มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบไม่มีแปรง อะไรคือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง? ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน กระแสตรงมีขดลวดสามเฟสบนสเตเตอร์และแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ สนามแม่เหล็กหมุนถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดสเตเตอร์ เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโรเตอร์แม่เหล็กที่เริ่มเคลื่อนที่ เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุนได้ ระบบของแรงดันไฟฟ้าสามเฟสจะถูกนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งสามารถมีรูปร่างที่แตกต่างกันและเกิดขึ้นได้ วิธีทางที่แตกต่าง. การก่อตัวของแรงดันไฟฟ้า (การสลับขดลวด) สำหรับมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านนั้นดำเนินการโดยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทาง - ตัวควบคุมมอเตอร์

สั่งซื้อมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในแคตตาล็อกของเรา

ในกรณีที่ง่ายที่สุด ขดลวดจะเชื่อมต่อเป็นคู่กับแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ และเมื่อโรเตอร์หมุนไปในทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของขดลวดสเตเตอร์ แรงดันไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับขดลวดอีกคู่หนึ่ง ในกรณีนี้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กสเตเตอร์อยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกันและการหมุนของโรเตอร์จะดำเนินต่อไป ในการพิจารณาโมเมนต์ที่ต้องการในการเชื่อมต่อของขดลวดต่อไปนี้ จะใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall มักใช้บ่อยที่สุด

ตัวเลือกและกรณีพิเศษ

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ผลิตในปัจจุบันมีการออกแบบที่หลากหลาย

ตามการออกแบบของขดลวดสเตเตอร์ มอเตอร์ที่มีบาดแผลแบบคลาสสิกบนแกนเหล็กและมอเตอร์ที่มีขดลวดทรงกระบอกกลวงที่ไม่มีแกนเหล็กสามารถแยกแยะออกได้ ขดลวดแบบคลาสสิกมีความเหนี่ยวนำสูงกว่าขดลวดทรงกระบอกกลวงมาก และด้วยเหตุนี้ ค่าคงที่ของเวลาจึงมากกว่า ด้วยเหตุนี้ในอีกด้านหนึ่ง ขดลวดทรงกระบอกกลวงช่วยให้การเปลี่ยนแปลงของกระแส (และด้วยแรงบิด) เป็นไดนามิกมากขึ้น ในทางกลับกัน เมื่อทำงานจากตัวควบคุมมอเตอร์ที่ใช้การมอดูเลต PWM ความถี่ต่ำเพื่อทำให้กระแสไฟราบรื่น ต้องใช้ระลอกคลื่น ตัวกรองโช้กที่มีพิกัดที่ใหญ่กว่า (และตามนั้น ขนาดใหญ่ขึ้น). นอกจากนี้ ตามกฎแล้วการไขลานแบบคลาสสิกนั้นมีโมเมนต์การตรึงแม่เหล็กที่สูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด เช่นเดียวกับประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าการไขลานทรงกระบอกแบบกลวง

ความแตกต่างอีกอย่างที่แยกออก รุ่นต่างๆมอเตอร์ - นี่คือตำแหน่งสัมพัทธ์ของโรเตอร์และสเตเตอร์ - มีมอเตอร์ที่มีโรเตอร์ภายในและมอเตอร์ที่มีโรเตอร์ภายนอก มอเตอร์โรเตอร์ภายในมักจะมีความเร็วที่สูงกว่าและโมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์ต่ำกว่ารุ่นโรเตอร์ภายนอก เป็นผลให้มอเตอร์โรเตอร์ภายในมีไดนามิกที่สูงขึ้น มอเตอร์โรเตอร์ภายนอกมักจะมีแรงบิดสูงกว่าเล็กน้อยสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของมอเตอร์เดียวกัน

ความแตกต่างจากเครื่องยนต์ประเภทอื่น

ความแตกต่างจากตัวสะสม DPT ตำแหน่งของขดลวดบนโรเตอร์ทำให้สามารถละทิ้งแปรงและตัวสะสมและด้วยเหตุนี้จึงกำจัดสิ่งที่เคลื่อนย้ายได้ หน้าสัมผัสไฟฟ้าซึ่งลดความน่าเชื่อถือของ DCT ด้วยแม่เหล็กถาวรลงอย่างมาก ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านจึงมักจะวิ่งได้เร็วกว่ามอเตอร์ DC แบบแม่เหล็กถาวรมาก ในอีกด้านหนึ่ง สิ่งนี้ทำให้สามารถเพิ่มกำลังเฉพาะของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้ ในทางกลับกัน เช่น ความเร็วสูงจำเป็นจริงๆ

ความแตกต่างจาก มอเตอร์ซิงโครนัสด้วยแม่เหล็กถาวร มอเตอร์ซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์มีความคล้ายคลึงกับมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านในการออกแบบ แต่มีข้อแตกต่างหลายประการ ประการแรก มอเตอร์ซิงโครนัสระยะรวมหลาย ประเภทต่างๆมอเตอร์ซึ่งบางตัวได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานโดยตรงจากเครือข่ายมาตรฐาน กระแสสลับอีกส่วนหนึ่ง (เช่น เซอร์โวมอเตอร์ซิงโครนัส) สามารถใช้งานได้โดยตัวแปลงความถี่ (ตัวควบคุมมอเตอร์) เท่านั้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน แม้ว่าจะมีขดลวดสามเฟสบนสเตเตอร์ แต่ไม่อนุญาตให้ใช้งานโดยตรงจากแรงดันไฟหลัก และจำเป็นต้องมีตัวควบคุมที่เหมาะสม นอกจากนี้ มอเตอร์ซิงโครนัสถือว่าจ่ายแรงดันไฟแบบไซน์ ในขณะที่มอเตอร์แบบไม่มีแปรงอนุญาตให้จ่ายแรงดันไฟสลับแบบสเต็ป (สวิตช์แบบบล็อก) และกระทั่งถือว่าใช้ในโหมดการทำงานปกติ

คุณต้องการมอเตอร์แบบไม่มีแปรงเมื่อใด

คำตอบสำหรับคำถามนี้ค่อนข้างง่าย - ในกรณีที่มีความได้เปรียบเหนือเครื่องยนต์ประเภทอื่น ตัวอย่างเช่น แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะไม่ใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในการใช้งานที่ ความเร็วสูงการหมุน: มากกว่า 10,000 รอบต่อนาที การใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านก็เป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลในกรณีที่ต้องมีอายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ยาวนาน ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้ชุดประกอบจากมอเตอร์ที่มีกระปุกเกียร์ การใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วต่ำ (ที่มีเสาจำนวนมาก) นั้นสมเหตุสมผลอย่างชัดเจน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วสูงในกรณีนี้จะมีความเร็วที่สูงกว่าขีดจำกัด ความเร็วที่อนุญาตกระปุกเกียร์และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถใช้กำลังเต็มที่ได้ สำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมมอเตอร์อย่างง่ายที่สุด (โดยไม่ต้องใช้ตัวควบคุมมอเตอร์) DCT ตัวรวบรวมเป็นทางเลือกที่เป็นธรรมชาติ

ในทางกลับกัน ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงหรือรังสีที่เพิ่มขึ้น ความอ่อนแอมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน - เซ็นเซอร์ฮอลล์ เซนเซอร์ Hall รุ่นมาตรฐานมีความต้านทานการแผ่รังสีและช่วงอุณหภูมิในการทำงานที่จำกัด หากยังจำเป็นต้องใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงในแอปพลิเคชันดังกล่าว เวอร์ชันที่ผลิตขึ้นเองด้วยการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ Hall ที่มีความทนทานต่อปัจจัยเหล่านี้มากขึ้นจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งจะเพิ่มราคาของมอเตอร์และเวลาในการจัดส่ง

เมื่อเร็ว ๆ นี้มอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้น มีการใช้อย่างแข็งขันในเครื่องมือวัด การแพทย์ทางอุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติในครัวเรือนตลอดจนในเครื่องมือวัด ประเภทนี้มอเตอร์ทำงานโดยไม่ต้องใช้แปรง การสลับทั้งหมดดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ประโยชน์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการซึ่งกำหนดขอบเขตของการใช้งาน พวกเขามีผลงานที่ดีที่สุด แรงบิดของพวกเขาสูงกว่า .มาก เครื่องยนต์ธรรมดา. การออกแบบแบบไร้แปรงถ่านมีคุณลักษณะที่สูงกว่า ลักษณะไดนามิกและปัจจัยด้านประสิทธิภาพ

ประโยชน์อื่นๆ ได้แก่ การทำงานที่เงียบขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และความเร็วในการหมุนที่สูงขึ้น ขนาดมอเตอร์ต่ออัตราส่วนแรงบิดสูงกว่าชนิดอื่นๆ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ขนาดและน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

หลักการทำงานขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากสเตเตอร์และโรเตอร์ซึ่งมีความเร็วในการหมุนเท่ากัน ไม่มีสิ่งที่เรียกว่าลักษณะการเลื่อนของ มอเตอร์เหนี่ยวนำ. การกำหนดค่าของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงเป็นแบบเฟสเดียว สองเฟส หรือสามเฟส จำนวนขดลวดในสเตเตอร์ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ที่แพร่หลายที่สุดในทุกพื้นที่คือมอเตอร์สามเฟส

อุปกรณ์มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ตัวอย่างเช่น พิจารณามอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟสที่ได้รับความนิยมมากที่สุด มีสเตเตอร์ทำจากเหล็กเคลือบในร่องที่วางขดลวด มอเตอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่มีสามขดลวดเชื่อมต่อกันเป็นดาว

โรเตอร์เป็นแม่เหล็กถาวรที่มีขั้ว 2 ถึง 8 คู่ ในเวลาเดียวกันขั้วใต้และขั้วเหนือสลับกัน โรเตอร์ทำจากวัสดุแม่เหล็กพิเศษที่ให้ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กที่ต้องการ ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือแม่เหล็กเฟอร์ไรท์ซึ่งทำจากแม่เหล็กถาวร

ไม่เหมือน มอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป, มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านถูกสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ นี่เป็นเพราะความจำเป็นในการจ่ายแรงดันไฟให้กับขดลวดสเตเตอร์อย่างสม่ำเสมอ ในขณะเดียวกัน ก็จำเป็นต้องรู้ว่าโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งใด ตำแหน่งนี้กำหนดโดยเซ็นเซอร์ Hall ซึ่งให้สัญญาณสูงหรือต่ำ ขึ้นอยู่กับว่าขั้วใดเคลื่อนผ่านใกล้องค์ประกอบที่มีความไวสูง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์ถูกใช้ในหลาย ๆ ด้านของเทคโนโลยี เพื่อให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนได้ จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ ในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป การหมุนนี้ทำโดยใช้กลไกโดยใช้แปรงที่เลื่อนบนตัวสับเปลี่ยน ทำให้เกิดประกายไฟ และนอกจากนี้ เนื่องจากการเสียดสีและการสึกหรอของแปรง มอเตอร์ดังกล่าวจึงต้องมีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง

ต้องขอบคุณการพัฒนาเทคโนโลยี มันจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งรวมอยู่ในมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BLDC)

อุปกรณ์และหลักการทำงาน

องค์ประกอบหลักของ BDPT คือ:

• โรเตอร์ที่ยึดแม่เหล็กถาวร
• สเตเตอร์ที่ติดตั้งขดลวด
• ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์.

โดยการออกแบบเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถเป็นสองประเภท:

กับ ที่ตั้งภายในโรเตอร์ (อินรันเนอร์)

พร้อมการจัดวางโรเตอร์ภายนอก (outrunner)

ในกรณีแรก โรเตอร์จะหมุนภายในสเตเตอร์ และในกรณีที่สอง โรเตอร์จะหมุนรอบสเตเตอร์

เครื่องยนต์อินรันเนอร์ใช้เมื่อคุณต้องการรับ ความเร็วสูงการหมุน มอเตอร์นี้มีการออกแบบมาตรฐานที่ง่ายกว่า ซึ่งช่วยให้สามารถใช้สเตเตอร์แบบตายตัวเพื่อยึดมอเตอร์ได้

เครื่องยนต์ outrunnerเหมาะสำหรับรับช่วงเวลาสำคัญเมื่อ รอบต่ำ. ในกรณีนี้ เครื่องยนต์จะติดตั้งโดยใช้เพลาแบบตายตัว

เครื่องยนต์อินรันเนอร์รอบต่อนาทีสูงแรงบิดต่ำ เครื่องยนต์ outrunner- ความเร็วต่ำแรงบิดสูง

จำนวนขั้วใน BLDT อาจแตกต่างกัน ด้วยจำนวนขั้ว เราสามารถตัดสินคุณลักษณะบางอย่างของมอเตอร์ได้ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ที่มีโรเตอร์ที่มี 2 ขั้ว จะมีจำนวนรอบที่สูงกว่าและมีแรงบิดเพียงเล็กน้อย มอเตอร์ที่มีเสามากกว่าจะมีแรงบิดมากกว่าแต่ RPM น้อยกว่า โดยการเปลี่ยนจำนวนเสาของโรเตอร์ คุณสามารถเปลี่ยนจำนวนรอบของเครื่องยนต์ได้ ดังนั้นโดยการเปลี่ยนการออกแบบของเครื่องยนต์ ผู้ผลิตสามารถเลือกพารามิเตอร์ที่จำเป็นของเครื่องยนต์ในแง่ของแรงบิดและความเร็ว

กรรมการ กพท

ตัวควบคุมความเร็ว ลักษณะที่ปรากฏ

ใช้สำหรับควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ตัวควบคุมพิเศษ - ตัวควบคุมความเร็วของเพลามอเตอร์กระแสตรง. หน้าที่ของมันคือการสร้างและจ่ายในเวลาที่เหมาะสมไปยังขดลวดที่ถูกต้องของแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ ตัวควบคุมสำหรับอุปกรณ์ที่จ่ายไฟ 220 V ส่วนใหญ่มักใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 Hz จะถูกแปลงเป็นกระแสตรงก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นสัญญาณมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) ในการจ่ายแรงดันไฟให้กับขดลวดสเตเตอร์ จะใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์อันทรงพลังบนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์หรือส่วนประกอบพลังงานอื่นๆ

การปรับกำลังและความเร็วของเครื่องยนต์ทำได้โดยการเปลี่ยนรอบการทำงานของพัลส์ และด้วยเหตุนี้ ค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องยนต์

แผนผังของตัวควบคุมความเร็ว K1-K6 - ปุ่ม D1-D3 - เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ (เซ็นเซอร์ฮอลล์)

ประเด็นสำคัญคือการเชื่อมต่อกุญแจอิเล็กทรอนิกส์กับขดลวดแต่ละอันในเวลาที่เหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งนี้ ผู้ควบคุมต้องกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์และความเร็ว. เพื่อให้ได้ข้อมูลดังกล่าว สามารถใช้เซ็นเซอร์ออปติคัลหรือแม่เหล็ก (เช่น เซ็นเซอร์ฮอลล์) เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กย้อนกลับ

การใช้งานทั่วไปมากขึ้น เซ็นเซอร์ฮอลล์, ที่ ตอบสนองต่อการมีอยู่ของสนามแม่เหล็ก. เซ็นเซอร์วางอยู่บนสเตเตอร์ในลักษณะที่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ในบางกรณี มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ในอุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของเซ็นเซอร์และปรับเวลาตามความเหมาะสม

ตัวควบคุมความเร็วของโรเตอร์นั้นไวต่อปริมาณกระแสที่ไหลผ่านมาก หากคุณเลือกแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่มีกระแสไฟสูง ตัวควบคุมจะไหม้! เลือกส่วนผสมที่ลงตัวของคุณสมบัติ!

ข้อดีข้อเสีย

เมื่อเทียบกับมอเตอร์ทั่วไป มอเตอร์ BLDC มีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพสูง;
• ประสิทธิภาพสูง;
• ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนความเร็ว;
• ไม่มีแปรงเป็นประกาย;
• เสียงเล็กๆทั้งในช่วงเสียงและความถี่สูง
• ความน่าเชื่อถือ;
• ความสามารถในการทนต่อแรงบิดเกินพิกัด;
• ยอดเยี่ยม อัตราส่วนขนาดต่อกำลัง.

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีประสิทธิภาพสูง สามารถเข้าถึง 93-95%

ความน่าเชื่อถือสูงของชิ้นส่วนกลไกของ DB อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันใช้ตลับลูกปืนและไม่มีแปรง การล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรนั้นค่อนข้างช้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากทำโดยใช้ธาตุหายาก เมื่อใช้ในตัวควบคุมการป้องกันกระแสไฟ อายุการใช้งานของโหนดนี้ค่อนข้างสูง จริงๆ แล้ว อายุการใช้งานของ BLDC สามารถกำหนดได้โดยอายุการใช้งานของตลับลูกปืน.

ข้อเสียของ BDP คือความซับซ้อนของระบบควบคุมและค่าใช้จ่ายสูง

แอปพลิเคชัน

ขอบเขตของ BDTP มีดังนี้:

• การสร้างแบบจำลอง;
• ยา;
• ยานยนต์;
• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ;
• เครื่องใช้ไฟฟ้า;
• อุปกรณ์ทางทหาร.

การใช้งาน DB สำหรับเครื่องบินรุ่นให้ประโยชน์อย่างมากในแง่ของกำลังและขนาด การเปรียบเทียบมอเตอร์แปรงถ่าน Speed-400 แบบธรรมดาและ BDTP ของ Astro Flight 020 คลาสเดียวกัน แสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ประเภทแรกมีประสิทธิภาพ 40-60% ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่สองภายใต้เงื่อนไขเดียวกันสามารถเข้าถึงได้ถึง 95% ดังนั้น การใช้ DB ทำให้สามารถเพิ่มกำลังของส่วนกำลังของโมเดลหรือเวลาบินได้เกือบสองเท่า

เนื่องจากเสียงรบกวนต่ำและขาดความร้อนระหว่างการทำงาน BLDCs จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์ โดยเฉพาะในด้านทันตกรรม

ในรถยนต์ เครื่องยนต์ดังกล่าวถูกใช้ใน ลิฟท์แก้ว ที่ปัดน้ำฝนไฟฟ้า ที่ล้างไฟหน้า และระบบควบคุมการยกเบาะนั่งไฟฟ้า.

ไม่มีสับเปลี่ยนและประกายไฟแปรงอนุญาตให้ใช้ฐานข้อมูลเป็นองค์ประกอบของอุปกรณ์ล็อค ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ.

จากตัวอย่างการใช้ DB ในเครื่องใช้ในครัวเรือน เราสามารถสังเกตเครื่องซักผ้าที่มีดรัมไดรฟ์โดยตรงจาก LG บริษัทนี้ใช้ BDTP ประเภท Outrunner มีแม่เหล็ก 12 ตัวบนโรเตอร์ของมอเตอร์ และตัวเหนี่ยวนำ 36 ตัวบนสเตเตอร์ ซึ่งพันด้วยลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. บนแกนเหล็กที่นำไฟฟ้าด้วยแม่เหล็ก ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรมมี 12 ขดลวดต่อเฟส ความต้านทานของแต่ละเฟสคือ 12 โอห์ม เซ็นเซอร์ Hall ใช้เป็นเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ มอเตอร์โรเตอร์ติดอยู่กับถังซักของเครื่องซักผ้า

ทุกที่ เครื่องยนต์นี้ใช้ในฮาร์ดไดรฟ์สำหรับคอมพิวเตอร์ซึ่งทำให้มีขนาดกะทัดรัดในไดรฟ์ซีดีและดีวีดีและระบบระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และอื่น ๆ

นอกจาก DUs พลังงานต่ำและปานกลางแล้ว BLDC ขนาดใหญ่ยังถูกใช้งานในอุตสาหกรรมหนัก ทางทะเล และการทหารมากขึ้นอีกด้วย

DB พลังสูงออกแบบมาสำหรับกองทัพเรือสหรัฐฯ ตัวอย่างเช่น Powertec ได้พัฒนา CBTP 220kW 2000rpm แรงบิดของเครื่องยนต์สูงถึง 1080 นิวตันเมตร

นอกเหนือจากพื้นที่เหล่านี้แล้ว DB ยังใช้ในการออกแบบเครื่องมือกล เครื่องอัด สายการผลิตพลาสติก ตลอดจนพลังงานลมและการใช้พลังงานคลื่นยักษ์

ลักษณะเฉพาะ

ลักษณะสำคัญของเครื่องยนต์:

• จัดอันดับอำนาจ;
• พลังสูงสุด;
• กระแสสูงสุด;
• ขีดสุด แรงดันใช้งาน ;
• ความเร็วสูงสุด(หรือปัจจัย Kv);
• ความต้านทานคดเคี้ยว;
• มุมล่วงหน้า;
• โหมดการทำงาน;
• ลักษณะน้ำหนักโดยรวมเครื่องยนต์.

ตัวบ่งชี้หลักของเครื่องยนต์คือกำลังรับการจัดอันดับซึ่งก็คือกำลังที่เกิดจากเครื่องยนต์เป็นเวลานานในการทำงาน

พลังสูงสุด- นี่คือพลังที่เครื่องยนต์สามารถให้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยไม่ล้ม ตัวอย่างเช่น สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน Astro Flight 020 ที่กล่าวถึงข้างต้น จะมีกำลัง 250 วัตต์

กระแสสูงสุด. สำหรับ Astro Flight 020 คือ 25 A

แรงดันใช้งานสูงสุด- แรงดันไฟที่ขดลวดมอเตอร์รับได้ Astro Flight 020 ถูกตั้งค่าให้ทำงานที่ 6V ถึง 12V

ความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์. บางครั้งหนังสือเดินทางระบุค่าสัมประสิทธิ์ Kv - จำนวนรอบเครื่องยนต์ต่อโวลต์ สำหรับ Astro Flight 020 Kv= 2567 รอบต่อนาที ในกรณีนี้ จำนวนสูงสุดของรอบสามารถกำหนดได้โดยการคูณปัจจัยนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงสุด

โดยปกติ ความต้านทานคดเคี้ยวสำหรับเครื่องยนต์คือหนึ่งในสิบหรือหนึ่งในพันของโอห์ม สำหรับ Astro Flight 020 R= 0.07 โอห์ม ความต้านทานนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ BPDT

มุมนำแสดงถึงความก้าวหน้าของแรงดันสวิตชิ่งบนขดลวด มีความเกี่ยวข้องกับลักษณะอุปนัยของความต้านทานของขดลวด

โหมดการทำงานอาจเป็นระยะยาวหรือระยะสั้น ในการทำงานระยะยาว เครื่องยนต์สามารถทำงานได้นาน ในเวลาเดียวกัน ความร้อนที่เกิดจากมันจะกระจายไปอย่างสมบูรณ์และไม่ร้อนมากเกินไป ในโหมดนี้ มอเตอร์จะทำงาน เช่น ในพัดลม สายพานลำเลียง หรือบันไดเลื่อน โหมดชั่วขณะใช้สำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ลิฟต์ เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ในกรณีเหล่านี้ เครื่องยนต์จะทำงานในช่วงเวลาสั้นๆ จากนั้น เป็นเวลานานเย็นลง

ในหนังสือเดินทางสำหรับเครื่องยนต์จะมีการระบุขนาดและน้ำหนัก นอกจากนี้ ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องยนต์สำหรับรุ่นเครื่องบิน จะมีการระบุขนาดการลงจอดและเส้นผ่านศูนย์กลางของเพลา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อมูลจำเพาะต่อไปนี้มีให้สำหรับเครื่องยนต์ Astro Flight 020:

• ความยาว 1.75”;
• เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.98”;
• เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาคือ 1/8”;
• น้ำหนัก 2.5 ออนซ์

สรุป:

1. ในการสร้างแบบจำลองในต่างๆ ผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีการป้องกันประเทศ มีการใช้ BLDT ซึ่งสนามแม่เหล็กหมุนได้ถูกสร้างขึ้นโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์
2. ตามการออกแบบของพวกเขา BLDC สามารถมีการจัดโรเตอร์ภายใน (ขาเข้า) และภายนอก (นอก)
3. เมื่อเทียบกับมอเตอร์อื่นๆ มอเตอร์ BLDC มีข้อดีหลายประการ โดยหลักๆ แล้วคือการไม่มีแปรงและประกายไฟ ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง

คุณสมบัติที่โดดเด่น:

• ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับ BKEPT
• ใช้ตัวควบคุมเวทีกำลัง
• ตัวอย่างรหัสโปรแกรม

บทนำ

บันทึกการใช้งานนี้อธิบายวิธีการใช้อุปกรณ์ควบคุม มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกระแสตรง (BKEPT) โดยใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งตามไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR AT90PWM3

แกน AVR ประสิทธิภาพสูงของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งประกอบด้วยตัวควบคุมระยะกำลัง ช่วยให้คุณติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านความเร็วสูงได้

เอกสารนี้ให้คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน และอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการควบคุม BECPT ในโหมดสัมผัส และยังมีคำอธิบาย แผนภูมิวงจรรวมการพัฒนาอ้างอิง ATAVRMC100 ซึ่งใช้บันทึกการใช้งานเหล่านี้

มีการกล่าวถึงการใช้งานซอฟต์แวร์ด้วยลูปควบคุมที่ใช้ซอฟต์แวร์ตามตัวควบคุม PID เพื่อควบคุมกระบวนการเปลี่ยน ส่อให้เห็นถึงการใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งตามเอฟเฟกต์ฮอลล์เท่านั้น

หลักการทำงาน

ขอบเขตของการใช้ BKEPT นั้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งเกิดจากข้อดีหลายประการ:

1. ไม่มีชุดประกอบที่หลากหลายซึ่งทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้นหรือลดลง
2. รุ่นมากกว่า ระดับต่ำเสียงอะคูสติกและไฟฟ้าเทียบกับมอเตอร์กระแสตรงแบบสับเปลี่ยนกระแสตรงสากล
3. ความสามารถในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย (กับผลิตภัณฑ์ที่ติดไฟได้)
4. สมดุลที่ดีระหว่างน้ำหนักและกำลัง...

มอเตอร์ประเภทนี้มีความเฉื่อยเล็กน้อยของโรเตอร์ tk ขดลวดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ สวิตช์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ โมเมนต์สวิตชิ่งถูกกำหนดโดยข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตำแหน่ง หรือโดยการวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังที่เกิดจากขดลวด

เมื่อควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์ BKEPT จะประกอบด้วยสามส่วนหลัก: สเตเตอร์ โรเตอร์ และเซ็นเซอร์ฮอลล์

สเตเตอร์ของ BKEPT แบบสามเฟสแบบคลาสสิกประกอบด้วยสามขดลวด ในมอเตอร์จำนวนมาก ขดลวดจะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนเพื่อลดการกระเพื่อมของแรงบิด

รูปที่ 1 แสดง แผนภูมิวงจรรวมการเปลี่ยนสเตเตอร์ ประกอบด้วยขดลวดสามเส้น แต่ละขดลวดประกอบด้วยสามองค์ประกอบที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม: การเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ

รูปที่ 1 วงจรไฟฟ้าเทียบเท่าสเตเตอร์ (สามเฟส, สามขดลวด)

โรเตอร์ BKEPT ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรจำนวนเท่ากัน จำนวนขั้วแม่เหล็กในโรเตอร์ยังส่งผลต่อขนาดพิทช์และแรงบิดกระเพื่อม ยิ่งจำนวนเสามาก ขนาดขั้นตอนการหมุนจะเล็กลงและแรงบิดกระเพื่อมน้อยลง สามารถใช้แม่เหล็กถาวรแบบคู่ขั้ว 1..5 ได้ ในบางกรณี จำนวนคู่ขั้วจะเพิ่มขึ้นเป็น 8 (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 สเตเตอร์และโรเตอร์ของ BKEPT . สามเฟส สามขดลวด

ขดลวดถูกติดตั้งอย่างถาวรและแม่เหล็กจะหมุน โรเตอร์ BKEPT มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าเมื่อเทียบกับโรเตอร์ทั่วไป มอเตอร์สากลกระแสตรงซึ่งขดลวดอยู่บนโรเตอร์

ฮอลล์เซนเซอร์

ในการประเมินตำแหน่งของโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall สามตัวจะถูกสร้างขึ้นในตัวเรือนมอเตอร์ เซ็นเซอร์ถูกติดตั้งที่มุม 120 องศาซึ่งกันและกัน ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์เหล่านี้ จึงสามารถดำเนินการสวิตช์ต่างๆ ได้ 6 แบบ

การสลับเฟสขึ้นอยู่กับสถานะของเซ็นเซอร์ Hall

แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดจะเปลี่ยนไปหลังจากเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall เมื่อทำการซิงโครไนซ์สวิตช์อย่างถูกต้อง แรงบิดจะคงที่และสูงโดยประมาณ

รูปที่ 3 สัญญาณเซ็นเซอร์ฮอลล์ระหว่างการหมุน

การสลับเฟส

เพื่อจุดประสงค์ในการอธิบายอย่างง่ายของการทำงานของ BKEPT สามเฟส เราจะพิจารณาเฉพาะรุ่นที่มีสามขดลวดเท่านั้น ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ การสลับเฟสขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องที่ใช้กับขดลวดของมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นและเริ่มการหมุน วิธีการควบคุมสวิตชิ่งที่ใช้กันทั่วไปและเรียบง่ายที่สุดที่ใช้ในการควบคุม BKEPT คือวงจรเปิด-ปิด เมื่อขดลวดมีกระแสไฟฟ้าหรือไม่ใช้ ในคราวเดียวสามารถจ่ายไฟได้เพียงสองขดลวดและขดลวดที่สามยังคงปิดอยู่ การต่อขดลวดเข้ากับรางไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟไหล วิธีนี้เรียกว่าการสลับคีย์สโตนหรือการเปลี่ยนบล็อก

ในการควบคุม BKEPT จะใช้สเตจกำลังซึ่งประกอบด้วยฮาล์ฟบริดจ์ 3 อัน ไดอะแกรมสเตจกำลังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 เวทีพลังงาน

ตามค่าที่อ่านได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะกำหนดว่าควรปิดปุ่มใด

ตารางที่ 1. การสลับปุ่มตามเข็มนาฬิกา

สำหรับมอเตอร์แบบหลายสนาม การหมุนด้วยไฟฟ้าไม่ตรงกับการหมุนทางกล ตัวอย่างเช่น BKEPT สี่ขั้วของการหมุนด้วยไฟฟ้าสี่รอบสอดคล้องกับการหมุนทางกลหนึ่งครั้ง

กำลังและความเร็วของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก ความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนกระแสผ่านขดลวด วิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการควบคุมกระแสผ่านขดลวดคือการควบคุมกระแสเฉลี่ย ด้วยเหตุนี้จึงใช้การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) รอบการทำงานซึ่งกำหนดค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวด และด้วยเหตุนี้ ค่ากระแสเฉลี่ยและเป็นผลให้ความเร็วในการหมุน สามารถปรับความเร็วได้ที่ความถี่ตั้งแต่ 20 ถึง 60 kHz

สนามหมุนของ BKEPT สามเฟสสามขดลวดแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5. ขั้นตอนการสับเปลี่ยนและสนามหมุน

กระบวนการสลับสร้างสนามหมุน ในขั้นตอนที่ 1 เฟส A เชื่อมต่อกับ บัสบวกแหล่งจ่ายไฟพร้อมสวิตช์ SW1 เฟส B เชื่อมต่อกับสวิตช์ทั่วไปโดยใช้สวิตช์ SW4 และเฟส C ยังคงไม่ได้เชื่อมต่อ เฟส A และ B สร้างเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กสองตัว (แสดงโดยลูกศรสีแดงและสีน้ำเงินตามลำดับ) และผลรวมของเวกเตอร์ทั้งสองนี้จะให้เวกเตอร์ฟลักซ์ของสเตเตอร์ (ลูกศรสีเขียว) หลังจากนั้นโรเตอร์จะพยายามติดตามฟลักซ์แม่เหล็ก ทันทีที่โรเตอร์ไปถึงตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งสถานะของเซ็นเซอร์ Hall เปลี่ยนจากค่า "010" เป็น "011" ขดลวดของมอเตอร์จะเปลี่ยนไปตามนั้น: เฟส B ยังคงไม่มีกำลัง และเฟส C เชื่อมต่อกับส่วนกลาง สิ่งนี้นำไปสู่การสร้างเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กสเตเตอร์ใหม่ (ระยะที่ 2)

หากเราทำตามรูปแบบการสลับที่แสดงในรูปที่ 3 และตารางที่ 1 เราจะได้รับเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กที่แตกต่างกันหกแบบซึ่งสอดคล้องกับระยะการสลับหกขั้นตอน หกขั้นตอนสอดคล้องกับการหมุนรอบเดียวของโรเตอร์

ชุดสตาร์ท ATAVRMC100

แผนภาพวงจรแสดงในรูปที่ 21, 22, 23 และ 24 ที่ส่วนท้ายของเอกสาร

โปรแกรมมีลูปควบคุมความเร็วโดยใช้ตัวควบคุม PID ตัวควบคุมดังกล่าวประกอบด้วยสามลิงก์ซึ่งแต่ละอันมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของตัวเอง: Kp, Ki และ Kd

Kp คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์ตามสัดส่วน Ki คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์การรวมและ Kd คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์การแยกความแตกต่าง ความเบี่ยงเบนของความเร็วที่กำหนดจากความเร็วจริง (ในรูปที่ 6 เรียกว่า "สัญญาณไม่ตรงกัน") จะถูกประมวลผลโดยแต่ละลิงก์ ผลลัพธ์ของการดำเนินการเหล่านี้จะถูกเพิ่มและป้อนให้กับเครื่องยนต์เพื่อให้ได้ความเร็วที่ต้องการ (ดูรูปที่ 6)

รูปที่ 6 แบบแผนโครงสร้างตัวควบคุม PID

ค่าสัมประสิทธิ์ Kp ส่งผลต่อระยะเวลาของกระบวนการชั่วคราว ค่าสัมประสิทธิ์ Ki ช่วยให้คุณสามารถระงับข้อผิดพลาดแบบคงที่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง Kd ถูกใช้เพื่อทำให้ตำแหน่งมีเสถียรภาพ (ดูคำอธิบายของลูปควบคุมในไฟล์เก็บถาวรด้วยซอฟต์แวร์สำหรับเปลี่ยน ค่าสัมประสิทธิ์)

คำอธิบายฮาร์ดแวร์

ดังแสดงในรูปที่ 7 ไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบด้วย 3 Power Stage Controllers (PSCs) PSC แต่ละตัวสามารถคิดได้ว่าเป็นโมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ (PWM) ที่มีสัญญาณเอาท์พุตสองสัญญาณ PSC รองรับความสามารถในการควบคุมการหน่วงเวลาที่ไม่ทับซ้อนกันของสวิตช์ไฟ (ดูเอกสารประกอบของ AT90PWM3 สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของ PSC รวมถึงรูปที่ 9) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดกระแสไฟฟ้า

อินพุตสัญญาณเตือน (Over_Current, กระแสเกิน) เชื่อมโยงกับ PSCIN อินพุตสัญญาณเตือนช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ปิดเอาต์พุต PSC ทั้งหมดได้

รูปที่ 7 การใช้ฮาร์ดแวร์

ในการวัดกระแส คุณสามารถใช้ช่องสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลสองช่องที่มีสเตจขยายสัญญาณที่ตั้งโปรแกรมได้ (Ku=5, 10, 20 หรือ 40) หลังจากเลือกเกนแล้ว จำเป็นต้องเลือกค่าของตัวต้านทาน shunt เพื่อให้ครอบคลุมช่วงการแปลงที่สมบูรณ์ที่สุด

สัญญาณ Over_Current ถูกสร้างขึ้นโดยตัวเปรียบเทียบภายนอก แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของเครื่องเปรียบเทียบสามารถปรับได้โดยใช้ DAC ภายใน

การสลับเฟสจะต้องดำเนินการตามค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall DC_A, DC_B และ DC_C เชื่อมต่อกับอินพุตของแหล่งอินเตอร์รัปต์ภายนอกหรือกับตัวเปรียบเทียบภายในสามตัว ตัวเปรียบเทียบสร้างการขัดจังหวะประเภทเดียวกันกับการขัดจังหวะภายนอก รูปที่ 8 แสดงวิธีการใช้พอร์ต I/O ในชุดสตาร์ท

รูปที่ 8 การใช้พอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ I/O (แพ็คเกจ SO32)

มีการใช้งาน VMOT (Vmot) และ VMOT_Half (1/2 Vmot) แต่ไม่ได้ใช้ สามารถใช้เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์

เอาต์พุต H_x และ L_x ใช้เพื่อควบคุมพาวเวอร์บริดจ์ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ขึ้นอยู่กับตัวควบคุมระยะกำลัง (PSC) ที่สร้างสัญญาณ PWM ในแอปพลิเคชันดังกล่าว ขอแนะนำให้ใช้โหมดจัดกึ่งกลาง (ดูรูปที่ 9) ซึ่งใช้รีจิสเตอร์ OCR0RA เพื่อจับเวลาการเริ่มต้นการแปลง ADC สำหรับการวัดปัจจุบัน

รูปที่ 9 ออสซิลโลแกรมของสัญญาณ PSCn0 และ PSCn1 ในโหมดจัดกึ่งกลาง

• ตรงเวลา 0 = 2 * OCRnSA * 1/FClkpsc
• ตรงเวลา 1 = 2* (OCRnRB - OCRnSB + 1) * 1/Fclkpsc
• ระยะเวลา PSC = 2 * (OCRnRB + 1) * 1/Fclkpsc

หยุดไม่ทับซ้อนกันระหว่าง PSCn0 และ PSCn1:

• |OCRnSB - OCRnSA| *1/FClkpsc

บล็อก PSC ถูกโอเวอร์คล็อกโดยสัญญาณ CLKPSC

สามารถใช้หนึ่งในสองวิธีในการจ่ายสัญญาณ PWM ไปยังสเตจกำลัง อย่างแรกคือใช้สัญญาณ PWM กับส่วนบนและส่วนล่างของสเตจกำลัง และอย่างที่สองคือใช้สัญญาณ PWM กับส่วนบนเท่านั้น

คำอธิบาย ซอฟต์แวร์

Atmel ได้พัฒนาห้องสมุดเพื่อจัดการ CKET ขั้นตอนแรกในการใช้งานคือการกำหนดค่าและเริ่มต้นไมโครคอนโทรลเลอร์

การกำหนดค่าและการเริ่มต้นของไมโครคอนโทรลเลอร์

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้ฟังก์ชัน mc_init_motor() มันเรียกฟังก์ชันการเริ่มต้นของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ และยังเริ่มต้นพารามิเตอร์มอเตอร์ทั้งหมด (ทิศทางของการหมุน ความเร็ว และการหยุดมอเตอร์)

โครงสร้างการใช้งานซอฟต์แวร์

หลังจากการกำหนดค่าและการเริ่มต้นของไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว ก็สามารถสตาร์ทเครื่องยนต์ได้ จำเป็นต้องมีฟังก์ชันเพียงไม่กี่อย่างในการควบคุมมอเตอร์ ฟังก์ชั่นทั้งหมดถูกกำหนดไว้ใน mc_lib.h:

Void mc_motor_run(void) - ใช้เพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ ฟังก์ชันลูปรักษาเสถียรภาพถูกเรียกเพื่อตั้งค่ารอบการทำงานของ PWM หลังจากนั้นจะทำการเปลี่ยนเฟสแรก Bool mc_motor_is_running(void) - กำหนดสถานะของเครื่องยนต์ หาก "1" แสดงว่าเครื่องยนต์กำลังทำงาน หาก "0" แสดงว่าเครื่องยนต์หยุดทำงาน void mc_motor_stop(void) - ใช้เพื่อหยุดมอเตอร์ เป็นโมฆะ mc_set_motor_speed (ความเร็ว U8) - ตั้งค่าความเร็วที่ผู้ใช้ระบุ U8 mc_get_motor_speed(void) - ส่งกลับความเร็วที่ผู้ใช้ระบุ โมฆะ mc_set_motor_direction (ทิศทาง U8) - ตั้งค่าทิศทางการหมุนเป็น "CW" (ตามเข็มนาฬิกา) หรือ "CCW" (ทวนเข็มนาฬิกา) U8 mc_get_motor_direction(void) - ส่งกลับทิศทางปัจจุบันของการหมุนของมอเตอร์ U8 mc_set_motor_measured_speed(U8 วัด_speed) - จัดเก็บความเร็วที่วัดได้ในตัวแปรที่วัดได้_ความเร็ว U8 mc_get_motor_measured_speed(void) - ส่งกลับความเร็วที่วัดได้ void mc_set_Close_Loop(void) void mc_set_Open_Loop(void) - การกำหนดค่าวงเสถียรภาพ: วงปิดหรือวงเปิด (ดูรูปที่ 13)

รูปที่ 10. การกำหนดค่า AT90PWM3

รูปที่ 11 โครงสร้างซอฟต์แวร์

รูปที่ 11 แสดงตัวแปรสี่ตัว mc_run_stop (เริ่ม/หยุด), mc_direction (ทิศทาง), mc_cmd_speed (ความเร็วที่ตั้งไว้) และ mc_measured_speed (ความเร็วที่วัดได้) เป็นตัวแปรโปรแกรมพื้นฐานที่สามารถเข้าถึงได้ผ่านฟังก์ชันที่ผู้ใช้กำหนดเองที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

การใช้งานซอฟต์แวร์สามารถดูเป็นกล่องดำที่มีชื่อว่า "การควบคุมมอเตอร์" (รูปที่ 12) และอินพุตหลายตัว (mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed, mc_measured_speed) และเอาต์พุต (สัญญาณควบคุมบริดจ์กำลังทั้งหมด)

รูปที่ 12. ตัวแปรโปรแกรมหลัก

ฟังก์ชันส่วนใหญ่มีอยู่ใน mc_drv.h มีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ ฟังก์ชั่นสามารถแบ่งออกเป็นสี่คลาสหลัก:

• การเริ่มต้นฮาร์ดแวร์
เป็นโมฆะ mc_init_HW(โมฆะ); การเริ่มต้นฮาร์ดแวร์เสร็จสมบูรณ์ในฟังก์ชันนี้ นี่คือจุดเริ่มต้นของพอร์ต อินเตอร์รัปต์ ตัวจับเวลา และตัวควบคุมพาวเวอร์สเตจ

เป็นโมฆะ mc_init_SW(เป็นโมฆะ); ใช้เพื่อเริ่มต้นซอฟต์แวร์ เปิดใช้งานการขัดจังหวะทั้งหมด

เป็นโมฆะ mc_init_port (เป็นโมฆะ); เริ่มต้นพอร์ต I/O โดยระบุผ่านรีจิสเตอร์ DDRx ว่าพินใดทำหน้าที่เป็นอินพุตและเป็นเอาต์พุต รวมทั้งระบุอินพุตที่จะเปิดใช้งานตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (ผ่านรีจิสเตอร์ PORTx)

เป็นโมฆะ mc_init_pwm (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้เริ่มต้น PLL และรีเซ็ตการลงทะเบียน PSC ทั้งหมด

เป็นโมฆะ mc_init_IT (เป็นโมฆะ); แก้ไขฟังก์ชันนี้เพื่อเปิดหรือปิดใช้งานประเภทการขัดจังหวะ

เป็นโมฆะ PSC0_Init (int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt1, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot1); เป็นโมฆะ PSC1_Init (int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt1, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot1); เป็นโมฆะ PSC2_Init (int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt1, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot1); PSCx_Init อนุญาตให้ผู้ใช้เลือกการกำหนดค่าตัวควบคุมขั้นตอนพลังงาน (PSC) ของไมโครคอนโทรลเลอร์

• ฟังก์ชั่นการสลับเฟส U8 mc_get_hall(เป็นโมฆะ); การอ่านสถานะของเซ็นเซอร์ Hall ที่สอดคล้องกับระดับการสลับหกระดับ (HS_001, HS_010, HS_011, HS_100, HS_101, HS_110)

  ขัดจังหวะเป็นโมฆะ mc_hall_a (เป็นโมฆะ); _interrupt เป็นโมฆะ mc_hall_b(เป็นโมฆะ); _interrupt เป็นโมฆะ mc_hall_c (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันเหล่านี้จะดำเนินการหากตรวจพบการขัดจังหวะภายนอก (การเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall) ช่วยให้คุณสามารถทำการสลับเฟสและคำนวณความเร็วได้

  โมฆะ mc_duty_cycle (ระดับ U8); ฟังก์ชันนี้จะตั้งค่ารอบการทำงานของ PWM ตามการกำหนดค่า PSC

  โมฆะ mc_switch_commutation (ตำแหน่ง U8); การสลับเฟสจะดำเนินการตามค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall และเฉพาะเมื่อผู้ใช้สตาร์ทเครื่องยนต์เท่านั้น

• การกำหนดค่าเวลาในการแปลงเป็นโมฆะ mc_config_sampling_period (เป็นโมฆะ); เริ่มต้นตัวจับเวลา 1 เพื่อสร้างการขัดจังหวะทุกๆ 250 µs _interrupt เป็นโมฆะ launch_sampling_period(เป็นโมฆะ); หลังจากเปิดใช้งานอินเตอร์รัปต์ 250 µs แฟล็กจะถูกตั้งค่า สามารถใช้ควบคุมเวลาในการแปลงได้
• การประเมินความเร็วเป็นโมฆะ mc_config_time_estimation_speed(เป็นโมฆะ); การกำหนดค่าตัวจับเวลา 0 เพื่อดำเนินการฟังก์ชันการคำนวณความเร็ว

  เป็นโมฆะ mc_estimation_speed(โมฆะ); ฟังก์ชันนี้จะคำนวณความเร็วของเครื่องยนต์ตามหลักการวัดระยะเวลาพัลส์ของเซ็นเซอร์ Hall Effect

  ขัดจังหวะโมฆะ ovfl_timer(โมฆะ); เมื่ออินเตอร์รัปต์เกิดขึ้น ตัวแปร 8 บิตจะเพิ่มขึ้นเพื่อใช้ตัวจับเวลา 16 บิตโดยใช้ตัวจับเวลา 8 บิต

• การวัดปัจจุบัน _interrupt void ADC_EOC(void); ฟังก์ชัน ADC_EOC จะทำงานทันทีหลังจากการแปลงเครื่องขยายเสียงเสร็จสิ้นเพื่อตั้งค่าสถานะที่ผู้ใช้สามารถใช้ได้

  เป็นโมฆะ mc_init_current_measure (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้เริ่มต้นแอมพลิฟายเออร์ 1 สำหรับการวัดกระแส

  U8 mc_get_current(เป็นโมฆะ); การอ่านค่าปัจจุบันหากการแปลงเสร็จสิ้น

  บูล mc_conversion_is_finished (เป็นโมฆะ); บ่งชี้ความสมบูรณ์ของการแปลง

  เป็นโมฆะ mc_ack_EOC(เป็นโมฆะ); รีเซ็ตการตั้งค่าสถานะเสร็จสิ้นการแปลง

• การตรวจจับโอเวอร์โหลดปัจจุบันเป็นโมฆะ mc_set_Over_Current (ระดับ U8); ตั้งค่าเกณฑ์สำหรับการตรวจจับกระแสเกิน เกณฑ์คือเอาต์พุต DAC ที่เชื่อมต่อกับตัวเปรียบเทียบภายนอก

เลือกลูปการรักษาเสถียรภาพโดยใช้สองฟังก์ชัน: open (mc_set_Open_Loop()) หรือลูปปิด (mc_set_Close_Loop()) รูปที่ 13 แสดงลูปการรักษาเสถียรภาพที่ใช้ซอฟต์แวร์

รูปที่ 13 วงเสถียรภาพ

วงปิดคือลูปการรักษาเสถียรภาพความเร็วตามตัวควบคุม PID

ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ ปัจจัย Kp ถูกใช้เพื่อทำให้เวลาตอบสนองของมอเตอร์คงที่ ชุดแรก Ki และ Kd เท่ากับ 0 เพื่อให้ได้เวลาตอบสนองที่ต้องการของมอเตอร์ จำเป็นต้องเลือกค่า Kp

• หากเวลาตอบสนองสั้นเกินไป ให้เพิ่ม Kp
• หากเวลาตอบสนองเร็ว แต่ไม่เสถียร ให้ลด Kp

รูปที่ 14. การตั้งค่า Kp

พารามิเตอร์ Ki ใช้เพื่อระงับข้อผิดพลาดแบบคงที่ ปล่อยให้สัมประสิทธิ์ Kp ไม่เปลี่ยนแปลงและตั้งค่าพารามิเตอร์ Ki

• หากข้อผิดพลาดแตกต่างจากศูนย์ ให้เพิ่ม Ki
• หากการระงับข้อผิดพลาดนำหน้าด้วยกระบวนการออสซิลเลเตอร์ ให้ลด Ki

รูปที่ 15. การตั้งค่า Ki

รูปที่ 14 และ 15 แสดงตัวอย่างการเลือกพารามิเตอร์คอนโทรลเลอร์ที่ถูกต้อง Kp = 1, Ki = 0.5 และ Kd = 0

การตั้งค่าพารามิเตอร์ Kd:

• ถ้าประสิทธิภาพต่ำก็เพิ่มซีดี
• ด้วยความไม่เสถียร Kd จะต้องลดลง

พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือเวลาในการแปลง ต้องเลือกให้สัมพันธ์กับเวลาตอบสนองของระบบ เวลาในการแปลงต้องอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของเวลาตอบสนองของระบบ (ตามกฎของ Kotelnikov)

มีฟังก์ชันสองแบบสำหรับการกำหนดค่าเวลาในการแปลง (ที่กล่าวถึงข้างต้น)

ผลลัพธ์จะแสดงในตัวแปรส่วนกลาง g_tick ซึ่งตั้งค่าทุกๆ 250 µs ด้วยตัวแปรนี้ คุณจะสามารถปรับเวลาในการแปลงได้

การใช้ CPU และหน่วยความจำ

การวัดทั้งหมดดำเนินการที่ความถี่ออสซิลเลเตอร์ 8 MHz นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์ (จำนวนคู่ขั้ว) เมื่อใช้มอเตอร์ที่มี 5 ขั้วคู่ ความถี่สัญญาณที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall จะต่ำกว่าความเร็วมอเตอร์ 5 เท่า

ผลลัพธ์ทั้งหมดที่แสดงในรูปที่ 16 ได้มาจากการใช้ UCFC 5 คู่แบบสามเฟสที่มีความเร็วสูงสุด 14,000 รอบต่อนาที

รูปที่ 16. การใช้ความเร็วของไมโครคอนโทรลเลอร์

ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ระดับโหลดของไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ที่ประมาณ 18% โดยมีเวลาในการแปลง 80 ms และความเร็วในการหมุน 14000 rpm

ประมาณการครั้งแรกสามารถทำเพิ่มเติมได้ เครื่องยนต์เร็วและด้วยการเพิ่มฟังก์ชันป้องกันภาพสั่นไหวในปัจจุบัน เวลาดำเนินการของฟังก์ชัน mc_regulation_loop() อยู่ระหว่าง 45 ถึง 55 µs (คุณต้องคำนึงถึงเวลาในการแปลง ADC ประมาณ 7 µs) BKEPT ที่มีเวลาตอบสนองปัจจุบันประมาณ 2-3 มิลลิวินาที มีการเลือกขั้วห้าคู่และความเร็วในการหมุนสูงสุดประมาณ 2-3 มิลลิวินาทีสำหรับการประเมิน

ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงสุดประมาณ 50,000 รอบต่อนาที หากโรเตอร์ใช้เสา 5 คู่ ความถี่เอาต์พุตที่ได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะเท่ากับ (50000 รอบต่อนาที/60)*5 = 4167 Hz ฟังก์ชัน mc_estimation_speed() ทำงานบนทุกขอบที่เพิ่มขึ้นของเซ็นเซอร์ Hall A เช่น ทุกๆ 240 µs สำหรับเวลารัน 31 µs

ฟังก์ชัน mc_switch_commutation() ขึ้นอยู่กับการทำงานของเซ็นเซอร์ Hall จะดำเนินการเมื่อขอบเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall หนึ่งในสามตัว (ขอบที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง) ดังนั้นจึงสร้างการขัดจังหวะหกครั้งที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ในช่วงเวลาหนึ่งพัลส์ และความถี่ในการเรียกใช้ฟังก์ชันที่ได้คือ 240/6 µs = 40 µs

สุดท้าย เวลาในการแปลงของลูปการรักษาเสถียรภาพต้องเป็นเวลาตอบสนองของเครื่องยนต์อย่างน้อยครึ่งหนึ่ง (ประมาณ 1 มิลลิวินาที)

ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 17

รูปที่ 17. การประเมินโหลดไมโครคอนโทรลเลอร์

ในกรณีนี้ ระดับโหลดของไมโครคอนโทรลเลอร์จะอยู่ที่ประมาณ 61%

การวัดทั้งหมดดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์เดียวกัน ไม่ใช้ทรัพยากรการสื่อสาร (UART, LIN...)

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ จำนวนหน่วยความจำต่อไปนี้จะถูกใช้:

• หน่วยความจำโปรแกรม 3175 ไบต์ (38.7% ของหน่วยความจำแฟลชทั้งหมด)
• หน่วยความจำข้อมูล 285 ไบต์ (55.7% ของ RAM สแตติกทั้งหมด)

ATAVRMC100 การกำหนดค่าและการใช้งาน

รูปที่ 18 แสดง โครงการเต็มรูปแบบโหมดการทำงานต่างๆ ของชุดสตาร์ท ATAVRMC100

รูปที่ 18. วัตถุประสงค์ของพอร์ต I/O ของไมโครคอนโทรลเลอร์และโหมดการสื่อสาร

โหมดการทำงาน

รองรับโหมดการทำงานที่แตกต่างกันสองโหมด ตั้งค่าจัมเปอร์ JP1, JP2 และ JP3 ตามรูปที่ 19 เพื่อเลือกโหมดใดโหมดหนึ่งเหล่านี้ บันทึกแอปพลิเคชันนี้ใช้โหมดเซ็นเซอร์เท่านั้น คำอธิบายแบบเต็มส่วนฮาร์ดแวร์มีอยู่ในคู่มือผู้ใช้ ATAVRMC100

รูปที่ 19. การเลือกโหมดควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์

รูปที่ 19 แสดงการตั้งค่าจัมเปอร์เริ่มต้นที่สอดคล้องกับการใช้ซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับบันทึกแอปพลิเคชันนี้

โปรแกรมที่มาพร้อมกับบอร์ด ATAVRMC100 รองรับการทำงานสองโหมด:

• สตาร์ทเครื่องยนต์ ความเร็วสูงสุดโดยไม่มีส่วนประกอบภายนอก
• การควบคุมความเร็วมอเตอร์ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ภายนอกหนึ่งตัว

รูปที่ 20 การเชื่อมต่อโพเทนชิออมิเตอร์

บทสรุป

บันทึกการใช้งานนี้มีโซลูชันฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์สำหรับตัวควบคุมมอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงที่ใช้เซ็นเซอร์ นอกจากเอกสารนี้แล้ว คุณสามารถดาวน์โหลดซอร์สโค้ดแบบเต็มได้

ไลบรารีซอฟต์แวร์มีฟังก์ชันในการเริ่มต้นและควบคุมความเร็วของ BKEPT ด้วยเซ็นเซอร์ในตัว

แผนภาพวงจรประกอบด้วยส่วนประกอบภายนอกขั้นต่ำที่จำเป็นในการควบคุม BKEPT ด้วยเซ็นเซอร์ในตัว

ความสามารถของ CPU และหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์ AT90PWM3 จะช่วยให้นักพัฒนาสามารถขยายฟังก์ชันการทำงานของโซลูชันนี้ได้

รูปที่ 21 แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 1)

รูปที่ 22 แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 2)

รูปที่ 23. แผนผัง (ตอนที่ 3)

รูปที่ 24. แผนผัง (ตอนที่ 4)

เอกสารประกอบ:

การปรับปรุงอพาร์ทเมนท์ที่ยอดเยี่ยมและการปรับปรุงกระท่อมด้วยเงินจำนวนมาก

เผยแพร่เมื่อ 19.03.2013

ในบทความนี้ ฉันจะเริ่มสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน ในภาษาที่เข้าถึงได้ ฉันจะอธิบายข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ อัลกอริธึมการควบคุมสำหรับมอเตอร์แบบไม่มีแปรง จะได้รับการพิจารณา ประเภทต่างๆเครื่องยนต์ตัวอย่างการเลือกพารามิเตอร์ควบคุมจะได้รับ ฉันจะอธิบายอุปกรณ์และอัลกอริทึมของตัวควบคุมวิธีการเลือกสวิตช์ไฟและพารามิเตอร์หลักของตัวควบคุม ข้อสรุปเชิงตรรกะของสิ่งพิมพ์จะเป็นโครงร่างการควบคุม

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านเป็นที่แพร่หลายเนื่องจากการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากลักษณะของสวิตช์ทรานซิสเตอร์กำลังราคาไม่แพง การปรากฏตัวของแม่เหล็กนีโอไดเมียมอันทรงพลังก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน

อย่างไรก็ตามมอเตอร์แบบไม่มีแปรงไม่ถือเป็นสิ่งแปลกใหม่ แนวคิดของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงปรากฏขึ้นในช่วงรุ่งอรุณของกระแสไฟฟ้า แต่เนื่องจากเทคโนโลยีไม่พร้อม จึงต้องรอจนถึงปี พ.ศ. 2505 เมื่อมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเชิงพาณิชย์ตัวแรกปรากฏขึ้น เหล่านั้น. เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษแล้วที่ไดรฟ์ไฟฟ้าประเภทนี้มีการใช้งานแบบอนุกรมมากมาย!

คำศัพท์บางคำ

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเรียกอีกอย่างว่ามอเตอร์วาล์วในวรรณคดีต่างประเทศ BLDCM (มอเตอร์กระแสตรง BrushLes) หรือ PMSM (มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร)

โครงสร้างมอเตอร์แบบไม่มีแปรงประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวรและสเตเตอร์ที่มีขดลวด ฉันดึงความสนใจของคุณไปที่ความจริงที่ว่าในมอเตอร์สะสมในทางกลับกันขดลวดอยู่บนโรเตอร์ ดังนั้นเพิ่มเติมในข้อความ โรเตอร์คือแม่เหล็ก สเตเตอร์คือขดลวด

ใช้สำหรับควบคุมเครื่องยนต์ เครื่องควบคุมอิเล็กทรอนิกส์. ในวรรณคดีต่างประเทศ Speed ​​Controller หรือ ESC (ระบบควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์)

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านคืออะไร?

โดยปกติแล้ว ผู้คนที่เผชิญกับสิ่งใหม่ๆ มักจะมองหาความคล้ายคลึงกัน บางครั้งคุณต้องได้ยินวลี "ก็เหมือนกับเครื่องซิงโครไนซ์" หรือแย่กว่านั้นคือ "ดูเหมือน stepper" เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านส่วนใหญ่เป็นแบบ 3 เฟส จึงทำให้เกิดความสับสนมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่ความเข้าใจผิดว่าตัวควบคุมกำลัง "ป้อน" มอเตอร์ด้วยกระแสไฟ AC 3 เฟส ทั้งหมดข้างต้นเป็นความจริงเพียงบางส่วนเท่านั้น ความจริงก็คือมอเตอร์ทั้งหมดยกเว้นแบบอะซิงโครนัสสามารถเรียกได้ว่าซิงโครนัสได้ มอเตอร์ DC ทั้งหมดเป็นแบบซิงโครนัสกับการซิงโครไนซ์ตัวเอง แต่หลักการทำงานแตกต่างจากมอเตอร์ AC แบบซิงโครนัสซึ่งไม่มีการซิงโครไนซ์ในตัวเอง ในฐานะที่เป็นสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบไม่มีแปรง มันอาจใช้งานได้เช่นกัน แต่นี่คือสิ่งที่: อิฐสามารถบินได้ ... อย่างไรก็ตามไม่ไกลเพราะไม่ได้มีไว้สำหรับสิ่งนี้ เนื่องจาก สเต็ปเปอร์มอเตอร์มอเตอร์รีลัคแตนซ์ไร้แปรงถ่านเหมาะกว่า

ลองหาว่ามอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (Brushles Direct Current Motor) คืออะไร ในวลีนี้เอง คำตอบถูกซ่อนไว้ - นี่คือมอเตอร์กระแสตรงที่ไม่มีตัวสะสม ฟังก์ชั่นของตัวสะสมดำเนินการโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ข้อดีข้อเสีย

ตัวสะสมซึ่งค่อนข้างซับซ้อน หนัก และเป็นประกายถูกถอดออกจากการออกแบบเครื่องยนต์ การออกแบบเครื่องยนต์นั้นง่ายขึ้นอย่างมาก เครื่องยนต์มีน้ำหนักเบาและกะทัดรัดมากขึ้น การสูญเสียการสลับลดลงอย่างมากเมื่อเปลี่ยนสับเปลี่ยนและหน้าสัมผัสแปรง กุญแจอิเล็กทรอนิกส์. ส่งผลให้เราได้มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและกำลังสูงสุดต่อกิโลกรัม น้ำหนักของตัวเอง, ด้วยช่วงการเปลี่ยนความเร็วรอบที่กว้างที่สุด. ในทางปฏิบัติ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านร้อนน้อยกว่าพี่น้องนักสะสม พวกเขาแบกภาระแรงบิดขนาดใหญ่ การใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียมอันทรงพลังทำให้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีขนาดกะทัดรัดยิ่งขึ้น การออกแบบมอเตอร์ไร้แปรงถ่านช่วยให้สามารถทำงานได้ในน้ำและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (แน่นอนว่าเฉพาะมอเตอร์เท่านั้น ตัวควบคุมจะมีราคาแพงมากเมื่อเปียกน้ำ) มอเตอร์ไร้แปรงถ่านแทบไม่มีการรบกวนจากคลื่นวิทยุ

ข้อเสียอย่างเดียวถือว่าแพงซับซ้อน หน่วยอิเล็กทรอนิกส์การควบคุม (ปุ่มหรือ ESC) อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ หากคุณไม่ต้องการควบคุมความเร็วของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง คุณก็ยังไม่สามารถทำได้หากไม่มีชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเพียงเศษเหล็ก ไม่มีทางที่จะใช้แรงดันไฟฟ้ากับมันและบรรลุการหมุนตามปกติเหมือนเครื่องยนต์อื่น ๆ

จะเกิดอะไรขึ้นในตัวควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง

เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ควบคุมที่ควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง ให้ย้อนกลับไปเล็กน้อยและทำความเข้าใจก่อนว่ามอเตอร์แบบไม่มีแปรงทำงานอย่างไร จากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน เราจำได้ว่าสนามแม่เหล็กกระทำการอย่างไรบนเฟรมที่มีกระแสไหลผ่าน กรอบที่มีกระแสหมุนในสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามมันไม่ได้หมุนตลอดเวลา แต่หมุนไปยังตำแหน่งที่แน่นอน เพื่อให้เกิดการหมุนอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องเปลี่ยนทิศทางของกระแสในลูปขึ้นอยู่กับตำแหน่งของลูป ในกรณีของเรา เฟรมที่มีกระแสคือขดลวดของมอเตอร์ และตัวสับเปลี่ยนกำลังเปลี่ยน - อุปกรณ์ที่มีแปรงและหน้าสัมผัส อุปกรณ์ของเอ็นจิ้นที่ง่ายที่สุดดูรูป

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรงทำเช่นเดียวกัน - ในเวลาที่เหมาะสม จะเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าโดยตรงกับขดลวดสเตเตอร์ที่จำเป็น

ตัวเข้ารหัส มอเตอร์ที่ไม่มีตัวเข้ารหัส

จากที่กล่าวมา สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวดของมอเตอร์โดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ ดังนั้นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะต้องสามารถกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์มอเตอร์ได้ . ด้วยเหตุนี้จึงใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง พวกเขาสามารถเป็น หลากหลายชนิด, ออปติคัล, แม่เหล็ก ฯลฯ ในปัจจุบัน เซ็นเซอร์แบบแยกตามเอฟเฟกต์ฮอลล์ (เช่น SS41) เป็นเรื่องธรรมดามาก มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน 3 เฟสใช้เซ็นเซอร์ 3 ตัว ด้วยเซ็นเซอร์ดังกล่าว หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์จึงรู้อยู่เสมอว่าโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งใด และขดลวดใดที่จะใช้แรงดันไฟฟ้าในเวลาใดก็ตาม ต่อมาจะพิจารณาอัลกอริธึมการควบคุมสำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟส

มีมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่ไม่มีเซ็นเซอร์ ในมอเตอร์ดังกล่าว ตำแหน่งของโรเตอร์ถูกกำหนดโดยการวัดแรงดันไฟใน ช่วงเวลานี้เวลาที่คดเคี้ยว วิธีการเหล่านี้จะกล่าวถึงในภายหลัง คุณควรให้ความสนใจกับจุดสำคัญ: วิธีนี้เกี่ยวข้องเฉพาะเมื่อเครื่องยนต์หมุนเท่านั้น เมื่อมอเตอร์ไม่หมุนหรือหมุนช้ามาก วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผล

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่มีเซ็นเซอร์ใช้ในกรณีใดบ้าง และในกรณีใดบ้างที่ไม่มีเซ็นเซอร์ ความแตกต่างของพวกเขาคืออะไร?

มอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัสเป็นที่ต้องการจากมุมมองทางเทคนิค อัลกอริธึมการควบคุมสำหรับเอ็นจิ้นดังกล่าวง่ายกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่ด้วย: จำเป็นต้องให้พลังงานแก่เซ็นเซอร์และวางสายไฟจากเซ็นเซอร์ในเครื่องยนต์ไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม ในกรณีที่เซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลวเครื่องยนต์จะหยุดทำงานและการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ตามกฎแล้วจำเป็นต้องถอดชิ้นส่วนของเครื่องยนต์

ในกรณีที่ไม่สามารถวางเซ็นเซอร์ในโครงสร้างมอเตอร์ได้ จะใช้มอเตอร์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์ โครงสร้างมอเตอร์ดังกล่าวแทบไม่แตกต่างจากมอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ แต่หน่วยอิเล็กทรอนิกส์ต้องสามารถควบคุมเครื่องยนต์ได้โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ ในกรณีนี้ ชุดควบคุมจะต้องสอดคล้องกับลักษณะของเครื่องยนต์รุ่นใดรุ่นหนึ่ง

หากเครื่องยนต์ต้องสตาร์ทด้วยภาระที่มากบนเพลามอเตอร์ (การขนส่งด้วยไฟฟ้า กลไกการยก ฯลฯ) จะใช้มอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์
หากเครื่องยนต์สตาร์ทโดยไม่มีภาระบนเพลา (ใช้การระบายอากาศ ใบพัด คลัตช์แบบแรงเหวี่ยง ฯลฯ) สามารถใช้เครื่องยนต์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์ได้ ข้อควรจำ: มอเตอร์ที่ไม่มีตัวเข้ารหัสต้องสตาร์ทโดยไม่มีโหลดบนเพลา หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขนี้ ควรใช้มอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัส นอกจากนี้ในขณะที่สตาร์ทเครื่องยนต์โดยไม่มีเซ็นเซอร์อาจเกิดการสั่นของแกนเครื่องยนต์ในทิศทางต่างๆ หากสิ่งนี้สำคัญต่อระบบของคุณ ให้ใช้มอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์

สามเฟส

ซื้อมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟส แพร่หลายที่สุด. แต่อาจเป็นระยะหนึ่ง สอง สามหรือมากกว่าก็ได้ ยิ่งเฟสมากเท่าไหร่การหมุนของสนามแม่เหล็กก็จะยิ่งราบรื่นขึ้น แต่ระบบควบคุมมอเตอร์ยิ่งซับซ้อนมากขึ้นเท่านั้น ระบบ 3 เฟสเหมาะสมที่สุดในแง่ของอัตราส่วนประสิทธิภาพ/ความซับซ้อน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ระบบดังกล่าวแพร่หลายอย่างมาก นอกจากนี้จะพิจารณาเฉพาะวงจรสามเฟสเท่านั้นซึ่งเป็นวงจรทั่วไป อันที่จริง เฟสคือขดลวดของมอเตอร์ ดังนั้นถ้าคุณพูดว่า "สามกริ่ง" ฉันคิดว่านี่จะถูกต้องเช่นกัน ขดลวดสามเส้นเชื่อมต่อกันตามรูปแบบ "ดาว" หรือ "สามเหลี่ยม" มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟสมีสายไฟสามเส้น - ขดลวด ดูรูป

มอเตอร์ที่มีตัวเข้ารหัสมีสายไฟเพิ่มอีก 5 เส้น (2 สำหรับกำลังของตัวเข้ารหัสตำแหน่ง และสัญญาณตัวเข้ารหัส 3 ตัว)

ในระบบสามเฟส แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับสองในสามขดลวดในเวลาใดก็ตาม ดังนั้นจึงมี 6 ตัวเลือกสำหรับการใช้แรงดัน DC กับขดลวดของมอเตอร์ ดังแสดงในรูปด้านล่าง

บ้าน » ไฟภายนอกรถ » มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบไม่มีแปรง อะไรคือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง? ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต