Apa itu motor DC tanpa berus, bagaimana ia dibina dan berjalan

Definisi

Motor DC tanpa sikat disebut motor DC, arus di belitan yang dihidupkan oleh alat suis khas - ia disebut "pemacu" atau "penyongsang" dan belitan ini selalu terletak di stator. Suis terdiri daripada 6 transistor, mereka membekalkan arus ke belitan tertentu, bergantung pada kedudukan pemutar.

Dalam literatur domestik, motor seperti itu disebut "injap" (kerana suis semikonduktor disebut "injap"), dan ada pemisahan mesin elektrik tersebut menjadi dua jenis dalam bentuk kontra-EMF. Dalam kesusasteraan asing, perbezaan seperti itu tetap ada, salah satunya disebut dengan "BLDC" Rusia (pemacu atau motor arus terus tanpa berus), yang secara harfiah terdengar seperti "motor DC tanpa sikat" dalam belitan mereka muncul EMF trapezoid. Motor injap dengan EMF sinusoidal disebut PMSM (Mesin sinkron magnet kekal), yang diterjemahkan sebagai "motor elektrik segerak dengan pengujaan oleh magnet kekal."

Peranti dan prinsip operasi

Pengumpul dalam KDPT berfungsi sebagai node untuk menukar arus dalam belitan angker. Dalam motor DC tanpa berus (BDT), peranan ini dimainkan bukan oleh sikat lamella, tetapi oleh pengalihnya oleh suis semikonduktor - transistor. Transistor menukar belitan stator, mewujudkan medan magnet berputar yang berinteraksi dengan medan magnet pemutar. Dan semasa arus mengalir melalui konduktor yang berada di medan magnet, ia bertindak di atasnya Kekuatan ampere, kerana tindakan daya ini, daya kilas dihasilkan pada poros mesin elektrik. Prinsip operasi mana-mana motor elektrik berdasarkan ini.

Sekarang mari kita fikirkan bagaimana motor tanpa berus berfungsi. 3 belitan biasanya terletak di stator BDPT, dengan analogi dengan motor AC, ia sering disebut tiga fasa. Ini sebahagiannya benar: motor tanpa berus digerakkan oleh sumber arus terus (selalunya dari bateri), tetapi pengawal menghidupkan belitan secara bergantian. Walau bagaimanapun, tidak sepenuhnya benar untuk mengatakan bahawa arus bolak mengalir melalui belitan. Bentuk akhir penggulungan voltan bekalan dibentuk oleh denyut kawalan transistor segi empat tepat.

Motor tanpa sikat tiga fasa boleh berupa tiga wayar atau empat dawai, di mana wayar keempat adalah paip dari titik tengah (jika belitan disambungkan bersama corak bintang).

Gulungan atau, dengan kata mudah, gegelung dawai tembaga masuk ke gigi inti stator. Bergantung pada reka bentuk dan tujuan pemanduan, stator mungkin mempunyai bilangan gigi yang berbeza. Terdapat pilihan yang berbeza untuk pengedaran belitan fasa di sepanjang gigi pemutar, yang digambarkan oleh gambar berikut.

Gulungan setiap gigi dalam satu fasa dapat dihubungkan secara bersiri atau selari, bergantung pada tugas yang diberikan kepada pereka dari segi daya dan momen pemacu yang dirancang, dan belitan fasa itu sendiri saling berkaitan mengikut corak bintang atau segitiga, seperti tidak segerak atau segerak motor AC tiga fasa.

Sensor kedudukan rotor boleh dipasang di stator. Sensor dewan sering digunakan, mereka memberi isyarat kepada pengawal apabila terpengaruh oleh medan magnet magnet pemutar. Ini perlu agar pengawal "mengetahui" dalam posisi apa rotor dan memberi kuasa kepada belitan yang sesuai. Ini diperlukan untuk meningkatkan kecekapan dan kestabilan kerja, dan ringkasnya, untuk mengeluarkan semua kekuatan yang mungkin dari mesin. Sensor biasanya dipasang 3 keping. Tetapi kehadiran sensor merumitkan peranti motor elektrik tanpa berus, mereka perlu melakukan wayar tambahan untuk talian kuasa dan data.

Dalam BDTT, magnet kekal yang dipasang pada rotor digunakan untuk pengujaan, dan stator adalah sauh. Ingat bahawa dalam mesin pemungut adalah sebaliknya (rotor adalah sauh), dan untuk pengujaan dalam CD, kedua-dua magnet kekal dan elektromagnet (belitan) digunakan.

Magnet dipasang dengan kutub bergantian, dan dengan itu bilangannya menentukan bilangan pasang kutub. Tetapi ini tidak bermaksud bahawa berapa banyak magnet, maka berapa banyak pasang kutub. Beberapa magnet boleh membentuk satu tiang. Jumlah putaran per minit bergantung pada jumlah kutub, seperti halnya motor induksi (dan lain-lain). Maksudnya, dari satu pengawal pada tetapan yang sama, motor tanpa berus dengan bilangan pasangan tiang yang berlainan akan berputar pada kelajuan yang berbeza.

Jenis BDTT

Sekarang mari kita lihat seperti apa motor magnet kekal tanpa berus. Mereka dikelaskan berdasarkan bentuk kaunter-EMF, reka bentuk, dan juga dengan adanya sensor kedudukan rotor. Oleh itu, terdapat dua jenis utama yang berbeza dalam bentuk counter-EMF, yang disebabkan oleh belitan ketika rotor berputar:

• BLDC - di dalamnya anti-EMF trapezoid;
• PMSM - anti-emf sinusoidal.

Sebaik-baiknya, mereka memerlukan sumber kuasa (pengawal) yang berbeza, tetapi dalam praktiknya ia boleh ditukar ganti. Tetapi jika anda menggunakan alat kawalan dengan voltan keluaran segi empat tepat atau trapezoid dengan motor PMSM, anda akan mendengar bunyi ciri, mirip dengan ketukan semasa putaran.

Dan mengikut reka bentuk, motor DC tanpa berus adalah:

• Dengan pemutar dalaman. Ini adalah perwakilan motor elektrik yang lebih biasa, ketika stator adalah badan, dan batang yang berada di dalamnya berputar. Selalunya mereka dipanggil perkataan Inggeris "Inrunner". Pilihan ini biasanya digunakan untuk motor elektrik berkelajuan tinggi.
• Dengan pemutar luaran. Di sini bahagian luar mesin berputar dengan poros terpasang padanya; dalam sumber bahasa Inggeris disebut "outrunner". Litar peranti ini digunakan semasa anda memerlukan masa yang tinggi.

Reka bentuk dipilih bergantung pada mengapa motor tanpa berus diperlukan dalam aplikasi tertentu.

Industri moden menghasilkan motor tanpa berus dengan dan tanpa sensor kedudukan pemutar. Faktanya adalah bahawa terdapat banyak cara untuk mengawal BDTT, kerana beberapa di antaranya diperlukan sensor kedudukan, yang lain menentukan kedudukan oleh EMF dalam belitan,yang ketiga hanya membekalkan kuasa ke fasa yang diperlukan dan motor elektrik secara bebas diselaraskan dengan bekalan kuasa tersebut dan memasuki mod operasi.

Ciri-ciri utama motor DC tanpa berus:

1. Mod operasi - panjang atau pendek.
2. Voltan operasi maksimum.
3. Arus kerja maksimum.
4. Kuasa maksimum.
5. Putaran maksimum, selalunya menunjukkan bukan putaran, tetapi KV - r / v, iaitu bilangan putaran per 1 volt voltan yang dikenakan (tanpa beban pada poros). Untuk mendapatkan kelajuan maksimum - kalikan nombor ini dengan voltan maksimum.
6. Rintangan penggulungan (semakin kecil, semakin tinggi kecekapannya), biasanya berjumlah seperseribu dan seperseribu Ohm.
7. Sudut pendahuluan fasa (waktu) adalah waktu di mana arus dalam belitan mencapai maksimumnya, ini disebabkan oleh hukum induktansi dan peralihannya (arus dalam induktansi tidak dapat berubah seketika.

Gambar rajah pendawaian

Seperti yang dinyatakan di atas, untuk operasi motor tanpa berus, anda memerlukan alat kawalan khas. Di aliexpress, anda boleh menemui kedua-dua kit dari enjin dan pengawal, atau secara berasingan. Pengawal juga dipanggil ESC Motor atau Electric Speed ​​Controller. Mereka dipilih oleh kekuatan arus yang diberikan kepada beban.

Biasanya menyambungkan motor elektrik ke alat kawalan mudah dan boleh difahami walaupun untuk boneka. Perkara utama yang perlu anda ketahui adalah bahawa untuk mengubah arah putaran, anda perlu mengubah sambungan mana-mana dua fasa, sebenarnya juga pada motor tiga fasa atau segerak segerak.

Rangkaian ini mempunyai sebilangan penyelesaian teknikal dan skema, baik yang rumit maupun untuk boneka, yang dapat anda lihat di bawah.

Dalam video ini, penulis menceritakan cara berkawan dengan motor BC "Arduino".

Dalam video ini, anda akan belajar mengenai pelbagai cara untuk berhubung dengan pengawal yang berbeza dan bagaimana anda boleh melakukannya sendiri. Penulis menunjukkan ini dengan contoh motor dari HDD, dan sepasang contoh yang kuat - inrunner dan outrunner.

By the way, kami juga menggunakan rajah dari video untuk pengulangan:

Di mana motor tanpa berus digunakan

Skop motor elektrik seperti ini lebih awal daripada jadual. Mereka digunakan untuk memandu mekanisme kecil: dalam pemacu CD, pemacu DVD, cakera keras, dan dalam peranti yang kuat: bateri dan alat kuasa (dengan bekalan kuasa kira-kira 12 V), model yang dikendalikan radio (contohnya, quadrocopters), mesin CNC untuk menggerakkan badan yang berfungsi (biasanya motor dengan voltan pengenal 24V atau 48V).

BDTT digunakan secara meluas dalam kenderaan elektrik, hampir semua roda motor moden skuter elektrik, basikal, motosikal dan kereta adalah motor tanpa berus. By the way, voltan motor elektrik untuk pengangkutan terletak pada jarak yang luas, sebagai contoh, motor roda basikal sering berjalan dari 36V atau 48V, dengan pengecualian yang jarang berlaku dan banyak lagi, dan di dalam kereta, misalnya, Toyota Prius adalah sekitar 120V, dan di Nissan Leaf - datang ke 400, sementara ia dicas dari rangkaian 220V (ini dilaksanakan menggunakan penukar bawaan).

Sebenarnya, ruang lingkup motor elektrik tanpa sikat sangat luas, ketiadaan nod pengumpul membolehkannya digunakan di tempat berbahaya, dan juga di tempat yang mempunyai kelembapan tinggi, tanpa rasa takut berlaku litar pintas, percikan api atau kebakaran kerana kecacatan pada pemasangan berus. Oleh kerana kecekapan tinggi dan dimensi keseluruhan yang baik, mereka mendapat penerapan dalam industri ruang angkasa.

Kelebihan dan kekurangan

Motor DC tanpa berus, seperti jenis mesin elektrik yang lain, mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu.

Kelebihan BDTT adalah seperti berikut:

• Berkat pengujaan oleh magnet kekal yang kuat (misalnya, neodymium), ia mempunyai daya kilas dan daya yang lebih tinggi dan mempunyai dimensi yang lebih kecil daripada motor aruhan. Apa yang digunakan oleh kebanyakan pengeluar kenderaan elektrik - dari skuter hingga kereta.
• Tidak ada pemasangan pengumpul berus pencucuh yang memerlukan penyelenggaraan berkala.
• Apabila menggunakan pengawal berkualiti tinggi, tidak seperti CD yang sama, mereka tidak mengganggu rangkaian bekalan kuasa, yang sangat penting dalam peranti yang dikendalikan radio dan kenderaan dengan peralatan elektronik canggih dalam rangkaian on-board.
• Kecekapan lebih dari 80, lebih kerap dan 90%.
• Kelajuan putaran tinggi, dalam beberapa kes hingga 100,000 rpm.

Tetapi ada tolak yang signifikan: motor tanpa berus tanpa pengawal hanyalah sekeping besi dengan belitan tembaga. Dia tidak akan dapat bekerja. Alat kawalan tidak murah dan selalunya ia mesti dipesan di kedai dalam talian atau dengan aliexpress. Oleh kerana itu, penggunaan motor BC dalam model dan peranti buatan sendiri tidak selalu dapat dilakukan.

Sekarang anda tahu apa motor DC tanpa berus, bagaimana ia berfungsi dan di mana ia digunakan. Kami harap artikel kami membantu anda menyelesaikan semua masalah!

Bahan berkaitan:

• Apa itu pemutar dan pemegun
• Cara memasang motor elektrik termudah di rumah
• Perbezaan antara DC dan AC