Borstelloze elektromotoren worden gebruikt in medische apparatuur, vliegtuigmodellering, pijpafsluitaandrijvingen van oliepijpleidingen en in vele andere industrieën. Maar ze hebben hun nadelen, kenmerken en voordelen, die soms een sleutelrol spelen bij het ontwerp van verschillende apparaten. Hoe het ook zij, dergelijke elektromotoren nemen een relatief kleine niche in in vergelijking met asynchrone AC-machines.
Kenmerken van elektromotoren
Een van de redenen waarom ontwerpers geïnteresseerd zijn in borstelloze motoren is de behoefte aan snelle motoren met kleine afmetingen. Bovendien hebben deze motoren een zeer nauwkeurige positionering. Het ontwerp heeft een beweegbare rotor en een vaste stator. Op de rotor bevindt zich één permanente magneet of meerdere, in een bepaalde volgorde gerangschikt. Op de stator zijn er spoelen die creërenmagnetisch veld.
Er moet nog een kenmerk worden opgemerkt: borstelloze motoren kunnen zowel binnen als buiten een anker hebben. Daarom kunnen de twee soorten constructies specifieke toepassingen hebben in verschillende gebieden. Wanneer het anker zich binnenin bevindt, blijkt het een zeer hoge rotatiesnelheid te bereiken, dus dergelijke motoren werken heel goed bij het ontwerpen van koelsystemen. Als een externe rotoraandrijving is geïnstalleerd, kan een zeer nauwkeurige positionering worden bereikt, evenals een hoge overbelastingsbestendigheid. Heel vaak worden dergelijke motoren gebruikt in robotica, medische apparatuur, in werktuigmachines met frequentieprogrammabesturing.
Hoe motoren werken
Om de rotor van een borstelloze gelijkstroommotor aan te drijven, moet je een speciale microcontroller gebruiken. Het kan niet op dezelfde manier worden gestart als een synchrone of asynchrone machine. Met behulp van een microcontroller blijkt het de motorwikkelingen aan te zetten zodat de richting van de magnetische veldvectoren op de stator en het anker orthogonaal zijn.
Met andere woorden, met behulp van een driver is het mogelijk om het koppel te regelen dat op de rotor van een borstelloze motor inwerkt. Om het anker te verplaatsen, is het noodzakelijk om de juiste schakeling in de statorwikkelingen uit te voeren. Helaas is het niet mogelijk om een soepele rotatiecontrole te bieden. Het kan echter zeer snel worden verhoogd.motorrotorsnelheid.
Verschillen tussen brushed en brushless motoren
Het belangrijkste verschil is dat de borstelloze motoren voor de modellen geen wikkeling op de rotor hebben. In het geval van collector-elektromotoren zijn er wikkelingen op hun rotoren. Maar permanente magneten zijn geïnstalleerd op het stationaire deel van de motor. Bovendien is op de rotor een collector van een speciaal ontwerp geïnstalleerd, waarop grafietborstels zijn aangesloten. Met hun hulp wordt spanning op de rotorwikkeling aangebracht. Het werkingsprincipe van een borstelloze motor is ook aanzienlijk anders.
Hoe de opvangmachine werkt
Om de collectormotor te starten, moet u spanning aanbrengen op de veldwikkeling, die zich direct op het anker bevindt. In dit geval wordt een constant magnetisch veld gevormd, dat samenwerkt met de magneten op de stator, waardoor het anker en de erop bevestigde collector roteren. In dit geval wordt stroom geleverd aan de volgende wikkeling, de cyclus wordt herhaald.
De rotatiesnelheid van de rotor hangt rechtstreeks af van hoe intens het magnetische veld is, en de laatste karakteristiek hangt rechtstreeks af van de grootte van de spanning. Om de snelheid te verhogen of te verlagen, is het daarom noodzakelijk om de voedingsspanning te wijzigen.
Om het omgekeerde te realiseren, hoeft u alleen de polariteit van de motoraansluiting te veranderen. Voor een dergelijke besturing is het niet nodig om speciale microcontrollers te gebruiken,u kunt de rotatiesnelheid wijzigen met behulp van een conventionele variabele weerstand.
Kenmerken van borstelloze machines
Maar de besturing van een borstelloze motor is onmogelijk zonder het gebruik van speciale controllers. Op basis hiervan kunnen we concluderen dat motoren van dit type niet als generator kunnen worden gebruikt. Voor een efficiënte regeling kan de positie van de rotor worden bewaakt met behulp van meerdere Hall-sensoren. Met behulp van dergelijke eenvoudige apparaten is het mogelijk om de prestaties aanzienlijk te verbeteren, maar de kosten van de elektromotor zullen meerdere keren stijgen.
Borstelloze motoren starten
Het heeft geen zin om zelf microcontrollers te maken, een veel betere optie zou zijn om kant-en-klare, zij het Chinese, te kopen. Maar u moet zich bij het kiezen aan de volgende aanbevelingen houden:
- Onthoud de maximaal toegestane stroom. Deze parameter is handig voor verschillende typen drive-operaties. Het kenmerk wordt door fabrikanten vaak direct in de modelnaam aangegeven. Zeer zelden worden waarden aangegeven die typisch zijn voor piekmodi, waarin de microcontroller lange tijd niet kan werken.
- Voor continu bedrijf moet ook rekening worden gehouden met de maximale voedingsspanning.
- Houd rekening met de weerstand van alle interne microcontrollercircuits.
- Houd rekening met het maximale aantal omwentelingen dat typisch is voor de werking van deze microcontroller. Houd er rekening mee dat hij dat niet iszal de maximale snelheid kunnen verhogen, aangezien de beperking op softwareniveau wordt gemaakt.
- Goedkope modellen van microcontroller-apparaten hebben een frequentie van gegenereerde pulsen in het bereik van 7…8 kHz. Dure kopieën kunnen opnieuw worden geprogrammeerd en deze parameter wordt 2-4 keer groter.
Probeer in alle opzichten microcontrollers te selecteren, omdat deze het vermogen beïnvloeden dat de elektromotor kan ontwikkelen.
Hoe het wordt beheerd
De elektronische besturingseenheid maakt het schakelen van de aandrijfwikkelingen mogelijk. Om het schakelmoment met behulp van de driver te bepalen, wordt de positie van de rotor gecontroleerd door de Hall-sensor die op de drive is geïnstalleerd.
In het geval dat er geen dergelijke apparaten zijn, is het noodzakelijk om de sperspanning te lezen. Het wordt gegenereerd in de statorspoelen die momenteel niet zijn aangesloten. De controller is een hardware-softwarecomplex, waarmee u alle wijzigingen kunt volgen en de schakelvolgorde zo nauwkeurig mogelijk kunt instellen.
Driefasige borstelloze motoren
Veel borstelloze elektromotoren voor modelvliegtuigen worden aangedreven door gelijkstroom. Maar er zijn ook driefasige exemplaren waarin omvormers zijn geïnstalleerd. Hiermee kunt u driefasige pulsen maken van een constante spanning.
Werk is als volgt:
- Spoel "A" ontvangt pulsen vanpositieve waarde. Op spoel "B" - met een negatieve waarde. Als gevolg hiervan zal het anker gaan bewegen. De sensoren fixeren de verplaatsing en er wordt een signaal naar de controller gestuurd voor de volgende schakeling.
- Spoel "A" is uitgeschakeld, terwijl een positieve puls naar de "C"-wikkeling wordt gestuurd. Schakelwikkeling "B" verandert niet.
- Positieve puls wordt toegepast op spoel "C" en negatieve puls wordt verzonden naar "A".
- Dan komen paar "A" en "B" in het spel. Positieve en negatieve waarden van pulsen worden er respectievelijk aan toegevoerd.
- Dan gaat de positieve puls weer naar de "B"-spoel en de negatieve naar de "C".
- In de laatste fase wordt spoel "A" ingeschakeld, die een positieve puls ontvangt, en een negatieve gaat naar C.
En daarna herha alt de hele cyclus zich.
Voordelen van het gebruik van
Het is moeilijk om met je eigen handen een borstelloze elektromotor te maken en het is bijna onmogelijk om microcontrollerbesturing te implementeren. Gebruik daarom het beste kant-en-klare industriële ontwerpen. Maar houd rekening met de voordelen die de aandrijving krijgt bij het gebruik van borstelloze motoren:
- Aanzienlijk langere hulpbron dan verzamelmachines.
- Hoge efficiëntie.
- Krachtiger dan borstelmotoren.
- Rotatiesnelheid neemt veel sneller toe.
- Geen vonken tijdens bedrijf, dus ze kunnen worden gebruikt in omgevingen met een hoog brandgevaar.
- Zeer eenvoudige bediening.
- Het is niet nodig om extra koelcomponenten te gebruiken tijdens bedrijf.
Onder de tekortkomingen kunnen zeer hoge kosten worden onderscheiden, als we ook rekening houden met de prijs van de controller. Zelfs voor een korte tijd om zo'n elektromotor aan te zetten om de prestaties te controleren, zal het niet werken. Bovendien is het repareren van dergelijke motoren veel moeilijker vanwege hun ontwerpkenmerken.
