția curentului în aceste bobine.,
Figura 3: Un motor BLDC.deoarece rotorul este un magnet permanent, nu are nevoie de curent, eliminând nevoia de perii și comutator. Curentul la bobinele fixe este controlat din exterior.
avantajele motoarelor BLDC
un motor BLDC cu trei bobine pe stator va avea șase fire electrice (două la fiecare bobină) care se extind de la aceste bobine., În majoritatea implementărilor, trei dintre aceste fire vor fi conectate intern, cele trei fire rămase extinzându-se de la corpul motorului (spre deosebire de cele două fire care se extind de la motorul periat descris mai devreme). Cablarea în carcasa motorului BLDC este mai complicată decât simpla conectare a terminalelor pozitive și negative ale celulei de alimentare; vom analiza mai atent modul în care funcționează aceste motoare în a doua sesiune a acestei serii. Mai jos, concluzionăm analizând avantajele by BLDC motors.,un mare avantaj este eficiența, deoarece aceste motoare pot controla continuu la forța maximă de rotație (cuplu). Motoarele periate, în schimb, ating Cuplul maxim doar în anumite puncte ale rotației. Pentru ca un motor periat să furnizeze același cuplu ca un model fără perii, ar trebui să utilizeze magneți mai mari. Acesta este motivul pentru care chiar și motoarele BLDC mici pot furniza o putere considerabilă.al doilea mare avantaj-legat de primul—este controlabilitatea. Motoarele BLDC pot fi controlate, folosind mecanisme de feedback, pentru a furniza exact cuplul dorit și viteza de rotație., Controlul preciziei reduce la rândul său consumul de energie și generarea de căldură și—în cazurile în care motoarele sunt alimentate cu baterii—prelungește durata de viață a bateriei.motoarele BLDC oferă, de asemenea, durabilitate ridicată și generarea de zgomot electric redus, datorită lipsei periilor. Cu motoare periate, periile și comutatorul se uzează ca urmare a contactului continuu în mișcare și, de asemenea, produc scântei în care se face contactul. Zgomotul electric, în special, este rezultatul scânteilor puternice care tind să apară în zonele în care periile trec peste golurile comutatorului., Acesta este motivul pentru care motoarele BLDC sunt adesea considerate preferabile în aplicațiile în care este important să se evite zgomotul electric.
aplicații ideale pentru motoarele BLDC
am văzut că motoarele BLDC oferă eficiență ridicată și controlabilitate și că au o durată lungă de funcționare. Deci, pentru ce sunt bune? Datorită eficienței și longevității lor, acestea sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele care rulează continuu., Acestea au fost folosite de mult timp în mașini de spălat, aparate de aer condiționat și alte electronice de consum; și mai recent, ele apar în ventilatoare, unde eficiența lor ridicată a contribuit la o reducere semnificativă a consumului de energie.ele sunt, de asemenea, utilizate pentru a conduce mașini de vid. Într—un caz, o modificare a programului de control a dus la un salt mare al vitezei de rotație-un exemplu de controlabilitate superlativă oferită de aceste motoare.,motoarele BLDC sunt, de asemenea, utilizate pentru a roti unitățile de hard disk, unde durabilitatea lor menține unitățile care funcționează în mod fiabil pe termen lung, în timp ce eficiența lor energetică contribuie la reducerea energiei într-o zonă în care acest lucru devine din ce în ce mai important.
spre o utilizare mai largă în viitor
ne putem aștepta să vedem motoarele BLDC utilizate într-o gamă mai largă de aplicații în viitor. De exemplu, acestea vor fi probabil utilizate pe scară largă pentru a conduce Roboți de servicii—roboți mici care furnizează servicii în alte domenii decât producția., S-ar putea crede că motoarele pas cu pas ar fi mai potrivite în acest tip de aplicație, unde impulsurile ar putea fi folosite pentru a controla cu precizie poziționarea. Dar motoarele BLDC sunt mai potrivite pentru controlul forței. Și cu un motor pas cu pas, menținerea poziției unei structuri, cum ar fi un braț robot, ar necesita un curent relativ mare și continuu. Cu un motor BLDC, tot ce ar fi necesar este un curent proporțional cu forța externă—permițând un control mai eficient din punct de vedere energetic. Motoarele BLDC pot înlocui, de asemenea, motoare simple de curent continuu periat în cărucioare de golf și cărucioare de mobilitate., Pe lângă eficiența lor mai bună, motoarele BLDC pot oferi, de asemenea, un control mai precis—ceea ce, la rândul său, poate prelungi și mai mult durata de viață a bateriei.motoarele BLDC sunt, de asemenea, ideale pentru drone. Capacitatea lor de a oferi un control de precizie le face potrivite în special pentru drone multirotor, unde atitudinea dronei este controlată prin controlul precis al vitezei de rotație a fiecărui rotor.în această sesiune, am văzut cum motoarele BLDC oferă o eficiență excelentă, controlabilitate și longevitate. Dar un control atent și adecvat este esențial pentru a profita din plin de potențialul acestor motoare., În următoarea noastră sesiune, vom analiza modul în care funcționează aceste motoare.
lista modulelor
- ce sunt motoarele DC fără perii
- controlul motoarelor BLDC
- soluții Renesas pentru controlul motorului BLDC