ทำงาน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านขึ้นอยู่กับ ไดรฟ์ไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุน ปัจจุบันมีอุปกรณ์หลายประเภทที่มี ลักษณะต่างๆ. ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและการใช้วัสดุใหม่ที่มีแรงบีบบังคับสูงและความอิ่มตัวของแม่เหล็กในระดับที่เพียงพอจึงกลายเป็น สามารถรับได้สนามแม่เหล็กแรงสูงและเป็นผลให้โครงสร้างวาล์วชนิดใหม่ซึ่งไม่มีการพันบนองค์ประกอบโรเตอร์หรือสตาร์ทเตอร์ การใช้สวิตช์ประเภทเซมิคอนดักเตอร์อย่างแพร่หลายซึ่งมีกำลังสูงและต้นทุนที่สมเหตุสมผลช่วยเร่งการสร้างการออกแบบดังกล่าว อำนวยความสะดวกในการดำเนินการ และขจัดปัญหาในการเปลี่ยนหลายๆ อย่าง

หลักการทำงาน

ความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น ลดต้นทุน และการผลิตที่ง่ายกว่านั้นทำให้มั่นใจได้หากไม่มีองค์ประกอบสวิตซ์ทางกล ขดลวดโรเตอร์ และแม่เหล็กถาวร ในเวลาเดียวกัน ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นก็เป็นไปได้เนื่องจากการสูญเสียความเสียดทานในระบบสะสมลดลง มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามารถทำงานบนไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสไฟต่อเนื่องได้ รุ่นหลังมีความคล้ายคลึงกับHis ลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของสนามแม่เหล็กหมุนและการประยุกต์ใช้กระแสพัลซิ่ง มันขึ้นอยู่กับสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของการออกแบบ

การคำนวณตำแหน่ง

การสร้างพัลส์เกิดขึ้นในระบบควบคุมหลังจากสัญญาณที่สะท้อนถึงตำแหน่งของโรเตอร์ ระดับของแรงดันและการจ่ายโดยตรงขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนของมอเตอร์ เซ็นเซอร์ในสตาร์ทเตอร์จะตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์และส่งสัญญาณไฟฟ้า แอมพลิจูดของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับขั้วแม่เหล็กที่เคลื่อนเข้าใกล้เซ็นเซอร์ เทคนิคการจัดตำแหน่งแบบไร้เซนเซอร์ยังมีอยู่ รวมถึงเส้นทางปัจจุบันและทรานสดิวเซอร์ PWM บนขั้วอินพุตให้การบำรุงรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันและการควบคุมพลังงาน

สำหรับโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวร ไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟ เนื่องจากขดลวดโรเตอร์ไม่มีการสูญเสีย มอเตอร์ไขควงแบบไม่มีแปรงมีความเฉื่อยต่ำเนื่องจากไม่มีขดลวดและตัวสับเปลี่ยนแบบกลไก ดังนั้นจึงสามารถใช้งานได้ที่ความเร็วสูงโดยไม่มีประกายไฟและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสสูงและกระจายความร้อนได้ง่ายขึ้นโดยการวางวงจรความร้อนบนสเตเตอร์ นอกจากนี้ยังควรสังเกตว่ามีหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ในตัวในบางรุ่น

องค์ประกอบแม่เหล็ก

ตำแหน่งของแม่เหล็กอาจแตกต่างกันไปตามขนาดของมอเตอร์ เช่น บนเสาหรือรอบๆ โรเตอร์ทั้งหมด การสร้างแม่เหล็กคุณภาพสูงที่มีกำลังมากกว่าสามารถทำได้โดยใช้นีโอไดเมียมร่วมกับโบรอนและเหล็ก ทั้งๆที่มี ประสิทธิภาพสูงการทำงาน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับไขควงแม่เหล็กถาวรมีข้อเสียอยู่บ้าง รวมถึงการสูญเสีย ลักษณะแม่เหล็กที่อุณหภูมิสูง แต่มีประสิทธิภาพมากกว่าและไม่มีการสูญเสียเมื่อเทียบกับเครื่องจักรที่มีขดลวดในการออกแบบ

พัลส์ของอินเวอร์เตอร์กำหนดกลไก ด้วยความถี่ในการจ่ายคงที่ มอเตอร์จะทำงานที่ความเร็วคงที่ในวงจรเปิด ดังนั้นความเร็วในการหมุนจึงแตกต่างกันไปตามระดับของความถี่ในการจ่าย

ลักษณะเฉพาะ

ทำงานในโหมดตั้งค่าและมีฟังก์ชันการทำงานของแปรงอะนาล็อก ความเร็วขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ กลไกนี้มีข้อดีหลายประการ:

• ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในการสะกดจิตและการรั่วไหลของกระแส
• สอดคล้องกับความเร็วของการหมุนและแรงบิดเอง
• ความเร็วไม่ จำกัด เฉพาะการส่งผลกระทบต่อตัวสะสมและขดลวดไฟฟ้าแบบหมุน
• ไม่จำเป็นต้องใช้สวิตช์และขดลวดกระตุ้น
• แม่เหล็กที่ใช้มีน้ำหนักเบาและขนาดกะทัดรัด
• โมเมนต์แรงสูง
• ความอิ่มตัวของพลังงานและประสิทธิภาพ

การใช้งาน

DC ที่มีแม่เหล็กถาวรส่วนใหญ่จะพบในอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟไม่เกิน 5 กิโลวัตต์ ในอุปกรณ์ที่ทรงพลังกว่านั้น การใช้งานนั้นไร้เหตุผล เป็นที่น่าสังเกตว่าแม่เหล็กในมอเตอร์ ประเภทนี้มีความอ่อนไหวเป็นพิเศษต่อ อุณหภูมิสูงและทุ่งนาที่แข็งแรง ตัวเลือกการเหนี่ยวนำและแปรงไม่มีข้อเสียดังกล่าว เครื่องยนต์ถูกใช้อย่างแข็งขันในการขับเคลื่อนยานยนต์เนื่องจากไม่มีแรงเสียดทานในท่อร่วม ในบรรดาคุณสมบัติต่างๆ จำเป็นต้องเน้นย้ำถึงความสม่ำเสมอของแรงบิดและกระแสไฟ ซึ่งทำให้เสียงอะคูสติกลดลง

เมื่อฉันเริ่มออกแบบชุดควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน (มอเตอร์ล้อ) มีคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการจับคู่ เครื่องยนต์จริงด้วยแผนภาพนามธรรมของสามขดลวดและแม่เหล็กซึ่งตามกฎแล้วทุกคนจะอธิบายหลักการควบคุมปีศาจ เครื่องยนต์สะสม.

เมื่อฉันใช้การควบคุมด้วยเซ็นเซอร์ Hall ฉันยังคงไม่เข้าใจจริงๆ ว่าเกิดอะไรขึ้นในเครื่องยนต์นอกเหนือจากขดลวดสามเส้นและสองขั้วที่เป็นนามธรรม: เหตุใด 120 องศาและทำไมอัลกอริธึมการควบคุมจึงเป็นเช่นนั้น

ทุกอย่างเข้าที่เข้าทางเมื่อฉันเริ่มเข้าใจแนวคิดของการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน การเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในชิ้นส่วนของเหล็กจริงๆ ช่วยให้ฉันพัฒนาฮาร์ดแวร์และเข้าใจอัลกอริธึมการควบคุม

ด้านล่างนี้ฉันจะพยายามทำความเข้าใจหลักการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง กระแสตรง.

สำหรับการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน สนามแม่เหล็กคงที่ของโรเตอร์จะต้องเคลื่อนที่ไปตามสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนของสเตเตอร์ เช่นเดียวกับในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป

การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนขดลวดโดยใช้ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์
การออกแบบมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะคล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัส หากคุณเชื่อมต่อมอเตอร์แบบไม่มีแปรงกับเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับแบบสามเฟสที่ตรงตามพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของมอเตอร์ มอเตอร์แบบไม่มีแปรงก็จะทำงานได้

การสลับขดลวดของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงทำให้สามารถควบคุมได้จากแหล่งจ่ายกระแสตรง เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการสร้างตารางการสับเปลี่ยนของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง จำเป็นต้องพิจารณาการควบคุมเครื่อง AC แบบซิงโครนัส

เครื่องซิงโครนัส
เครื่องซิงโครนัสถูกควบคุมจากเครือข่าย AC สามเฟส มอเตอร์มี 3 ขดลวดไฟฟ้าชดเชย 120 องศาไฟฟ้า

เมื่อสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า EMF จะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในแต่ละขดลวดของมอเตอร์ด้วยสนามแม่เหล็กคงที่ ขดลวดของมอเตอร์จะกระจายตัวเท่าๆ กัน แรงดันไฟฟ้าไซน์จะถูกเหนี่ยวนำในแต่ละเฟส และสัญญาณเหล่านี้จะ เลื่อนไป 1/3 ของงวด (รูปที่ 1) รูปแบบของ EMF เปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์ โดยคาบของไซนัสคือ 2P (360) เนื่องจากเรากำลังจัดการกับปริมาณไฟฟ้า (EMF, แรงดัน, กระแส) ให้เรียกว่า องศาไฟฟ้า และเราจะวัดคาบเป็น พวกเขา.

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสามเฟสกับมอเตอร์ ในแต่ละช่วงเวลาจะมีค่าความแรงกระแสที่แน่นอนในแต่ละขดลวด

ขดลวดแต่ละอันสร้างเวกเตอร์สนามแม่เหล็กตามสัดส่วนของกระแสในขดลวด เมื่อบวกเวกเตอร์ 3 ตัว คุณจะได้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่เป็นผลลัพธ์ เมื่อเวลาผ่านไป กระแสบนขดลวดมอเตอร์จะเปลี่ยนตามกฎไซน์ ขนาดของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของแต่ละขดลวดจะเปลี่ยนไป และเวกเตอร์ทั้งหมดที่เป็นผลลัพธ์จะเปลี่ยนมุมของการหมุน ในขณะที่ขนาดของเวกเตอร์นี้ยังคงที่

รูปที่ 2 แสดงคาบไฟฟ้าหนึ่งคาบของมอเตอร์สามเฟส โดยระบุโมเมนต์ 3 โมเมนต์ในช่วงเวลานี้ เพื่อสร้างเวกเตอร์สนามแม่เหล็กในแต่ละโมเมนต์ เราใส่คาบนี้ 360 องศาไฟฟ้าบนวงกลม ให้วางขดลวดมอเตอร์ 3 ตัวโดยเลื่อน 120 องศาไฟฟ้าสัมพันธ์กัน (รูปที่ 3)

เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดของมอเตอร์จะถูกพล็อตตามแต่ละเฟส ทิศทางของเวกเตอร์ถูกกำหนดโดยทิศทางของกระแสตรงในขดลวด ถ้าแรงดันที่ใช้กับขดลวดเป็นค่าบวก เวกเตอร์นั้นจะถูกชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามจากขดลวด หากเป็นลบ ให้ไปตามขดลวด ขนาดของเวกเตอร์เป็นสัดส่วนกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าบนเฟสใน ช่วงเวลานี้.
เพื่อให้ได้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มข้อมูลเวกเตอร์ตามกฎของการบวกเวกเตอร์
การสร้างช่วงเวลาที่สองและสามมีความคล้ายคลึงกัน

ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป เวกเตอร์ที่ได้จะเปลี่ยนทิศทางของมันอย่างราบรื่น รูปที่ 5 แสดงเวกเตอร์ผลลัพธ์และแสดง เลี้ยวเต็มสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งช่วง

เบื้องหลังเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้ สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์จะถูกพัดพาไปในแต่ละช่วงเวลา (รูปที่ 6)

นี่คือการทำงานของเครื่อง AC แบบซิงโครนัส

การมีแหล่งจ่ายกระแสตรงจำเป็นต้องสร้างช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งช่วงเวลาโดยเปลี่ยนทิศทางกระแสบนขดลวดมอเตอร์สามตัว เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงมีการออกแบบคล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัสและมีพารามิเตอร์เหมือนกันในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องเริ่มจากรูปที่ 5 ซึ่งแสดงสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ที่สร้างขึ้น

แรงดันคงที่
แหล่งจ่ายกระแสตรงมีสายไฟเพียง 2 เส้น "กำลังบวก" และ "กำลังลบ" ซึ่งหมายความว่าสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดเพียงสองในสามเท่านั้น จำเป็นต้องประมาณรูปที่ 5 และเลือกช่วงเวลาทั้งหมดที่สามารถเปลี่ยน 2 จาก 3 เฟสได้

จำนวนการเรียงสับเปลี่ยนจากชุดที่ 3 คือ 6 ดังนั้นจึงมี 6 ตัวเลือกสำหรับการต่อขดลวด
เรามาอธิบายตัวเลือกการสลับที่เป็นไปได้และเลือกลำดับที่เวกเตอร์จะเลี้ยวต่อไปทีละขั้นจนกว่าจะถึงจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาและเริ่มต้นใหม่

คาบไฟฟ้าจะนับจากเวกเตอร์แรก

รูปที่ 5 แสดงว่าเมื่อควบคุมแรงดันไฟไซน์แบบสามเฟสมีเวกเตอร์หลายตัวที่หมุนไปตามกาลเวลาอย่างราบรื่น และเมื่อสลับกับ DC เป็นไปได้ที่จะได้สนามการหมุนของเวกเตอร์เพียง 6 ตัว นั่นคือสลับไปยังขั้นตอนต่อไป ควรเกิดขึ้นทุกๆ 60 องศาไฟฟ้า
ผลลัพธ์จากรูปที่ 7 สรุปไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. ลำดับการสลับผลลัพธ์ของขดลวดมอเตอร์

ประเภทของสัญญาณควบคุมที่เป็นผลลัพธ์ตามตารางที่ 1 แสดงไว้ในรูปที่ 8 โดยที่ -V กำลังเปลี่ยนเป็นค่าลบของแหล่งพลังงาน (GND) และ +V กำลังเปลี่ยนเป็นค่าบวกของแหล่งพลังงาน

อย่างไรก็ตาม ภาพจริงจากเฟสของมอเตอร์จะคล้ายกับสัญญาณไซน์จากรูปที่ 1 สัญญาณจะก่อตัวเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมคางหมู เนื่องจากในบางครั้งที่ขดลวดมอเตอร์ไม่ได้ต่อ แม่เหล็กถาวรโรเตอร์ทำให้เกิด EMF บนมัน (รูปที่ 9)

บนออสซิลโลสโคปจะมีลักษณะดังนี้:

คุณสมบัติการออกแบบ
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สำหรับการสลับ 6 ขดลวด จะเกิดช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งรอบ 360 องศาไฟฟ้า
จำเป็นต้องเชื่อมโยงช่วงเวลานี้กับมุมการหมุนที่แท้จริงของโรเตอร์ มอเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งคู่และสเตเตอร์สามฟันนั้นไม่ค่อยได้ใช้ มอเตอร์มีขั้ว N คู่
รูปที่ 11 แสดงรุ่นมอเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งคู่และขั้วสองคู่

มอเตอร์ที่มีขั้วสองคู่มี 6 ขดลวดแต่ละขดลวดเป็นคู่แต่ละกลุ่มมี 3 ขดลวดชดเชยจากกัน 120 องศาไฟฟ้า รูปที่ 12b. ล่าช้าไปหนึ่งงวดเป็นเวลา 6 ม้วน ขดลวด U1-U2, V1-V2, W1-W2 เชื่อมต่อถึงกันและในการออกแบบจะแสดงสายเอาต์พุต 3 เฟส การเชื่อมต่อจะไม่แสดงเพื่อความเรียบง่าย แต่จำไว้ว่า U1-U2, V1-V2, W1-W2 เหมือนกัน

รูปที่ 12 ตามข้อมูลในตารางที่ 1 แสดงเวกเตอร์สำหรับเสาหนึ่งและสองคู่

รูปที่ 13 แสดงเวกเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยขดลวดมอเตอร์สวิตชิ่ง 6 ตัวพร้อมขั้วหนึ่งคู่ โรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร ใน 6 ขั้นตอน โรเตอร์จะหมุน 360 องศาทางกล
รูปภาพแสดงตำแหน่งสุดท้ายของโรเตอร์ ในช่วงเวลาระหว่างตำแหน่งที่อยู่ติดกันสองตำแหน่ง โรเตอร์จะหมุนจากตำแหน่งก่อนหน้าไปยังสถานะสวิตช์ถัดไป เมื่อโรเตอร์ไปถึงตำแหน่งสิ้นสุดนี้ การเปลี่ยนครั้งต่อไปจะต้องเกิดขึ้น และโรเตอร์จะมุ่งไปที่การตั้งค่าใหม่ เพื่อให้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กของมันกลายเป็นทิศทางร่วมกับเวกเตอร์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์

ในมอเตอร์ที่มีคู่ขั้ว N จะใช้วงจรไฟฟ้า N รอบเพื่อให้การปฏิวัติทางกลเสร็จสมบูรณ์
มอเตอร์ที่มีขั้วสองคู่จะมีแม่เหล็กสองตัวที่มีขั้ว S และ N และขดลวด 6 อัน (รูปที่ 14) ขดลวด 3 กลุ่มแต่ละกลุ่มจะถูกชดเชยโดยสัมพันธ์กันโดย 120 องศาไฟฟ้า

การกำหนดตำแหน่งโรเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์จำเป็นต้องเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้ากับขดลวดสเตเตอร์ที่จำเป็นในเวลาที่เหมาะสม จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวดของมอเตอร์โดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ เพื่อให้สนามแม่เหล็กสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าสนามแม่เหล็กของโรเตอร์เสมอ ในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์มอเตอร์และการสลับของขดลวด ให้ใช้ หน่วยอิเล็กทรอนิกส์การจัดการ.
การติดตามตำแหน่งของโรเตอร์สามารถทำได้หลายวิธี:
1. เซ็นเซอร์ฮอลล์
2. โดยกลับ emf
ตามกฎแล้ว ผู้ผลิตจะติดตั้งเซ็นเซอร์ Hall ในเครื่องยนต์เมื่อปล่อย ดังนั้นนี่จึงเป็นวิธีการควบคุมที่ใช้บ่อยที่สุด
การสลับขดลวดตามสัญญาณ EMF ด้านหลังทำให้คุณสามารถละทิ้งเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในมอเตอร์และใช้เป็นเซ็นเซอร์ในการวิเคราะห์เฟสอิสระของมอเตอร์ ซึ่งจะเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กของ EMF ด้านหลัง

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านพร้อมเซ็นเซอร์ฮอลล์
หากต้องการเปลี่ยนขดลวดในเวลาที่เหมาะสม จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของโรเตอร์เป็นองศาไฟฟ้า เซ็นเซอร์ฮอลล์ใช้สำหรับสิ่งนี้
เนื่องจากเวกเตอร์สนามแม่เหล็กมี 6 สถานะ จึงจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ Hall 3 ตัว ซึ่งจะแทนหนึ่งตัว ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์ตำแหน่งที่มีเอาต์พุตสามบิต เซ็นเซอร์ Hall ได้รับการติดตั้งในลักษณะเดียวกับขดลวด โดยชดเชย 120 องศาไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้แม่เหล็กโรเตอร์สามารถใช้เป็นองค์ประกอบที่ทำหน้าที่ของเซ็นเซอร์ได้

ในการหมุนมอเตอร์ จำเป็นต้องให้สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ตำแหน่งเมื่อเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ถูกกำกับร่วมกับเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์นั้นถือเป็นที่สิ้นสุดสำหรับการสลับครั้งนี้ ว่าสวิตช์ไปยังชุดค่าผสมถัดไปควรเกิดขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้โรเตอร์แขวนอยู่ในตำแหน่งนิ่ง
มาเปรียบเทียบสัญญาณจากเซ็นเซอร์ Hall กับเฟสที่ต้องสลับกัน (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2. การเปรียบเทียบสัญญาณเซ็นเซอร์ Hall กับการสลับเฟสของมอเตอร์

กลับการควบคุม EMF
มีมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่ไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง การกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ทำได้โดยใช้การวิเคราะห์ สัญญาณ EMFในเฟสอิสระของมอเตอร์ ในแต่ละช่วงเวลา “+” เชื่อมต่อกับเฟสใดเฟสหนึ่ง และไฟ “-” เชื่อมต่อกับอีกเฟสหนึ่ง โดยเฟสใดเฟสหนึ่งยังคงว่างอยู่ การหมุนสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ทำให้เกิด EMF ในขดลวดอิสระ เมื่อการหมุนดำเนินไป แรงดันไฟฟ้าบนเฟสอิสระจะเปลี่ยนไป (รูปที่ 17)

สัญญาณจากขดลวดมอเตอร์แบ่งเป็น 4 จุด คือ
1. ไขลานเชื่อมต่อกับ0
2. ไม่ต่อขดลวด (เฟสฟรี)
3. ขดลวดเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้า
4. ไม่ต่อขดลวด (เฟสฟรี)
เมื่อเปรียบเทียบสัญญาณจากเฟสกับสัญญาณควบคุม จะเห็นได้ว่า โมเมนต์ของการเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะถัดไปสามารถตรวจจับได้โดยการข้ามจุดกึ่งกลาง (ครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟจ่าย) กับเฟสที่ไม่ได้เชื่อมต่ออยู่ในปัจจุบัน (รูปที่ 18) .

หลังจากตรวจพบทางแยกแล้ว จำเป็นต้องหยุดชั่วคราวและเปิดสถานะถัดไป จากรูปนี้ มีการรวบรวมอัลกอริทึมสำหรับการสลับสถานะของขดลวด (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3. อัลกอริธึมสำหรับการสลับขดลวดมอเตอร์

เครื่องเปรียบเทียบจะทำงานในขณะที่แรงดันไฟฟ้าผ่านจุดกึ่งกลางและสร้างสัญญาณสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์

การประมวลผลสัญญาณจากเฟสมอเตอร์
อย่างไรก็ตาม สัญญาณจากเฟสต่างๆ ระหว่างการควบคุมความเร็ว PWM มีลักษณะที่แตกต่างกันและมีอักขระพัลซิ่ง (รูปที่ 21) ในสัญญาณดังกล่าว เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับจุดตัดกับจุดกึ่งกลาง

ดังนั้น สัญญาณนี้ควรถูกกรองด้วยตัวกรอง RC เพื่อรับซองจดหมาย และแบ่งตามข้อกำหนดของตัวเปรียบเทียบด้วย เมื่อรอบการทำงานเพิ่มขึ้น สัญญาณ PWM จะเพิ่มขึ้นในแอมพลิจูด (รูปที่ 22)

แผนภาพที่มีจุดกึ่งกลาง

สัญญาณถูกนำมาจากเฟสผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแสและรวมกัน จะได้ภาพต่อไปนี้:

เนื่องจาก PWM แรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางไม่คงที่ จึงจำเป็นต้องกรองสัญญาณด้วย แรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางหลังจากการทำให้เรียบจะมีขนาดใหญ่พอ (ในพื้นที่ของแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์) จะต้องหารด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าให้เท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย

หลังจากที่สัญญาณผ่านตัวกรอง การแกว่งจะถูกทำให้เรียบ และได้รับแรงดันที่เท่ากันซึ่งสัมพันธ์กับซึ่งสามารถตรวจจับครอสโอเวอร์ EMF ด้านหลังได้

จุดกึ่งกลางจะเปลี่ยนค่าขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า (รอบการทำงาน) เช่นเดียวกับซองสัญญาณ

สัญญาณที่ได้รับจากเครื่องเปรียบเทียบจะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งประมวลผลตามอัลกอริทึมด้านบน
สำหรับตอนนี้ นั่นคือทั้งหมด

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

สั่งซื้อมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในแคตตาล็อกของเรา

ในกรณีที่ง่ายที่สุด ขดลวดจะเชื่อมต่อเป็นคู่กับแหล่งกำเนิด แรงดันคงที่และในขณะที่โรเตอร์หมุนไปในทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของขดลวดสเตเตอร์ แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับขดลวดอีกคู่หนึ่ง 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 ในแง่หนึ่ง วิธีนี้ช่วยให้คุณเพิ่มกำลังเฉพาะของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ในทางกลับกัน ความเร็วสูงเช่นนี้ไม่จำเป็นจริงๆ สำหรับการใช้งานทั้งหมด

ความแตกต่างจากมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มอเตอร์ซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์มีความคล้ายคลึงกับมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านในการออกแบบ แต่มีข้อแตกต่างหลายประการ ประการแรก มอเตอร์ซิงโครนัสระยะรวมหลาย ประเภทต่างๆมอเตอร์ ซึ่งบางตัวได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานโดยตรงจากเครือข่าย AC มาตรฐาน ส่วนอีกส่วนหนึ่ง (เช่น เซอร์โวมอเตอร์ซิงโครนัส) สามารถใช้งานได้จากตัวแปลงความถี่ (ตัวควบคุมมอเตอร์) เท่านั้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน แม้ว่าจะมีขดลวดสามเฟสบนสเตเตอร์ แต่ไม่อนุญาตให้ใช้งานโดยตรงจากแรงดันไฟหลัก และจำเป็นต้องมีตัวควบคุมที่เหมาะสม นอกจากนี้ มอเตอร์ซิงโครนัสสมมติว่าเป็นการจ่ายแรงดันไฟแบบไซน์ ในขณะที่มอเตอร์แบบไม่มีแปรงอนุญาตให้จ่ายแรงดันไฟสลับแบบเป็นขั้นตอน (การสลับบล็อก) และถือว่าใช้ในโหมดการทำงานปกติ

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

เครื่องใช้ในครัวเรือนและทางการแพทย์ การสร้างแบบจำลองทางอากาศ ไดรฟ์ปิดท่อสำหรับท่อส่งก๊าซและน้ำมัน - อยู่ไกลจากนี้ รายการทั้งหมดขอบเขตการใช้งานมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BD) เรามาดูอุปกรณ์และหลักการทำงานของไดรฟ์ไฟฟ้าเครื่องกลเหล่านี้เพื่อให้เข้าใจข้อดีและข้อเสียของไดรฟ์เหล่านี้มากขึ้น

ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต

เหตุผลหนึ่งที่ให้ความสนใจ DB คือความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับไมโครมอเตอร์ความเร็วสูงพร้อมการวางตำแหน่งที่แม่นยำ โครงสร้างภายในของไดรฟ์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2

อย่างที่คุณเห็น การออกแบบคือโรเตอร์ (กระดอง) และสเตเตอร์ อันแรกมีแม่เหล็กถาวร (หรือแม่เหล็กหลายอันเรียงตามลำดับ) และอันที่สองติดตั้งคอยล์ (B) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

เป็นที่น่าสังเกตว่ากลไกแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งกับสมอภายใน (การก่อสร้างประเภทนี้สามารถดูได้ในรูปที่ 2) หรือภายนอก (ดูรูปที่ 3)

ดังนั้น การออกแบบแต่ละแบบจึงมีขอบเขตเฉพาะ อุปกรณ์ที่มีกระดองภายในมีความเร็วในการหมุนสูง ดังนั้นจึงใช้ในระบบทำความเย็นเช่น โรงไฟฟ้าโดรน เป็นต้น ไดรฟ์โรเตอร์ภายนอกใช้ในตำแหน่งที่ต้องการความแม่นยำและความทนทานต่อแรงบิด (หุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่อง CNC ฯลฯ)

หลักการทำงาน

ต่างจากไดรฟ์อื่นๆ เช่น เครื่องอะซิงโครนัสกระแสสลับสำหรับการทำงานของ DB จำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษซึ่งเปิดขดลวดในลักษณะที่เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กของกระดองและสเตเตอร์ตั้งฉากกัน อันที่จริงแล้ว อุปกรณ์ไดรเวอร์จะควบคุมแรงบิดที่กระทำต่อเกราะ DB กระบวนการนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปที่ 4

อย่างที่คุณเห็น สำหรับการเคลื่อนที่ของกระดองแต่ละครั้ง จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนค่าบางอย่างในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง หลักการทำงานนี้ไม่อนุญาตให้ควบคุมการหมุนอย่างราบรื่น แต่ทำให้สามารถรับโมเมนตัมได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง

ไดรฟ์ประเภทตัวสะสมแตกต่างจาก BD ทั้งในคุณลักษณะการออกแบบ (ดูรูปที่ 5) และในหลักการทำงาน

พิจารณา ความแตกต่างในการออกแบบ. รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าโรเตอร์ (1 ในรูปที่ 5) ของมอเตอร์ประเภทตัวสะสมซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงซึ่งมีขดลวดซึ่ง วงจรง่ายๆขดลวดและแม่เหล็กถาวร (โดยปกติคือสอง) ติดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ (2 ในรูปที่ 5) นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมบนเพลาซึ่งมีการเชื่อมต่อแปรงซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดกระดอง

อธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องสะสม เมื่อแรงดันถูกนำไปใช้กับขดลวดตัวใดตัวหนึ่ง มันจะตื่นเต้นและเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น มันโต้ตอบกับแม่เหล็กถาวร ซึ่งทำให้อาร์เมเจอร์และตัวสะสมที่วางอยู่บนมันหมุน เป็นผลให้มีการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดอีกอันหนึ่งและวงจรจะเกิดซ้ำ

ความถี่ของการหมุนของเกราะของการออกแบบนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรง ซึ่งในทางกลับกัน จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า นั่นคือการเพิ่มหรือลดความเร็วก็เพียงพอที่จะเพิ่มหรือลดระดับพลังงาน และการย้อนกลับจำเป็นต้องเปลี่ยนขั้ว วิธีการควบคุมนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมพิเศษ เนื่องจากตัวควบคุมการเดินทางสามารถสร้างโดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ และสวิตช์ทั่วไปจะทำงานเป็นอินเวอร์เตอร์

เราได้พิจารณาคุณสมบัติการออกแบบของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในส่วนที่แล้ว อย่างที่คุณจำได้ การเชื่อมต่อของพวกเขาต้องการตัวควบคุมพิเศษ โดยที่พวกเขาจะไม่ทำงาน ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์เหล่านี้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้

นอกจากนี้ ยังควรสังเกตด้วยว่าในไดรฟ์ประเภทนี้ สำหรับการควบคุมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตำแหน่งของโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงอย่างมีนัยสำคัญ แต่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของต้นทุนของการออกแบบที่มีราคาแพงอยู่แล้ว

จะสตาร์ทมอเตอร์แบบไม่มีแปรงได้อย่างไร?

เพื่อให้ไดรฟ์ประเภทนี้ทำงานได้ จำเป็นต้องมีคอนโทรลเลอร์พิเศษ (ดูรูปที่ 6) หากไม่มีมัน การเปิดตัวก็เป็นไปไม่ได้

การประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวไม่สมเหตุสมผลเลยการซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปจะถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่า มารับได้ทาง ลักษณะดังต่อไปนี้, ลักษณะของไดรเวอร์ช่องสัญญาณ PWM:

• กระแสไฟสูงสุดที่อนุญาต คุณลักษณะนี้มีให้สำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์ บ่อยครั้งที่ผู้ผลิตระบุพารามิเตอร์นี้ในชื่อรุ่น (เช่น Phoenix-18) ในบางกรณี ค่าที่กำหนดสำหรับโหมดพีค ซึ่งคอนโทรลเลอร์สามารถคงไว้เป็นเวลาหลายวินาที
• แรงดันไฟระบุสูงสุดสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
• ความต้านทานของวงจรภายในของคอนโทรลเลอร์
• จำนวนรอบที่อนุญาต ระบุเป็นรอบต่อนาที เหนือค่านี้ คอนโทรลเลอร์จะไม่อนุญาตให้เพิ่มการหมุน (ข้อจำกัดถูกนำไปใช้ในระดับซอฟต์แวร์) โปรดทราบว่าความเร็วจะได้รับเสมอสำหรับไดรฟ์ 2 ขั้ว หากมีคู่ขั้วมากกว่า ให้หารค่าด้วยจำนวนของมัน ตัวอย่างเช่น มีการระบุหมายเลข 60000 rpm ดังนั้น สำหรับมอเตอร์แบบแม่เหล็ก 6 ตัว ความเร็วในการหมุนจะเท่ากับ 60000/3=20000 prm
• ความถี่ของพัลส์ที่สร้างขึ้นสำหรับคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ พารามิเตอร์นี้อยู่ในช่วงตั้งแต่ 7 ถึง 8 kHz ขึ้นไป โมเดลราคาแพงอนุญาตให้คุณตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์ใหม่โดยเพิ่มเป็น 16 หรือ 32 kHz

โปรดทราบว่าคุณลักษณะสามประการแรกจะกำหนดความจุของฐานข้อมูล

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การสับเปลี่ยนของขดลวดของไดรฟ์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อกำหนดว่าเมื่อใดควรเปลี่ยน คนขับจะตรวจสอบตำแหน่งของเกราะโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หากไดรฟ์ไม่ได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับดังกล่าว แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับซึ่งเกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่เชื่อมต่อ ตัวควบคุมซึ่งอันที่จริงเป็นความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และกำหนดลำดับการสลับ

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามเฟส

ฐานข้อมูลส่วนใหญ่ดำเนินการในรูปแบบสามเฟส ในการควบคุมไดรฟ์ดังกล่าว คอนโทรลเลอร์จะมีตัวแปลงพัลส์ DC เป็นสามเฟส (ดูรูปที่ 7)

เพื่ออธิบายวิธีการทำงาน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านคุณควรพิจารณารูปที่ 4 ร่วมกับรูปที่ 7 ซึ่งจะแสดงขั้นตอนการทำงานของไดรฟ์ทั้งหมด ลองเขียนลงไป:

1. แรงกระตุ้นบวกถูกนำไปใช้กับคอยล์ "A" ในขณะที่แรงกระตุ้นเชิงลบถูกนำไปใช้กับ "B" ดังนั้นอาร์เมเจอร์จะเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะบันทึกการเคลื่อนไหวและส่งสัญญาณสำหรับการเปลี่ยนครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด และพัลส์บวกไปที่ "C" ("B" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) จากนั้นส่งสัญญาณไปยังพัลส์ชุดถัดไป
3. บน "C" - บวก "A" - ลบ
4. คู่ของ "B" และ "A" ทำงานซึ่งได้รับแรงกระตุ้นบวกและลบ
5. พัลส์บวกถูกนำไปใช้กับ "B" อีกครั้ง และพัลส์ลบกับ "C"
6. คอยล์ "A" เปิดอยู่ (มีให้ +) และพัลส์ลบซ้ำบน "C" จากนั้นวงจรจะทำซ้ำ

ในความเรียบง่ายที่ชัดเจนของการจัดการมีปัญหามากมาย ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของสมอเท่านั้นเพื่อผลิต ชุดต่อไปพัลส์และควบคุมความเร็วในการหมุนโดยการปรับกระแสในขดลวด นอกจากนี้ คุณควรเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเร่งความเร็วและการชะลอตัว นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าคอนโทรลเลอร์จะต้องติดตั้งบล็อกที่ให้คุณควบคุมการทำงานของมันได้ รูปร่างอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นดังกล่าวสามารถเห็นได้ในรูปที่ 8

ข้อดีข้อเสีย

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการ กล่าวคือ:

• อายุการใช้งานยาวนานกว่าของสะสมทั่วไปมาก
• ประสิทธิภาพสูง.
• สายความเร็ว ความเร็วสูงสุดการหมุน
• มันมีพลังมากกว่าซีดี
• การไม่มีประกายไฟระหว่างการทำงานช่วยให้สามารถใช้ไดรฟ์ในสภาวะที่เป็นอันตรายจากไฟไหม้ได้
• ไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม
• ใช้งานง่าย

ทีนี้มาดูข้อเสียกัน ข้อเสียที่สำคัญซึ่งจำกัดการใช้ฐานข้อมูล - ค่อนข้างมาก ราคาสูง(รวมราคาคนขับด้วย) ท่ามกลางความไม่สะดวกคือความเป็นไปไม่ได้ในการใช้ฐานข้อมูลโดยไม่มีไดรเวอร์ แม้แต่การเปิดใช้งานในระยะสั้น เช่น เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ การซ่อมแซมปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากจำเป็นต้องกรอกลับ

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรงถ่านเข้ามาสร้างแบบจำลองในช่วง 5-7 ปีที่ผ่านมา ต่างจากมอเตอร์สะสม เนื่องจากขับเคลื่อนด้วยสามเฟส กระแสสลับ. มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในช่วง RPM ที่กว้างขึ้นและมีมากกว่า ประสิทธิภาพสูง. การออกแบบมอเตอร์นั้นง่ายกว่า ไม่มีชุดแปรง และไม่จำเป็นต้องมี ซ่อมบำรุง. เราสามารถพูดได้ว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่านแทบไม่สึกหรอ ค่าใช้จ่ายของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะสูงกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงเล็กน้อย เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านทั้งหมดมีตลับลูกปืนและโดยทั่วไปแล้วจะมีคุณภาพสูงกว่า แม้ว่าช่องว่างราคาระหว่างดี มอเตอร์สะสมและมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในระดับเดียวกันก็ไม่ค่อยดีนัก

ตามการออกแบบ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ผู้บุกรุก (ออกเสียงว่า "ผู้บุกรุก") และกลุ่มผู้วิ่งหนี (ออกเสียงว่า "ผู้วิ่งหนี") มอเตอร์ของกลุ่มแรกมีขดลวดอยู่บนพื้นผิวด้านในของตัวเรือน และโรเตอร์แม่เหล็กหมุนอยู่ภายใน มอเตอร์ของกลุ่มที่สอง - "ผู้แซงหน้า" มีขดลวดคงที่ภายในมอเตอร์ซึ่งตัวเรือนหมุนด้วยแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่บนผนังด้านใน จำนวนขั้วแม่เหล็กที่ใช้ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่านอาจแตกต่างกันไป จากจำนวนเสา คุณสามารถตัดสินแรงบิดและความเร็วของเครื่องยนต์ได้ มอเตอร์ที่มีโรเตอร์สองขั้วมีความเร็วในการหมุนสูงสุดที่แรงบิดต่ำสุด มอเตอร์เหล่านี้สามารถเป็น "ผู้บุกเบิก" โดยการออกแบบเท่านั้น มอเตอร์ดังกล่าวมักจะขายพร้อมกับเฟืองดาวเคราะห์ที่ติดตั้งอยู่แล้ว เนื่องจากรอบการหมุนของใบพัดนั้นสูงเกินไปสำหรับการหมุนของใบพัดโดยตรง บางครั้งใช้มอเตอร์ดังกล่าวโดยไม่มีกระปุกเกียร์ ตัวอย่างเช่น ใช้กับเครื่องบินจำลองการแข่งรถ มอเตอร์ที่มีเสาจำนวนมากมี ความเร็วต่ำหมุนแต่แรงบิดมากขึ้น มอเตอร์ดังกล่าวอนุญาตให้ใช้ใบพัดขนาดใหญ่โดยไม่ต้องใช้กระปุกเกียร์ โดยทั่วไป ใบพัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และระยะพิทช์น้อยที่ความเร็วรอบค่อนข้างต่ำจะให้แรงขับมากกว่า แต่รายงานแบบจำลอง ความเร็วต่ำ, ในขณะที่ใบพัดขนาดเล็กที่มีระยะพิทช์สูงบน เรฟสูงจัดเตรียม ความเร็วสูงด้วยแรงขับที่ค่อนข้างน้อย ดังนั้น มอเตอร์แบบหลายขั้วจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นที่ต้องการอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักสูงและมอเตอร์สองขั้วที่ไม่มีกระปุกเกียร์จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นความเร็วสูง สำหรับการเลือกเครื่องยนต์และใบพัดสำหรับรุ่นใดรุ่นหนึ่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น คุณสามารถใช้โปรแกรม MotoCalc พิเศษได้

เนื่องจากมอเตอร์ไร้แปรงถ่านขับเคลื่อนโดยกระแสสลับ จึงจำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษ (ตัวควบคุม) เพื่อทำงาน ซึ่งจะแปลงกระแสตรงจากแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับ ESC สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งช่วยให้คุณควบคุมทุกอย่างในชีวิตได้ พารามิเตอร์ที่สำคัญเครื่องยนต์. พวกเขาอนุญาตให้ไม่เพียง แต่เปลี่ยนความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ แต่ยังช่วยให้เรียบหรือ .ขึ้นอยู่กับความต้องการ เริ่มกะทันหันการจำกัดกระแสไฟสูงสุด ฟังก์ชัน "เบรก" และการตั้งค่าเครื่องยนต์ละเอียดอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งตามความต้องการของผู้สร้างโมเดล ในการตั้งโปรแกรมคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์จะใช้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรือใน สภาพสนามสามารถทำได้โดยใช้เครื่องส่งสัญญาณและจัมเปอร์พิเศษ

มีผู้ผลิตมอเตอร์แบบไม่มีแปรงและอุปกรณ์ควบคุมจำนวนมากสำหรับพวกเขา โครงสร้างและขนาด มอเตอร์ไร้แปรงถ่านก็มีความแตกต่างกันอย่างมาก นอกจากนี้, การผลิตอิสระมอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ใช้ชิ้นส่วนจากไดรฟ์ซีดีและมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้กลายเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมา บางทีอาจเป็นเพราะเหตุนี้เองที่มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในปัจจุบันจึงไม่มีการจัดประเภททั่วไปที่ใกล้เคียงกันเช่นเดียวกับตัวสะสม มาสรุปกันสั้นๆ ทุกวันนี้ มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านส่วนใหญ่จะใช้กับรุ่นงานอดิเรกราคาประหยัด หรือรุ่นสปอร์ตระดับเริ่มต้น มอเตอร์เหล่านี้มีราคาไม่แพง ใช้งานง่าย และยังคงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ารุ่นยอดนิยม พวกเขากำลังถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์แบบไม่มีแปรง ปัจจัยที่ จำกัด เพียงอย่างเดียวคือราคาของพวกเขา ร่วมกับหน่วยงานกำกับดูแล มอเตอร์ไร้แปรงถ่านค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น 30-70% อย่างไรก็ตาม ราคาสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และมอเตอร์กำลังลดลง และการเคลื่อนตัวของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสะสมจากการสร้างแบบจำลองอย่างค่อยเป็นค่อยไปนั้นเป็นเพียงเรื่องของเวลาเท่านั้น

AVR492: การควบคุม มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกระแสตรงโดยใช้ AT90PWM3

คุณสมบัติที่โดดเด่น:

• ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับ BKEPT
• ใช้ตัวควบคุมเวทีกำลัง
• การใช้ฮาร์ดแวร์
• ตัวอย่างรหัสโปรแกรม

บทนำ

บันทึกการใช้งานนี้อธิบายวิธีการใช้การควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน (BCEM) โดยใช้ตัวเข้ารหัสตามไมโครคอนโทรลเลอร์ AT90PWM3 AVR

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 แสดงวงจรไฟฟ้าเทียบเท่าสเตเตอร์ ประกอบด้วยขดลวดสามเส้น แต่ละขดลวดประกอบด้วยสามองค์ประกอบที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม: การเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ

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

ขดลวดถูกติดตั้งอย่างถาวรและแม่เหล็กจะหมุน โรเตอร์ BKEPT มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าเมื่อเทียบกับโรเตอร์ทั่วไป มอเตอร์สากลกระแสตรงซึ่งขดลวดอยู่บนโรเตอร์

ฮอลล์เซนเซอร์

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

การสลับเฟสขึ้นอยู่กับสถานะของเซ็นเซอร์ Hall

แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดจะเปลี่ยนไปหลังจากเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ที่ การดำเนินการที่ถูกต้องสวิตช์ซิงโครไนซ์ แรงบิดยังคงประมาณคงที่และสูง

การสลับเฟส

เพื่อจุดประสงค์ในการอธิบายอย่างง่ายของการทำงานของ BKEPT สามเฟส เราจะพิจารณาเฉพาะรุ่นที่มีสามขดลวดเท่านั้น ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ การสลับเฟสขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องที่ใช้กับขดลวดของมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นและเริ่มการหมุน ที่พบมากที่สุดและ ด้วยวิธีง่ายๆตัวควบคุมสวิตชิ่งที่ใช้ในการควบคุม BKEPT เป็นวงจรเปิด-ปิด โดยที่ขดลวดจะนำกระแสไฟฟ้าหรือไม่ใช้ ในคราวเดียวสามารถจ่ายไฟได้เพียงสองขดลวดและขดลวดที่สามยังคงปิดอยู่ การต่อขดลวดเข้ากับรางไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟไหล วิธีนี้เรียกว่าการสลับคีย์สโตนหรือการเปลี่ยนบล็อก

ในการควบคุม BKEPT จะใช้สเตจกำลังซึ่งประกอบด้วยฮาล์ฟบริดจ์ 3 อัน ไดอะแกรมสเตจกำลังแสดงในรูปที่ 4

ตามค่าที่อ่านได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะกำหนดว่าควรปิดปุ่มใด

บ้าน » ไฟภายนอกรถ » มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในโหมดคงที่ มอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรงถ่าน: หลักการทำงาน การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรงถ่าน DIY มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน AVR492: การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านอย่างถาวร